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针对煤气化渣（CGS）带来的环境问题，研究人员以煤气化细渣为原料，通过化学活化和水热转化合成多孔碳及碳 - 沸石材料。发现碳 - 沸石复合材料氨氮吸附量达 49.26 mg/g，去除率 98%，为高效处理固废及废水提供新路径。
煤炭作为我国重要的能源，其清洁高效利用至关重要。煤气化技术虽能提升煤炭利用率，却产生大量煤气化渣（CGS），包括粗渣和细渣。这些渣不仅占用土地，其中的重金属和纳米颗粒还威胁土壤、水资源和人体健康。目前，煤气化渣的有效利用率低，主要用于生产胶凝材料、保温材料等，且碳与无机灰分离困难。如何实现煤气化渣中未燃碳和硅铝组分的协同利用，成为解决其环境污染与资源浪费的关键。
为突破这一难题，国内研究人员开展了相关研究。他们以山西某气流床气化炉淬冷工艺产生的煤气化细渣为原料，通过化学活化和水热转化技术，制备新型多孔碳及碳 - 沸石复合材料，并探究其氨氮吸附性能，相关成果发表在《Fuel》。
研究采用的主要关键技术方法包括：对细渣进行干燥、研磨、过筛等预处理；通过在马弗炉中煅烧计算碳含量；利用化学活化（如 KOH 活化）构建多孔碳结构；借助水热转化法合成沸石，并与多孔碳复合形成分级孔结构；运用吸附动力学实验和分子模拟分析吸附机制；通过形貌表征（如电镜观察）和成分分析（如 XRD）研究材料结构。
样品预处理与材料制备
将煤气化细渣在 100℃干燥 12 小时，研磨后过 200 目筛。将研磨后的细渣置于氧化铝坩埚中，在 815℃马弗炉中煅烧，通过定时称重计算得出碳含量为 45.34%。煅烧后的细渣经碱熔活化制备多孔碳（PC），再通过水热处理使沸石生长于多孔碳孔隙内，形成碳 - 沸石复合材料（CZA）。
材料表征与吸附性能
对酸浸渣 FSH、多孔碳 PC、碳 - 沸石复合材料 CZA 进行形貌观察。结果显示，酸浸后无机微球形状变得不规则且呈无定形；多孔碳表面展现丰富孔隙结构；碳 - 沸石复合材料中，沸石嵌入多孔碳孔隙，形成分级孔结构。吸附实验表明，碳 - 沸石复合材料氨氮吸附量达 49.26 mg/g，去除率高达 98%，较单一多孔碳提升约 1/3，且具有良好的循环再生能力。
吸附机制探究
吸附动力学研究显示，氨氮在碳 - 沸石复合材料上的吸附符合准二级动力学模型，表明化学吸附起主导作用。分子模拟表明，复合材料的吸附机制包含物理吸附和化学吸附。沸石多环结构内部存在大量吸附位点，当沸石嵌入多孔碳孔隙形成分级孔结构时，通过范德华力、静电作用和离子交换协同作用，多孔碳通道为氨氮分子提供额外空间，使其更易进入沸石内部，促进高效传输与吸附，该结构较直接接触的碳 - 沸石复合材料表现出更优异的吸附性能。
研究结论表明，煤气化细渣中的碳、硅、铝组分可通过化学活化 - 水热转化法高效制备多孔碳及碳 - 沸石复合材料。分级孔结构的构建实现了物理吸附与化学吸附的协同，显著提升氨氮吸附性能。该研究为煤气化渣的 “以废治废” 提供了新策略，不仅解决了固废污染问题，还为废水处理提供了高性能吸附材料，对推动煤气化渣的资源化利用和环境保护具有重要意义。研究成果为煤炭清洁利用产业链的延伸和固废资源化技术的发展提供了理论与技术支撑。
