一种采用磁性光催化剂耦合芬顿氧化处理油田压裂返排液的方法技术

本发明专利技术涉及工业废水处理技术领域，公开了一种采用磁性光催化剂耦合芬顿氧化处理油田压裂返排液的方法，包括在中性的条件下，向油田压裂返排液中加入表面活性剂、磁性光催化剂、H2O2，在紫外灯源的照射下，磁性光催化剂与芬顿反应耦合氧化降解溶液中的有机物；磁性光催化剂为铁铜复合氧化物。本发明专利技术的有益效果在于：紫外光照射光催化

【技术实现步骤摘要】
一种采用磁性光催化剂耦合芬顿氧化处理油田压裂返排液的方法


[0001]本专利技术涉及工业废水处理
，尤其涉及一种采用磁性光催化剂耦合芬顿氧化处理油田压裂返排液的方法。

技术介绍

[0002]随着全世界对环境保护观念的日益增强，对油田压裂返排液的处理也提出来了更为严格的要求。油田压裂返排液具有高COD值、高稳定性、高粘度、高悬浮物含量等特点，单一的物理或化学方法很难将其去除。尤其是其中的瓜尔胶，瓜尔胶因其水溶性好、粘度高、化学结构稳定，是增稠剂的主要成分之一，但同时也导致其水溶液降解难度大。
[0003]目前国内外对压裂返排液的处理进行了多种方法和工艺研究，如化学氧化、生物酶降解、芬顿氧化。在化学氧化技术中，光催化氧化法具有氧化深度高、无选择性、可在常温常用下操作等优势得到了众多研究者的关注，如公布号为CN110898828A的中国专利技术专利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，该方法制备的改性膨润土/Bi2WO6复合光催化剂在可见光下光催化氧化去除油田废水中的有机物。但单一的光催化降解因电子复合率高、光响应性能差等问题导致光催化降解效率低。
[0004]芬顿氧化法是以Fe
2+
催化分解H2O2产生强氧化性
·
OH实现污染物降解，而传统的芬顿氧化反应中H2O2分解效率不高，且需要额外添加Fe
2+
的铁源，还容易形成铁泥导致回收困难，增加了处理工序；另外，芬顿氧化通常要在酸性条件下进行，这就需要在反应体系中加入大量硫酸，不适合规模化推广应用。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题在于如何提供一种采用磁性光催化剂耦合芬顿氧化处理油田压裂返排液的方法，以解决单一光催化降解效率低，芬顿氧化需要额外添加Fe
2+
铁源、易形成铁泥、回收困难以及需要使用大量硫酸的问题。
[0006]本专利技术通过以下技术手段实现解决上述技术问题：
[0007]本专利技术提出一种采用磁性光催化剂耦合芬顿氧化处理油田压裂返排液的方法，包括在中性的条件下，向油田压裂返排液中加入表面活性剂、磁性光催化剂、H2O2，在紫外灯源的照射下，磁性光催化剂与芬顿反应耦合氧化降解溶液中的有机物；所述磁性光催化剂为铁铜复合氧化物。
[0008]有益效果：本申请在磁性光催化剂存在的条件下，利用紫外灯光照射，光催化
‑
芬顿氧化耦合，对油田压裂返排液中的有机物进行分解，二者具有相互促进作用，有效地提高了光生电荷分离效率和H2O2的分解效率，进而提高了反应的效率；同时，光催化剂在紫外光下产生的电子e
‑
可以促进Fe
2+
、Cu
2+
的自身循环反应，无需额外添加Fe
2+
的铁源，也避免了形成铁泥，使具有磁性的催化剂容易回收，有利于减少处理工序，且重复使用时仍具有良好的催化降解效果。另外，现有技术中的纯芬顿反应，需要在pH值为3的条件下，添加Fe
2+
下才有
更好的降解效率；而本申请采用磁性光催化剂耦合芬顿氧化处理油田压裂返排液，在pH值为7时，就可以促进H2O2迅速分解，有效地减少了浓硫酸的用量，适合规模化推广应用。
[0009]优选的，所述磁性光催化剂的制备方法包括如下步骤：
[0010]1)将Fe(NO3)3·
9H2O、Cu(NO3)3·
3H2O、水充分混合搅拌，得到溶液A；其中Fe(NO3)3·
9H2O、Cu(NO3)3·
3H2O的摩尔比为1:8
‑
8:1；
[0011]2)将柠檬酸、水充分混合搅拌，得到溶液B；
[0012]3)将溶液B缓慢加入溶液A中，剧烈搅拌混合1.5
‑
3h，加入碱液作为沉淀剂，并调节pH至9
‑
10.5；
[0013]4)将上述混合溶液置于75
‑
85℃的油浴锅中，冷凝回流并搅拌2.5
‑
3.5h，形成粘性凝胶；
[0014]5)对粘性凝胶进行洗涤、干燥、研磨、煅烧，得到的铁铜复合氧化物，即为磁性光催化剂。
[0015]优选的，所述步骤2)中柠檬酸在水中的浓度为0.002
‑
0.004mol/L。
[0016]优选的，所述步骤3)中的碱液为NaOH、KOH、氨水中的一种或多种组合。
[0017]优选的，所述步骤5)中粘性凝胶采用去离子水和乙醇交叉洗涤3
‑
5次；干燥处理为105℃的真空干燥箱内干燥7
‑
9h；煅烧时的升温速率为5℃/min，直至升温到600℃，恒温煅烧3h。
[0018]优选的，所述磁性光催化剂在油田压裂返排液中的浓度为0.1
‑
0.5g/L。
[0019]优选的，所述表面活性剂选自烷基苯磺酸钠、烷基磺酸钠、脂肪醇硫酸钠、氯化十八烷基三甲基季铵盐中的任意一种或多种。
[0020]优选的，所述表面活性剂在油田压裂返排液中的浓度为6
‑
8mg/L。
[0021]优选的，所述紫外光源的光线波长为180
‑
400nm。
[0022]优选的，所述H2O2的质量浓度为30％，且H2O2在油田压裂返排液中的浓度在3
‑
20mL/L。
[0023]优选的，一种采用磁性光催化剂耦合芬顿氧化处理油田压裂返排液的方法，包括以下具体步骤：
[0024]1)向油田压裂返排液溶液中加入硫酸，搅拌均匀，使溶液处于中性状态；
[0025]2)向上述溶液中加入表面活性剂，搅拌均匀，使油田压裂返排液的粘度降低；
[0026]3)向上述溶液中加入磁性光催化剂，搅拌均匀；
[0027]4)向上述溶液中加入30％H2O2溶液，迅速转移到反应装置中；
[0028]5)将反应装置在搅拌和冷凝水循环的条件下，打开紫外光源照射反应0.5
‑
4h。
[0029]优选的，所述步骤5)反应完成后，利用磁石分离反应后体系中的催化剂，再分别用乙醇和去离子水清洗3
‑
5次，然后于105℃的温度下烘干，即可实现催化剂的回收，以用于下一次油田压裂返排液的处理。
[0030]本专利技术的优点在于：
[0031]1.本申请在磁性光催化剂存在的条件下，利用紫外灯光照射，光催化
‑
芬顿氧化耦合，对油田压裂返排液中的有机物进行分解，二者具有相互促进作用，有效地提高了光生电荷分离效率和H2O2的分解效率，进而提高了反应的效率，并减少处理工序；
[0032]2.本申请光催化剂在紫外光下产生的电子e
‑
可以促进Fe
2+
、Cu
2+
的自身循环反应，
无需额外添加Fe
2+
的铁源，也避免了形成铁泥，使具有磁性的催本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种采用磁性光催化剂耦合芬顿氧化处理油田压裂返排液的方法，其特征在于：包括在中性的条件下，向油田压裂返排液中加入表面活性剂、磁性光催化剂、H2O2，在紫外灯源的照射下，磁性光催化剂与芬顿反应耦合氧化降解溶液中的有机物；所述磁性光催化剂为铁铜复合氧化物。2.根据权利要求1所述的一种采用磁性光催化剂耦合芬顿氧化处理油田压裂返排液的方法，其特征在于：所述磁性光催化剂的制备方法包括如下步骤：1)将Fe(NO3)3·
9H2O、Cu(NO3)3·
3H2O、水充分混合搅拌，得到溶液A；其中Fe(NO3)3·
9H2O、Cu(NO3)3·
3H2O的摩尔比为1:8
‑
8:1；2)将柠檬酸、水充分混合搅拌，得到溶液B；3)将溶液B缓慢加入溶液A中，剧烈搅拌混合1.5
‑
3h，加入碱液作为沉淀剂，并调节pH至9
‑
10.5；4)将上述混合溶液置于75
‑
85℃的油浴锅中，冷凝回流并搅拌2.5
‑
3.5h，形成粘性凝胶；5)对粘性凝胶进行洗涤、干燥、研磨、煅烧，得到的铁铜复合氧化物，即为磁性光催化剂。3.根据权利要求2所述的一种采用磁性光催化剂耦合芬顿氧化处理油田压裂返排液的方法，其特征在于：所述步骤2)中柠檬酸在水中的浓度为0.002
‑
0.004mol/L；所述步骤3)中的碱液为NaOH、KOH、氨水中的一种或多种组合。4.根据权利要求2所述的一种采用磁性光催化剂耦合芬顿氧化处理油田压裂返排液的方法，其特征在于：所述步骤5)中粘性凝胶采用去离子水和乙醇交叉洗涤3
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5次；干燥处理为105℃的真空干燥箱内干燥7
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9h；煅烧时的升温速率为5℃/min，直至升温到600℃，恒温煅烧3h。5.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔晓峰，俞金发，凌山，
申请(专利权)人：安徽师范大学，
类型：发明
国别省市：