随着工业的快速发展,能源需求急剧增加。我国主要能源-煤炭资源的开采与利用剧增,产生了大量煤炭废弃物,约占我国工业固废年排放量的1/4,成为我国排量最大的固废之一。新疆煤炭储量约占全国的40%,伴生的煤炭废弃物产量巨大。煤炭废弃物的安全处置,对实现资源化利用具有重要的现实意义。本论文主要研究内容如下:不同碳源仿生制取腐植酸。针对各类废弃物:风化煤、煤炭、煤矸石和油泥,采用一条通用的资源化利用路线,有助于实现其在固体废弃物回收与利用的广普性应用。提取腐植酸的工艺路线:氧化温度和时间为250oC和2 h,原料与KOH的质量比为10:1,反应温度70oC,时间1 h。HA-W,HA-C,HA-G,HA-OS的提取率分别为67.58%,34.33%,25.62%和14.41%。通过红外光谱,紫外光谱,XRD衍射,扫描电镜等技术得知腐植酸分子结构缩合程度高,脂肪结构少,官能团丰富,活性较强;腐植酸钾成分分析检测结果显示除油泥腐植酸钾外,其他腐植酸钾均符合GB/T 33804-2017Ⅱ类标准。腐植酸衍生碳纳米颗粒对Pb（Ⅱ）高效吸附。以腐植酸为原料,采用改性的Hummers法制备碳纳米颗粒并深入研究腐植酸对Pb的吸附机制。结果表明:碳纳米颗粒在pH为6.0时的最大吸附容量可达297.85 mg g^-1,腐植酸通过静电引力作用将铅阳离子吸引到其表面附近。在酸性情况下,表面官能团通过离子交换的方式与铅离子络合,而且是自发放热进行的。去腐植酸的煤矸石有机残渣制备多级次多孔碳（HPC）。以提取腐植酸后剩余的煤矸石残渣为原料,最佳工艺为:煤矸石:KOH:尿素=1:2:2,得到的多级次孔碳具有较大的比表面积和丰富的官能团。通过XPS,FT-IR,XRD等手段得知,在碳的转化过程中,随着温度的不断升高,氮元素掺杂到碳晶格。由于电子云密度不同以及温度的作用下将碳材料分割成小块,导致碳的三维空间网状结构坍塌,缺陷增多,少部分掺杂在体系中的氮未分离,使碳材料更趋于稳定和多元化。煤矸石基多级次多孔碳对废水中RhB和Cr（Ⅵ）的吸附机理研究。吸附废水研究结果表明:HPC4对RhB的最大吸附容量可达3086.42 mg g^-1,多级次多孔碳对RhB吸附受物理吸附和化学作用协同控制,质子化的吸附剂表面的官能团通过氢键与RhB结合,并且随着温度的升高,吸附越容易进行。因为温度升高,分子运动剧烈,破坏溶剂化作用的能力越强,越容易扩散到孔结构中。Cr（Ⅵ）吸附首先通过静电引力作用将阴离子吸引到材料表面,其次表面的活性官能团如C=C,C-OH,-NH₂等通过化学作用将其还原成Cr（Ⅲ）。其次,与C=O,C-O等官能团之间形成Cr-O键而固定于材料表面。本工作为环境中重金属的去除以及应用提供了理论依据。本论文以煤炭废弃物为研究对象,充分研究了全资源化的路线以及转化机制,并深入探究了其产物在废水中的吸附机制,为推广到更多领域的固体废弃物的深度资源化及应用提供了借鉴意义。