煤矸石是煤炭开采及洗选加工过程中产生的固体废弃物,是我国目前排放量最大的固体废弃物之一。沸石分子筛和活性炭是工业上最重要和常用的两种吸附剂,由于它们各自的组成,孔结构和表面性质不同而表现出各自的吸附特性。在气体或液体的分离、净化,以及各种水处理过程中,吸附剂是其工艺技术的核心,目前,工业化的吸附剂如沸石和活性炭等,仅是单一性能的吸附材料,常常不能满足实际的需求或使工艺过程过于复杂化。煤矸石的主要矿物成分为高岭石,主要化学成分为Al₂O₃、SiO₂和C。目前,根据煤矸石组成和结构性质,煤矸石已被用于制取多种化工产品。但是,这些技术只利用了煤矸石中的一部分成分,不仅利用率低,而且存在二次污染。有些研究人员利用K₂CO₃为活化剂制备了活性炭—沸石型体（或粉体）复合材料,由于化学活化法对设备腐蚀严重,同时材料中活性炭、沸石组分含量受原料组成的限制,使得材料很得到工业应用。因而,本文提出以为CO₂为活化剂、在原料中添加一部分沥青粉充当成型剂,同时调节材料中的活性炭和沸石分子筛含量、调节复合材料的孔分布和表面性质。本文的研究内容主要包括:1、活化条件对材料性能的影响。1)在850℃活化温度下,以CO₂为活化剂活化24小时时,活性炭的微孔含量达到最大,然后,随着活化继续,活性炭的微孔转化为中孔,微孔大量减少而中孔少量增加。活化温度升高,能加速活化,则在900℃活化温度下,以CO₂为活化剂活化20小时时,活性炭的微孔含量达到最大。材料的N₂吸附—脱附等温线、BET比表面积、DFT孔分布、苯吸附量的变化是由材料的孔道结构决定,则材料孔道结构的变化趋势也决定了这些性质的变化趋势。2)炭化过程是一个低沸点有机物挥发和碳质材料固化成型的过程。煤焦油沥青中低沸点挥发性组分较多,所以在炭化过程,以石油沥青为粘接剂的原料剩余固定碳含量较多。原料中沥青粉比例的增多能增加CO2的活化效率,在相同活化条件下,随沥青比例的增多,材料中的微孔含量增多,同时达到微孔含量最多的时间也延长。2、晶化条件对材料性能的影响。1)通过XRD表征知,活化煤矸石按Al₂O₃:SiO₂:Na₂O:H₂O=1:2:1.5-4:15-30化学组成,65℃陈化3小时,90℃晶化3-18小时,可制备得活性炭-4A沸石分子筛。活化煤矸石按Al₂O₃:SiO₂:Na₂O:H₂O=1:2-6:3—7:20-60化学组成,65℃陈化12小时,90℃晶化6-24小时,可制备得活性炭-13X沸石分子筛。2)能过CO₂-TPD表征知,在晶化过程中,活性炭表面发生了改性,活性炭表面生成大量强碱性基团。而CO₂为酸性分子,CO₂吸附量在晶后前后也发生了改化。由于活化煤矸石中的偏高岭土转化为沸石分子筛,晶化后,材料的微孔明显增多。