[发明专利]降解油气田压裂返排液中有机物的光催化剂的制备方法

说明书

本发明公开了一种降解油气田压裂返排液中有机物的光催化剂的制备方法，首先是对膨润土进行无机改性，得到无机改性膨润土；然后将无机改性膨润土进行有机改性，得到复合改性膨润土；然后将含铋化合物溶于硝酸溶液中，然后加入复合改性膨润土，形成悬浮溶液A；将含钨化合物溶于去离子水中，形成透明溶液B；将溶液B滴加入溶液A中，搅拌均匀，得到混合溶液，用氨水调节混合溶液pH为1～5，然后将混合溶液在温度140～180℃，反应10～18h，最后洗涤干燥，得到改性膨润土/Bi₂WO₆复合光催化剂。本发明的催化剂制备方法降低了生产成本，简化了生产工艺，制备的复合催化剂能够在可见光下光催化氧化去除油田废水中的有机物。

技术领域

本发明涉及光催化剂技术领域，特别是一种用于光催化降解压裂液返排液中有机物的改 性膨润土/Bi₂WO₆复合光催化剂的制备方法。

背景技术

油气田开采过程中的压裂返排液中大量的胍胶、有机硼、丙烯酰胺等各种有机物添加剂， 它们具有高粘度、浊度大、有毒有害、高稳定等特点，如果不经过处理直接排放，会污染环 境造成严重的污染。压裂返排液的处理方法主要有自然蒸发、冻融、过滤、臭氧氧化、电絮 凝、反渗透、蒸馏等。经过数十年的发展，很多新技术也得以应用，例如：臭氧/超声波/电絮 凝/反渗透复合、CleanWave技术、机械蒸汽再压缩等技术。但是这些技术主要处理压裂返排 液中的无机物，对压裂返排液中大量的胍胶、有机硼、丙烯酰胺等有机物添加剂的处理极其 有限。因此，应用一种处理压裂返排液中的有机物方法，是保障油气田的正常生产和可持续 发展的重要技术。

光催化技术是20世纪后期发展起来的一种处理难降解有机污染物的新工艺，其特征是 通过在半导体催化剂作用下产生活性极强的自由基，其几乎能无选择性地将废水中难降解的 有机污染物氧化降解成无毒或低毒的小分子物质，甚至直接矿化为二氧化碳和水及其它小分 子羧酸，达到无害化目的。该技术具有无选择性、氧化能力强、反应速度快、处理效率高， 无二次污染等优点。上述特性使得光催化技术在处理页岩气返排液领域展示了极大的应用空 间。在光催化技术领域中，光催化剂起着举足轻重的作用，对催化剂进行改性是我们研究的 主要方向，改性的主要方法有：复合、掺杂、表面敏化等方法，而复合光催化剂构筑可同时 提高光催化剂的光子吸收效率和载流子分离效率，从而大大提高光催化活性。

铋是一种绿色金属，铋基催化剂是近些年发展的新型催化剂，由于其无毒、廉价、氧化 还原能力强、化学性质稳定和抗光腐蚀等特性，在水体污染物降解、抗菌等方面得到了广泛 的应用。由于单体铋催化剂的电子-空穴复合效率较高，光催化活性不是很好，进而严重制约 它的实际应用。钨酸铋(Bi₂WO₆)是一种窄带隙半导体，对可见光有着优异的响应性能，为了 进一步提高催化活性，可以对钨酸铋进行改性复合制备出复合催化剂。膨润土是以蒙脱石为 主要矿物成分的非金属矿产，其独特的层状结构具有很好的离子交换性。以膨润土作为载体 材料改性Bi₂WO₆，制备高活性的膨润土/Bi₂WO₆复合材料的新颖性深深吸引我们研究者。但 是，因为蒙脱石结构是由两个硅氧四面体夹一层铝氧八面体组成的2：1型晶体结构。对于层 状硅酸盐插层改性首先要将层间距扩大才能便于其他分子的进入，由于层状硅酸盐层内表面 中有可以交换的阳离子，所以需要去改性扩大层间距离以便进行下一步的插层。经过改性后 比表面积增大和特定大小的层间孔状结构，作为一种分子级复合材料。

发明内容

本发明的目的是提供一种降解油气田压裂返排液中有机物的光催化剂的制备方法。制备 的改性膨润土/Bi₂WO₆复合催化剂用于在可见光下光催化氧化去除油田废水中的有机物，尤 其是去除压裂液返排液中丙烯酰胺。

本发明提供的改性膨润土/Bi₂WO₆复合光催化剂的制备方法，步骤如下：