Ce掺杂TiO2薄膜光催化降解油田废水PAM研究

"Ce掺杂TiO2薄膜的制备及其在油田废水处理中的应用" 本文探讨了Ce掺杂TiO2薄膜的制备过程及其在处理油田废水中聚丙烯酰胺（PAM）的光催化性能。研究中，作者史芳芳和庄稼采用溶胶-凝胶法制备了不同灼烧温度（350、400、450、500℃）和Ce掺杂量（0.5%、1.0%、1.5%、2.0%）的TiO2薄膜，并以玻璃为衬底。通过X射线粉末衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）和原子力显微镜（AFM）等技术，对薄膜的结构、成分和表面形貌进行了详细分析。 研究表明，Ce掺杂使得TiO2薄膜的相转变温度显著降低，同时增强了其光催化活性。在PAM的降解实验中，Ce-TiO2薄膜表现出优于未掺杂TiO2薄膜的性能，其降解率提高了约3倍。经过6次重复使用后，Ce-TiO2薄膜仍能保持40%的降解效率。最佳制备条件为：灼烧温度450℃，Ce掺杂量1.5%，镀膜层数5层，此时对PAM的降解率可达69%。 聚丙烯酰胺（PAM）是油田三次采油作业中常用的添加剂，但在废水处理中带来了挑战。PAM的存在会增加废水的粘度和COD，可能因解聚释放有害的丙烯酰胺单体。鉴于其对环境和健康的潜在威胁，寻找有效处理含有PAM的油田废水的方法至关重要。TiO2因其优异的光催化特性，如化学稳定性强、耐腐蚀、光生电子和空穴电势高等，成为了环保领域的重要研究对象。然而，TiO2的禁带宽度限制了其仅在紫外光下工作，限制了其在实际应用中的效率。 Ce掺杂能够拓宽TiO2的光响应范围，使其能利用更宽范围的可见光，从而提高其在可见光下的光催化活性。这一发现对于开发新型光催化剂，特别是针对可见光驱动的环境污染物降解，具有重要的理论和实践意义。Ce-TiO2薄膜的高效性和重复使用性表明，这种材料有可能成为处理含PAM油田废水的优选方案，有助于解决环境保护和水资源回收的双重问题。未来的研究可以进一步探索其他掺杂元素或优化工艺，以提高光催化剂的性能和适用性。