造纸白泥是制浆造纸企业在碱回收过程中产生的副产物，主要成分是碳酸钙，可以作为钙源材料使用。但是，其杂质硅含量高、含水率高、颗粒细小、碱性大于13，属于有害工业废弃物。寻找其低成本、高附加值的资源化利用技术，是目前亟待解决的技术难题。本论文以造纸白泥为研究对象，开展高温下钙、硅、铝氧化物之间反应机理和产物微观结构的研究，探索造纸白泥制备天然水硬性石灰、轻质钙长石陶瓷和多孔陶瓷滤料的可行性，并系统研究这些制品的应用性能。　　针对造纸白泥含水率高，堆放和运输不便的特点，本论文提出了利用水泥的水化作用和粉煤灰的火山灰活性，对造纸白泥进行化学反应脱水固化的工艺。粉煤灰和水泥同时添加时，水泥首先发生水化反应并产生大量氢氧化钙，其作为粉煤灰的碱性激发剂，促进了粉煤灰的水化反应，从而在造纸白泥中生成水化硅酸钙，即C-S-H凝胶，加快了坯体中水分的转移和蒸发，脱水速率最快(自然养护lld后含水率小于lwt％)，且获得最高的初始抗压强度(自然养护21d后抗压强度3.81MPa)。与热干燥工艺相比，该技术具有绿色环保、低成本、低能耗的特点。　　脱水固化后的造纸白泥经煅烧，成功制备出天然水硬性石灰，主要矿物相为氧化钙和硅酸二钙，次要矿物相为铝酸三钙和钙铝黄长石，三氧化硫含量小于2wt％，标准试块强度达到NHL5的要求。化学反应脱水过程中的固化剂种类（水泥、粉煤灰）对天然水硬性石灰的有效钙含量影响较大，掺水泥的试样有效钙含量最高。另外，随煅烧温度的增加，参与固相反应的钙含量增加，生成的硅酸二钙、铝酸三钙和钙铝黄长石增多，因此制备天然水硬性石灰的煅烧温度应控制在900-1000℃。制备的天然水硬性石灰可以替代普通石灰，生产粉煤灰砖、蒸压砖和加气混凝土，且制品性能更加优良。　　系统研究了以造纸白泥和粉煤灰为原料合成轻质钙长石陶瓷的机理。结果表明，经煅烧，造纸白泥分解得到的活性氧化钙先与粉煤灰中的石英、莫来石生成钙铝黄长石，然后钙铝黄长石继续与石英、莫来石反应，最终生成钙长石晶体。钙长石陶瓷可以在1100℃制备而成，具有低温煅烧的特性。主要原因有:原料的颗粒细小且粒径分布集中，使煅烧温度大幅度降低;原料在煅烧中的脱水、分解、晶型转变等反应，会产生晶格活化效应，从而降低晶体生成所需温度;碱回收造纸白泥含有微量的钠离子和氧化物杂质，具有助熔剂效果，能够促进低温液相形成、加快晶体成核、降低煅烧温度。煅烧温度的升高，可以加快固相反应速度，但过高的煅烧温度会使制品中出现熔融，呈现死烧现象。造纸白泥掺量增加，制品中钙铝黄长石矿物相增多，并伴生新相硅灰石，使制品烧成温度范围变窄，且烧成收缩加大。优化后的陶瓷制品，体积密度在1.018-1.252g/cm3范围内，符合轻质的要求;抗压强度约14.83MPa，达到MU10标准;24h吸水率很高，在35.21-46.29％范围内;导热系数在0.3034-0.3551W/m K范围内，远低于一般的建筑砖(0.69W/m K);比热容在0.0234-0.0279kJ/kg K范围内，说明制品具有良好的隔热性能。　　采用分析纯化学试剂碳酸钙、氧化硅和氧化铝，设计了纯钙长石和钙铝黄长石晶体合成的系列实验，探究钙长石与钙铝黄长石的形成与转化规律。结果表明，硅灰石和钙铝黄长石为钙长石生成的中间产物，随着煅烧温度的升高，试样内部形成大量液相，液相的形成及饱和析晶是钙长石形成的主要机制。板状钙长石晶体可以在1400℃的烧结温度下保温一定的时间（≥2h）获得，且保温保温时间越长，钙长石晶体的析出程度越大，晶粒尺寸也越大。利用分析纯化学试剂合成钙铝黄长石晶体时，铝酸钙和硅酸二钙为钙铝黄长石生成的中间产物，1400℃下保温0-2h，可获得四方短柱状钙铝黄长石晶体，高温下长时间保温，不会改变钙铝黄长石晶相。在轻质钙长石陶瓷制备的基础上，以造纸白泥和粉煤灰为主要原料，选择合适的添加剂，成功煅烧出多孔陶瓷滤料。优化后，配比为50wt％造纸白泥+40wt％粉煤灰+5wt％木屑+5wt％高岭土，经1050℃煅烧后的滤料，获得了最理想的综合性能，显气孔率达到57.39％，筒压强度达到2.43MPa，滤料中以宏孔为主，孔径主要分布在0.2-20μm范围内，比表面积为5.63m2/g。滤料的重金属浸出浓度均低于国家标准中的规定。滤料在水溶液中具有供碱释钙的能力，即向水溶液中释放Ca2+和OH-的能力，其机理为:滤料表面的游离氧化钙与水先快速反应，同时水通过毛细管浸透滤料，使滤料内部分钙长石和钙铝黄长石矿物相产生缓释作用，释出Ca2+和OH-至滤料表面，并扩散到水溶液中。钙铝黄长石的供碱释钙能力优于钙长石，且速率也快于钙长石。钙和碱的溶出过程符合慢反应扩散机制，释放速率主要由颗粒内扩散控制。改变温度、pH等应用条件，滤料仍可使水溶液维持碱性氛围，具有明显的pH自调节能力。此外，提出了控制滤料供碱释钙能力的三种方法:外部条件控制法、内部组成控制法和包膜控制法。　　针对含磷、含铜污水，开展了多孔陶瓷滤料在污水处理中的应用及机理研究。除磷时，提供碱性环境和足够的钙离子浓度，是滤料高效除磷的重要条件。除磷过程是吸附与化学沉淀协同作用的结果，其中吸附包括物理吸附与化学吸附。除铜时，滤料的供碱作用是高效除铜的重要条件。除铜过程包括滤料的物理吸附和化学吸附作用，还有水溶液中的化学沉淀作用。另外，滤料用作热气溶胶灭火剂中冷却剂的载体时，能够成功将灭火剂的出口温度控制在规定范围内，同时过滤燃烧产生的固体残渣，其本身也是一种很好的蓄热材料。