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油气田的增产作业的压裂返排液具有高COD值、高黏度、高浊度、高稳定性等特点,如果压裂返排液不经过处理不仅制约油田的可持续发展,更严重的是会对自然环境造成严重的污染,这与我国倡导的绿色环保技术相反而行。光催化技术作为一种新型处理压裂返排液的绿色环保技术,具有无选择性、氧化能力强、无二次污染等特性,能广泛用于油田废液的处理。本文制备 Bi4O5X2(X=Br,I)、Bi4O5BrI、Bi/Bi4O5X2(X=Br,I)系列新型光催化剂,在制备过程中考察的因素比较多则选用一种公认的评价方法来优化制备条件,即选用降解染料罗丹明B作为中间评价物进行性能评价。通过罗丹明B的性能评价取得优异的结果后,再将本文制备的新型催化剂用于研究目标产物压裂返排液中有机硼的降解。本文的具体研究内容和结论如下:1.以五水硝酸铋(Bi(NO3)3·5H2O)为铋源,分别以溴化钾(KBr)和碘化钾(KI)为溴源和碘源,研究溶剂热温度和溶剂热反应时间对催化剂Bi4O5X2(X=Br,I)的性能影响。光催化降解罗丹明B的实验结果表明,当溶剂热温度为150℃时,溶剂热时间为16h时制备的Bi4O5X2(X=Br,I)性能最优。在可见光光照60min后,Bi4O5Br2的光催化降解罗丹明B效率为95.83%,在紫外可见光光照60min后,Bi4O5Br2的光催化降解罗丹明B效率为96.45%;在可见光光照90min后,Bi4O5I2的光催化降解罗丹明B效率为93.25%,在紫外可见光光照90min后,Bi4O5I2的光催化降解罗丹明B效率为94.05%。2.以五水硝酸铋(Bi(NO3)3 · 5H20为铋源,以溴化钾(KBr)和碘化钾(KI)为溴源和碘源,研究溶剂热温度、溶剂热反应时间、溴和碘的比例对催化剂Bi405Brxl2-x的性能影响。光催化降解罗丹明B的实验结果表明,当溶剂热温度为150℃时,溶剂热时间为16h、Br:I=1:1时制备的Bi4O5BrI性能最优。在可见光光照45min后,Bi4O5BrI的光催化降解罗丹明B的效率为97.55%,在紫外可见光光照45min后,Bi405BrI的光催化降解罗丹明B的效率为100%。3.以五水硝酸铋(Bi(NO3)3·5H20)为铋源,以溴化钾(KBr)和碘化钾(KI)为溴源和碘源,通过控制铋与溴和碘的比例制备Bi/Bi4O5X2(X=Br,I)催化剂。经过表征和光催化性能检测可知,当Bi:Br=2.6:1、Bi:I=1.95:1时制备的Bi/Bi4O5X2(X=Br,I)催化剂性能最优。在可见光光照60min后Bi/Bi405Br2的对罗丹明B的降解率为79.19%,在紫外可见光光照30min后Bi/Bi4O5Br2对罗丹明B的降解率为100%;可见光光照90min后Bi/Bi4O5I2对罗丹明B的降解率可达到61.18%,在紫外可见光光照90min后Bi/Bi4O5I2对罗丹明B的降解率可达到98.36%。4.将优异条件下制备的 Bi4O5X2(X=Br,I)、Bi4O5BrI、Bi/Bi4O5X2(X=Br,I)光催化剂用于处理目标物有机硼溶液,实验结果表明,可见光光照120min后,催化剂Bi405Br2、Bi4O5I2、Bi4O5BrI、Bi/Bi4O5Br2、Bi/Bi4O5I2 降解有机硼的 COD 去除率分别为 68.84%、37.51%、82.50%、25.13%、20.31%;紫外可见光光照 120min 后,催化剂 Bi4O5Br2、Bi4O5I2、Bi4O5BrI、Bi/Bi4O5Br2、Bi/Bi4O5I2 降解有机硼的 COD 去除率分别 71.14%、40.67%、84.27%、81.62%、67.35%。分别使用硝酸银(AgN03)作为光生电子的捕获剂,三乙醇胺(TEA)作为光生空穴的捕获剂,苯琨(BQ)作为超氧自由基的捕获剂,异丙醇(IPA)作为获羟基自由基的捕获剂,研究了加入捕获剂后 Bi4O5X2(X=Br,I)、Bi405BrI、Bi/Bi4O5X2(X=Br,I)的光催化机理。在捕获实验中,通过判断加入的捕获剂抑制光降解的效率来判断光催化过程的活性物质,从而确定光催化作用机理。