随着社会经济的快速发展,石油、煤炭等不可再生资源日渐枯竭,人类急切地寻求替代能源维持可持续发展。作为常规油气资源补充的油页岩,储量巨大,有望改变我国富煤、贫油、少气能源结构,对于保障国家能源安全、实现经济的可持续发展具有非常重要的战略意义。油页岩为人类提供了解决能源问题新途径,但是加工生产过程中产生的工业废物所造成的环境污染问题日益凸显。对于炼油所产生的油页岩半焦和发电所产生的油页岩灰的处理问题已经成为了制约油页岩工业快速发展的瓶颈性问题。本论文以油页岩灰和油页岩半焦为原料制备了类水滑石、水化硅酸钙、介孔二氧化硅、改性油页岩半焦材料。通过多种分析测试技术和表征方法对各种材料成分和结构进行检测和表征,研究各种材料的吸附性能。通过钠盐焙烧活化和硫酸提取方法,从油页岩灰中提取多种金属元素,进一步制备了类水滑石材料。类水滑石吸附铀的过程是一个吸热、自发的过程。在不同温度下的铀吸附过程符合Langmuir吸附热力学模型和准二级吸附动力学方程。该方法生产工艺简便,无需对提取的金属离子进行分离纯化,充分利用油页岩灰中的多种金属离子,所获得的产品与化学试剂合成的同类产品吸附性能接近。采用白泥和油页岩灰联合利用的方法制备了类水滑石和水化硅酸钙。应用微波辅助的方法实现了油页岩灰的硅铝分离;高温焙烧后白泥中CaO的含量超过90%,将油页岩灰和白泥由工业废物转化为制备吸附剂的原料。以处理后的油页岩灰和白泥为原料,按照钙铝比为2:1、3:1、4:1、5:1的比例,制备的相应的类水滑石材料。按照钙硅比为1:1和1.5:1的比例制备的水化硅酸钙材料。水化硅酸钙对铀的吸附过程是一个自发过程,吸附过程吸收热量,遵循准二级动力学模型和Langmuir热力学模型。两种工业废物联用既可以减少化学原料的用量,又可以减少二次废物的产生。不同原料配比对于产品结构和性能影响的研究结果表明:在较宽范围内调整原料的投放比例所获得的吸附材料都具有较好的吸附性能。这为实际废物处理过程中,根据废物的实际数量,优化废物的综合利用方案提供了理论基础。采用微波辅助和酸提碱溶的方法,实现了油页岩半焦中的硅、铝、碳分离,通过除铝、脱盐、定模等处理,以P123为模板剂,制备了介孔二氧化硅吸附材料。介孔二氧化硅具有非常优良的循环使用性能。对于低浓度铀具有较好的吸附效果,其中在海水提铀方面,具有广阔的应用前景。通过微波辅助强酸氧化的方法对油页岩半焦进行改性处理。浓硫酸改性油页岩半焦收率高达97.25%;该材料可以降低高浓度铀废液中铀浓度。随着浓硫酸中硝酸数量的增加,混酸对油页岩半焦的改性能力明显增强;与铀离子配位的位点的数量增多,吸附效率提高。经过硫酸和硝酸体积比为1:1的混酸改性的油页岩半焦对100mg/L铀溶液的去除率达到87%以上。本文以油页岩工业废物为原料,制备多种产品,旨在为油页岩工业废物的资源化、无害化、功能化和工程化利用奠定理论和实验研究基础,为我国油页岩工业快速、可持续发展提供技术支持。