本发明专利技术涉及光催化剂领域，公开了一种去除压裂液返排液中羟丙基胍胶的光催化剂及其制备方法和应用，其中，所述光催化剂的表达式为Bi5O7Br0.5I0.5，所述光催化剂为粉末状，粒径为12‑15nm，比表面积为285‑300m2/g。该光催化剂对可见光的响应增强，具有更高的比表面积，能够在去除压裂液返排液中羟丙基胍胶具有很高的活性，并且，该制备方法简单，条件温和，可应用于压裂液返排液中羟丙基胍胶的去除。
Photocatalyst for removing hydroxypropyl guanidine gum in fracturing fluid backflow and preparation method and application thereof
The invention relates to the field of photocatalyst, and discloses a photocatalyst for removing hydroxypropyl guanidine gum from fracturing fluid backflow fluid, a preparation method and application thereof. The expression of the photocatalyst is Bi5O7Br0.5I0.5. The photocatalyst is in the form of powder, with a particle size of 12_15nm and a specific surface area of 285_300m2/g. The photocatalyst has higher specific surface area, higher visible light response and high activity in removing hydroxypropyl guanidine gum from fracturing fluid backflow. The preparation method is simple and the conditions are mild. The photocatalyst can be used to remove hydroxypropyl guanidine gum from fracturing fluid backflow.
【技术实现步骤摘要】
去除压裂液返排液中羟丙基胍胶的光催化剂及其制备方法和应用
本专利技术涉及光催化剂领域，具体涉及去除压裂液返排液中羟丙基胍胶的光催化剂及其制备方法和应用。
技术介绍
国内针对页岩气开采过程中产生的压裂返排液处理方法的研究国内外已取得一定成果，返排液中的大部分无机废物，例如：岩屑、支撑剂、无机盐等，通过一系列的物理沉降、化学絮凝等方法能够有效的去除。但对于返排液中难降解的聚合物，例如：胍胶等高分子聚合物，则需要消耗大量的能源或种类繁多的化学药剂一一降解，具有处理成本高、设备投资大、处理周期长、易二次污染等缺点。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羟基自由基(·OH)。·OH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。而在光催化
中，光催化剂的研制则是最为核心的技术之一。而卤氧化铋成为近年来光催化领域的新宠。卤氧化铋作为一种新型的窄禁带半导体成为近年来光催化领域的焦点。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。由于其单体的电子-空穴复合效率较高，对其光催化性能具有不利的影响，严重制约了其在光催化等方面的实际应用。因此，通过改性使卤氧化铋基光催化剂具有高光催化性能是光催化研究领域的重要课题之一。目前文献报道的方法有金属离子掺杂、非金属离子掺杂、半导体的固溶、复合等。2016年Zhang等人发现原位合成的BiOIxBr1-x固溶体光催化剂在可见光的照射下催化罗丹明B时，具有比单体更强的光催化活性(Xing,Z.,Wang,C.Y.,Wang,L.W.,Huang,G.X.,Wang,W.K.,&Yu,H.Q.(2016).FabricationofBiOBrxI1-xphotocatalystswithtunablevisiblelightcatalyticactivitybymodulatingbandstructures:ScientificReports6,22800.)。上述文献中所报道的BiOIxBr1-x固溶体光催化剂的制备虽然使用了最简便的沉淀法，但光催化剂本身的性能仍然较低，对光能的利用率仍不理想，需要进一步的改性以提高其固有光催化性能。因此，探索一种经济有效、环境友好的压裂返排液聚合物降解技术或工艺，对于缓解开发区块的环境问题显得格外重要，同时对于保障页岩气的正常生产和可持续发展具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的上述问题，提供一种去除压裂液返排液中羟丙基胍胶的光催化剂及其制备方法和应用，该催化剂相比较现有BiOIxBr1-x固溶体光催化剂具有更好的性能，该催化剂的制备方法降低了生产成本，简化了生产工艺，制备方法简单，条件温和，制备的Bi5O7Br0.5I0.5固-复体光催化剂能够在可见光下光催化氧化去除压裂返排液中的羟丙基胍胶。为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供了一种去除压裂液返排液中羟丙基胍胶的光催化剂，其中，所述光催化剂的表达式为Bi5O7Br0.5I0.5，其中，所述光催化剂为粉末状，粒径为12-15nm，比表面积为285-300m2/g。根据本专利技术，所述粒径为13-14nm，所述比表面积为287-290m2/g。本专利技术第二方面提供了一种去除压裂液返排液中羟丙基胍胶的光催化剂的制备方法，其中，该方法包括以下步骤：(1)将含铋化合物、浓硝酸和水混合，配制溶液A；(2)配制含溴化合物和含碘化合物的水溶液B；(3)在搅拌条件下将溶液B滴加到溶液A中进行第一反应；(4)将步骤(3)得到的第一产物进行第二反应；(5)将步骤(4)得到的第二产物干燥。优选地，以Br计的所述含溴化合物、以I计的含碘化合物与以Bi计的含铋化合物中的铋元素的用量的摩尔比为1：1：(3-15)。优选地，含铋化合物为五水硝酸铋；含碘化合物为碘化钾和/或碘化钠，优选为碘化钾；含溴化合物为溴化钾和/或溴化钠，优选为溴化钾。优选地，在步骤(1)中，所述水为蒸馏水，且相对于1mmol的所述含铋化合物，所述蒸馏水的用量为10-50mL，所述浓硝酸的用量为2-5mL。优选地，在步骤(2)中，所述水为蒸馏水，且相对于1mmol的所述含溴化合物，所述蒸馏水的用量为10-50mL；以及相对于1mmol的所述含碘化合物，所述蒸馏水的用量为10-50mL。优选地，在步骤(3)中，所述第一反应的条件包括：在搅拌速率为50-100转/分钟的条件下搅拌10-40分钟，滴加速率为1-2.5mL/分钟。优选地，在步骤(4)中，所述第二反应的条件包括：压力为10-15MPa，温度为140-180℃，时间为14-18h；优选地，压力为12-14MPa，温度为150-170℃，干燥时间为15-17h。优选地，在步骤(5)中，所述干燥的条件包括：干燥温度为60-80℃，干燥时间为5-24h；优选地，干燥温度为65-75℃，干燥时间为7-15h。本专利技术第三方面提供了上述所述的光催化剂或上述所述的制备方法制得的光催化剂应用于可见光下去除压裂液返排液中的羟丙基胍胶。根据本专利技术提供的技术方案，具有以下优点：(1)本专利技术优化了该类光催化剂的制备工艺，具有降低成本、简化生产流程的特点；(2)本专利技术的所述光催化剂具有固溶体、复合体双结构，提高了光催化活性；(3)使用本专利技术所述Bi5O7Br0.5I0.5富铋固溶体光催化剂，在波长大于420nm的可见光辐照下，原始COD为200mg/L的羟丙基胍胶溶液在2h内去除率为98％，大幅提高了光催化性能；(4)本专利技术采用无毒组分，减少了对人体健康和生态环境的危害；(5)本专利技术制备得到的光催化剂不需要添加其他化学试剂以及其他的制备后处理，只需一步原位合成，方法简单。附图说明图1是根据本专利技术的实施例1制备的光催化剂的XRD谱图。具体实施方式在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。第一方面，本专利技术提供了一种去除压裂液返排液中羟丙基胍胶的光催化剂，其中，所述光催化剂的表达式为Bi5O7Br0.5I0.5，其中，所述光催化剂为粉末状，粒径为12-15nm，比表面积为285-300m2/g。在本专利技术中，该催化剂具有固溶体、复合体双结构，具有较高的比表面积，提高了催化活性，能够更好地在在波长大于420nm的可见光辐照下光催化氧化去除压裂液返排液中的羟丙基胍胶，另外，该光催化剂无毒，减少了对人体健康和生态环境的危害。第二方面，本专利技术提供了一种去除压裂液返排液中羟丙基胍胶的光催化剂的制备方法，其中，该方法包括以下步骤：(1)将含铋化合物、浓硝酸和水混合，配制溶液A；(2)配制含溴化合物和含碘化合物的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种去除压裂液返排液中羟丙基胍胶的光催化剂，其特征在于，所述光催化剂的表达式为Bi5O7Br0.5I0.5，其中，所述光催化剂为粉末状，粒径为12‑15nm，比表面积为285‑300m2/g。
【技术特征摘要】
1.一种去除压裂液返排液中羟丙基胍胶的光催化剂，其特征在于，所述光催化剂的表达式为Bi5O7Br0.5I0.5，其中，所述光催化剂为粉末状，粒径为12-15nm，比表面积为285-300m2/g。2.根据权利要求1所述的光催化剂，其中，所述粒径为13-14nm，所述比表面积为287-290m2/g。3.一种去除压裂液返排液中羟丙基胍胶的光催化剂的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)将含铋化合物、浓硝酸和水混合，配制溶液A；(2)配制含溴化合物和含碘化合物的水溶液B；(3)在搅拌条件下将溶液B滴加到溶液A中进行第一反应；(4)将步骤(3)得到的第一产物进行第二反应；(5)将步骤(4)得到的第二产物干燥。4.根据权利要求3所述的制备方法，其中，以Br计的所述含溴化合物、以I计的含碘化合物与以Bi计的含铋化合物的摩尔比为1：1：(3-15)。5.根据权利要求3或4所述的制备方法，其中，含铋化合物为五水硝酸铋；含碘化合物为碘化钾和/或碘化钠，优选为碘化钾；含溴化合物为溴化钾和/或溴化钠，优选为溴化钾。6.根据权利要求3所述的制备方法，其中，在步骤(1)中，相对...
【专利技术属性】
技术研发人员：白杨，周莹，叶立群，石晛，胡亚琴，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：四川,51
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