【摘 要】
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选煤厂原煤入选量逐年增加的同时也伴随着大量浮选尾煤的排出,尾煤大量堆积,不仅占用土地,形成粉尘污染空气,矿物中的有害成分通过渗透作用危害水土,还会形成地质灾害等环境危害。随着洁净煤技术的发展以及国家对环境保护要求的提高,选煤厂生产剩余的尾煤的综合治理及利用已成为亟待解决的重要问题。然而,近几年来倍受众多学者关注的一种新型无机环保绿色胶凝材料——地质聚合物,经研究证明可以用于高效的吸附重金属离子。本
【基金项目】
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国家自然科学基金项目-重点国际（地区）合作研究项目（51820105006）； 山西省应用基础研究计划-面上自然基金项目（201901D111075）； 山西省应用基础研究计划-青年科技研究基金（201801D221347）； 山西省留学回国人员科技活动择优资助项目；
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选煤厂原煤入选量逐年增加的同时也伴随着大量浮选尾煤的排出,尾煤大量堆积,不仅占用土地,形成粉尘污染空气,矿物中的有害成分通过渗透作用危害水土,还会形成地质灾害等环境危害。随着洁净煤技术的发展以及国家对环境保护要求的提高,选煤厂生产剩余的尾煤的综合治理及利用已成为亟待解决的重要问题。然而,近几年来倍受众多学者关注的一种新型无机环保绿色胶凝材料——地质聚合物,经研究证明可以用于高效的吸附重金属离子。本文以浮选尾煤为原料,通过热活化-碱激发制备了尾煤基地质聚合物。考察了多种制备因素对尾煤基地质聚合物吸附Pb（Ⅱ）容量的影响,通过SEM、XRD、FTIR、BET等材料表征分析了尾煤基地质聚合物的物理化学性质,并进行了尾煤基地质聚合物对重金属离子的吸附行为探讨。结果表明:（1）制备条件为SiO2/Al2O3=4,Na2O/SiO2=0.35,H2O/Na2O=12,热活化温度为800℃,固化时间为36小时,固化温度为90℃,碳含量为0的尾煤基地质聚合物的吸附性能最佳,吸附量达228.57 mg/g,远高于原尾煤的吸附量44.8 mg/g,是原煤的5倍。研究了以浮选尾煤、高岭土、石英为原料制备地质聚合物的吸附性能,对Pb（II）的最大吸附容量排序为:尾煤>高岭土>石英。（2）当活化温度在600℃以下时,尾煤中的硅铝利用率较低,当活化温度达到600℃以上时,尾煤基地质聚合物全部转化为非晶态物质,硅铝元素得到充分利用;浮选尾煤以粒径大小不一,结构疏散的不规则颗粒为主,尾煤表面粘附着很多粉末状颗粒,经热活化-碱激发法改性后,原尾煤结构消失,呈现粗糙疏松的凝胶状;在温度为800℃时已经脱出羟基、晶体结构被破坏、产生相变,在1104 cm-1处的吸收峰是属于Al-O/Si-O不对称伸缩振动,在683 cm-1及以下的吸收峰是由于四面体结构中TO（T=Si或Al）键的对称伸缩和弯曲振动引起,该峰标志着地质聚合物凝胶的形成;尾煤基地质聚合物的比表面积相较于原尾煤增大了9倍。（3）尾煤基地质聚合物对Pb（Ⅱ）的吸附符合准二级动力学模型,等温吸附符合Langmuir模型,尾煤基地质聚合物对Pb（II）的吸附是吸热自发过程;尾煤基地质聚合物对Cu（Ⅱ）的吸附符合准二级动力学模型,等温吸附符合Langmuir模型,尾煤基地质聚合物对Cu（II）的吸附是吸热自发过程。
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