煤田地质与勘探

作者：赵丽, 周王旭, 张庆, 邢明飞, 许峰, 孔伟芳, 刘亦菲, 秦光宇,

关键词：矿井水, 高氟废水, 热改性, 氯化镁, 煤矸石基吸附剂, 工艺优化, 除氟机理,

背景随着工业的迅速发展，废水排放量逐年增加，水中氟含量也不断上升，使用天然材料和工业废弃物除氟已成为当前热门课题。煤矸石是我国排放量最大的工业废弃物之一，由于其含有较多黏土矿物，通过改性可有效改善孔隙结构，从而显著提升其吸附性能以达到高效去除水中氟化物的效果。方法以河南能源化工集团有限公司典型矿区的煤矸石和200 mg/L高浓度含氟废水为研究对象，通过单因素实验确定煤矸石改性条件，结合扫描电镜、有机元素分析等表征分析，综合研究改性煤矸石对氟化物的吸附规律和除氟机理。结果和结论原矸石与MgCl2按1∶0.25质量比均匀混合，在450 ℃下焙烧1.5 h制成煤矸石除氟材料，在投料比20∶1、温度25 ℃、转速120 r/min的条件下进行振荡吸附实验，去除率最高可达94.451%。结合表征分析发现，改性煤矸石对F−的吸附作用主要包括静电作用、氢键作用、离子交换和沉淀络合作用，改性后的煤矸石内部出现水镁石峰，同时，云母类物质和部分高岭石转化为无定形硅铝化合物，部分高岭石转化为伊利石，增强了矸石内部的静电吸附作用和离子交换作用，吸附F−后的煤矸石内部出现的氟化铍说明改性煤矸石对氟化物有吸附作用。煤矸石整体形貌更为疏松，比表面积增加，金属氧化物相对含量稍增大，这有利于金属氧化物通过沉淀络合作用和氢键作用去除水中F−。研究成果可为煤矸石制备水处理剂处理废水提供重要的理论依据。

来源：2025年第9期

《煤田地质与勘探》期刊编辑部

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