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為了解決煤矸石堆積問(wèn)題，想辦法提取煤矸石的附加利用值，將煤矸石最大限度“變廢為寶”，許多研究者對(duì)煤矸石進(jìn)行了改性增加其活性，使其成為具有各種高附加值的環(huán)保材料，從根源上解決煤矸石污染問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)廢棄物資源循環(huán)利用以及環(huán)境保護(hù)的目的。

目前，煤矸石的改性方法主要包括傳統(tǒng)的酸或堿處理、機(jī)械化學(xué)法、表面有機(jī)改性法、煅燒改性法、水熱改性法以及復(fù)合改性法等。

1、機(jī)械改性法

機(jī)械研磨是對(duì)材料進(jìn)行改性的一種常用物理手段，對(duì)煤矸石進(jìn)行研磨會(huì)增大其比表面積從而提高固體顆粒的吸附活性，也會(huì)改變煤矸石的晶體結(jié)構(gòu)和晶體粒徑，而且原料在顆粒細(xì)化時(shí)得到微均勻化，反應(yīng)活性也會(huì)隨之大大提升。

朱建明對(duì)煤矸石進(jìn)行機(jī)械化學(xué)改性，通過(guò)球磨減小煤矸石的粒徑、破壞煤矸石的礦物結(jié)構(gòu)，從而提高煤矸石的活性，然后在機(jī)械處理后的煤矸石上添加氧化鈣制備鈣基煤矸石，研究表明，通過(guò)鈣基煤矸石吸附Cd2+模擬廢水具有很好的吸附效果。

金靈通過(guò)機(jī)械研磨法，控制煤矸石的平均粒徑在5.4μm，發(fā)現(xiàn)會(huì)使煤矸石的無(wú)定型的Si—O結(jié)構(gòu)和Al—O四面體結(jié)構(gòu)增加，從而提高煤矸石的活性。

郭麗君研究發(fā)現(xiàn)，球磨-熱活化復(fù)合工藝改性的煤矸石明顯優(yōu)于球磨或者熱活化單一工藝改性后的煤矸石。將煤矸石球磨20min后在650℃煅燒2h，發(fā)現(xiàn)硅溶出量為68.46mg/g，鋁溶出量為131.69mg/g，比單一工藝的硅、鋁溶出量高出1倍多。

2、酸或堿改性方法

酸改性是通過(guò)酸浸將煤矸石中的Al、Fe、Ca等酸溶性金屬離子溶出，改善煤矸石內(nèi)部的孔徑分布、孔洞數(shù)量和比表面積，改變煤矸石的晶體結(jié)構(gòu)和表面性質(zhì)；除此之外，酸改性還可以增加煤矸石的活性位點(diǎn)而使其吸附性能更強(qiáng)。

堿改性是通過(guò)堿性環(huán)境下，改變煤矸石中的穩(wěn)定晶體，從而改變晶體結(jié)構(gòu)，對(duì)于提高煤矸石的孔洞結(jié)構(gòu)和吸附能力有很大的作用。除此之外，煤矸石中的硅鋁酸鹽還能和堿發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成具有高吸附能力的新型環(huán)保材料。

劉成龍采用微波輔助酸浸法提取煤矸石中的有價(jià)資源，研究表明，微波輔助比傳統(tǒng)加熱效率提升了4倍，提取率也很高，煤矸石中鐵的提取率高達(dá)98.13%，氧化鋁的提取率高達(dá)93.82%，鈦的提取率高達(dá)79.85%。通過(guò)微波法輔助酸或堿溶液來(lái)提取煤矸石中的有價(jià)資源，不僅提高了提取率，而且還能節(jié)省大量的操作時(shí)間，降低能耗的同時(shí)還能減少對(duì)環(huán)境的污染。

張鳳娥等以粉碎的煤矸石粉末和氧化鈣為原料，通過(guò)熱堿改性方式，成功制備了改性煤矸石吸附劑（Ca-CG），通過(guò)分析表明改性煤矸石不僅比表面積增加了，且在其表面及內(nèi)部孔徑中成功引入了Ca2+。

王婷等通過(guò)在堿性環(huán)境下對(duì)煤矸石進(jìn)行改性，研究改性煤矸石對(duì)味精廠廢水的吸附能力，最終味精廠廢水CODCr去除率最高可達(dá)83.9%。

陳莉榮等通過(guò)煤矸石及其他礦物成分制備堿性復(fù)合吸附材料，發(fā)現(xiàn)煤矸石在堿性條件下被侵蝕，表面疏松多孔，大大增加了吸附能力，在室溫條件下吸附100mg/L的鉛離子模擬溶液，1h的吸附量達(dá)到最大，為7.62mg/g，去除率為96.68%，堿改性煤矸石復(fù)合材料能夠高效地處理重金屬離子廢水。

3、表面有機(jī)改性方法

煤矸石的表面改性是指通過(guò)化學(xué)或物理的方法對(duì)煤矸石表面嫁接一層有機(jī)改性劑來(lái)改變煤矸石的表面電荷、親水性和分散性等性能，進(jìn)行修飾活化賦予煤矸石獨(dú)特的吸附特性，增強(qiáng)煤矸石的修復(fù)活化能力，拓寬煤矸石的應(yīng)用范圍。

楊長(zhǎng)鈺等應(yīng)用巰基丙基三甲氧基硅烷對(duì)煤矸石進(jìn)行表面有機(jī)改性，然后研究改性煤矸石對(duì)Co污染土壤的吸附能力，成功獲得巰基改性煤矸石對(duì)土壤中Co具有最佳鈍化效果的實(shí)驗(yàn)條件，且鈍化率高達(dá)86%。

郭雯等以粉煤灰/煤矸石為原料，經(jīng)過(guò)高溫融化，然后通過(guò)紡絲技術(shù)制備煤矸石纖維，再用淀粉和樹(shù)脂基體的復(fù)合材料對(duì)煤矸石纖維表面改性，提高了煤矸石的高值化應(yīng)用，還解決了煤矸石纖維脆性大、易斷裂的缺點(diǎn)，得到耐久性好、強(qiáng)度高、耐熱、阻燃、絕緣等性能優(yōu)異的煤矸石新型改性材料。

陳旺也采用硅烷偶聯(lián)劑對(duì)煤矸石粉進(jìn)行改性，結(jié)果表明改性煤矸石粉有更大的比表面積，而且有機(jī)物附著在煤矸石上還能起到粘結(jié)作用，形成更穩(wěn)定的空間結(jié)構(gòu)，改善了瀝青與填料的路用性能。

尚中博利用硅烷偶聯(lián)劑對(duì)煤矸石進(jìn)行疏基修飾，成功開(kāi)發(fā)出一種價(jià)格低廉、性能優(yōu)良且制備工藝簡(jiǎn)單的巰基鈍化劑，并將其應(yīng)用到重金屬污染土壤的修復(fù)工作中。

Zhang等成功合成了一種基于煤矸石（CG）和十六烷基三甲基溴化銨（CTAB）的新型吸附劑CM/CTAB，該吸附劑對(duì)Cr（Ⅵ）具有優(yōu)異的去除性能和較高的選擇性，CM/CTAB對(duì)Cr（Ⅵ）的最大吸附量可達(dá)55.09mg/g，在15min內(nèi)去除率可達(dá)85%，優(yōu)于大多數(shù)報(bào)道的礦物基吸附劑。

4、煅燒改性方法

煅燒改性是指通過(guò)高溫焙燒的方法將煤矸石中低表面活性的高嶺石轉(zhuǎn)變?yōu)楦呋钚缘钠邘X石的過(guò)程。通過(guò)煅燒可以改變煤矸石中的孔隙率和晶體結(jié)構(gòu)，煤矸石的煅燒改性程度主要受煅燒溫度和煅燒時(shí)間的影響，這兩個(gè)主要因素的差異會(huì)使煤矸石中的高嶺土發(fā)生不一樣的相變，導(dǎo)致煅燒改性的煤矸石會(huì)存在性能差異。

張立明等在高溫下煅燒煤矸石來(lái)制備LC3低碳水泥，經(jīng)過(guò)煅燒活化制備出來(lái)的低碳水泥用于增強(qiáng)混凝土的抗硫酸鹽侵蝕具有很明顯的效果。研究表明，高溫煅燒能夠去除煤矸石中碳組分和高嶺石中所含的羥基，Si—O結(jié)構(gòu)Al—O四面體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，大大提高了煤矸石的活化程度，將其應(yīng)用在水泥基復(fù)合材料中，在滿足強(qiáng)度不下降的基礎(chǔ)上提高混凝土的耐久性，還能節(jié)省成本，從而實(shí)現(xiàn)煤矸石固廢資源循環(huán)再利用的目的。

5、水熱改性方法

水熱改性煤矸石是指在一定的溫度和壓力下，對(duì)煤矸石進(jìn)行一定程度的物理或化學(xué)改性，從而得到更為完整的材料。尤其是超臨界水熱法具有許多獨(dú)特的性能，不僅能提高煤矸石的反應(yīng)活性，還一定程度上改變了煤矸石的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，用于制備沸石分子篩時(shí)可以得到潔凈度高、晶型完整的新型材料。

郭麗通過(guò)水熱活化和添加3%的晶種及檸檬酸合成出高附加值的化工產(chǎn)品4A分子篩，合成的4A分子篩不僅潔凈度高、晶型完整，而且鈣交換量高達(dá)290mg/g。

鞠鳳龍以煤矸石為原料，通過(guò)超臨界水熱法成功合成了沸石材料，所得的沸石材料結(jié)晶度很高，粒徑分布也比較均勻，通過(guò)水熱法制備的新型吸附材料對(duì)汞離子有明顯的吸附效果，最高可達(dá)95.71%。

任衛(wèi)國(guó)以太原的煤矸石為原料，也采用超（亞）臨界水熱活化技術(shù)，制備出沉淀白炭黑，改性后白炭黑表面羥基可減少88.3%～97.2%，其疏水性在一定程度上得到了提升。

高平強(qiáng)等采用水熱法將TiO2負(fù)載在煤矸石上，研究煤矸石新型吸附材料對(duì)苯酚的去除率，結(jié)果表明2g/L的改性煤矸石對(duì)100mg/L的苯酚溶液的去除率為59%，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證TiO2以銳鈦礦的形式被成功負(fù)載于煤矸石表面后可有效提高其光催化性能。

6、復(fù)合改性方法

復(fù)合改性一般是在熱改性的基礎(chǔ)上，用機(jī)械改性或化學(xué)改性激發(fā)煤矸石的活性。通過(guò)復(fù)合改性能夠一定程度上融合單一改性方法的優(yōu)點(diǎn)，補(bǔ)足其固有的缺陷，產(chǎn)生協(xié)同作用，復(fù)合改性煤矸石的綜合性能明顯比單一工藝改性的煤矸石要好，也可以滿足各種工業(yè)需求。而且復(fù)合工藝可以極大地提高煤矸石的活化效率，得到性能更優(yōu)異的煤矸石復(fù)合材料，促進(jìn)煤矸石中礦物資源的高效利用，從而被廣泛使用。

張坤通過(guò)煤矸石摻雜氧化鈣800℃高溫煅燒，加入堿溶液攪拌成功合成了一種改性煤矸石復(fù)合新型吸附材料，應(yīng)用于廢水中磷酸鹽的吸附，在同等條件下復(fù)合煤矸石吸附劑的吸附性能比煤矸石單體吸附性能更好。

李秀玲等以煅燒活化后的煤矸石為載體，然后采用水熱法在活化煤矸石上負(fù)載TiO2，得到的TiO2/改性煤矸石復(fù)合吸附材料用來(lái)吸附甲基橙模擬廢水，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明煤矸石改性復(fù)合材料的吸附性能優(yōu)異，對(duì)甲基橙的吸附率高達(dá)94.83%，除了煤矸石活化后具有很強(qiáng)的吸附能力之外，復(fù)合材料表面的羥基和鈦氧鍵等官能團(tuán)對(duì)煤矸石的吸附脫色能力也有明顯的作用。

孫統(tǒng)才等也以煤矸石為原料，利用ZnCl2對(duì)煤矸石進(jìn)行復(fù)合改性去吸附固定濃度的甲基橙溶液，最終得到最佳改性條件為ZnCl2和煤矸石的質(zhì)量比為0.7∶1，煅燒溫度為550℃，煅燒時(shí)間為3h時(shí)，改性煤矸石的吸附效果最佳。

張夢(mèng)瑤在熱改性的基礎(chǔ)上，利用氯化鋅進(jìn)行液相沉淀法制備鋅改性煤矸石吸附劑，可以改變煤矸石的化學(xué)成分，使其具備更多的活性點(diǎn)位，從而提高煤矸石的吸附容量和吸附能力，擁有更廣的應(yīng)用范圍。

譚小青等應(yīng)用淀粉糊狀物和煅燒后的煤矸石進(jìn)行混合改性，以煤矸石為填充料增強(qiáng)淀粉紙張的耐磨性能，也是一種高附加值應(yīng)用技術(shù)。

馬嘯等通過(guò)在煅燒后的煤矸石上負(fù)載殼聚糖來(lái)制備煤矸石復(fù)合吸附材料，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明煅燒后的煤矸石活性更高，活化點(diǎn)位更多，負(fù)載殼聚糖后的改性煤矸石對(duì)Cr有極強(qiáng)的吸附能力。

Chen等合成了氧化鐵和硫酸氧化鐵改性煤矸石（CG-FeOH和CGFeOS），用于淹水條件下As污染水稻土的修復(fù)。與對(duì)照相比，施用CG-FeOH和CG-FeOS使土壤pH分別降低0.10～0.80和0.13～1.63個(gè)單位。

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