隨著工業化的發展，石油作為現代最重要的能源，其消費需求日益增加。然而，石油的應用，伴隨而來的是石油污染問題。石油污染水體的來源主要為油氣田開采?機械加工?石化行業?鋼鐵行業和海上漏油事故等。如何處理由石油污染所帶來的水體污染已經成為環境領域的研究熱點。傳統的理化處理方法，可以有效控制石油在水面的擴散并達到對大部分浮油的去除。然而，石油污染成分復雜，形態多樣，以溶解態存在的石油污染物往往被人忽視且無法用傳統方法去除。這部分溶解油在水體發生復雜的物化作用，使得石油污染物的歸趨變得更加復雜，成為水環境的潛在威脅。而目前對于溶解油的研究較少，其控制技術與理論相對匱乏。
TiO2 光催化是一種高效?簡單?無毒的高級氧化技術，在降解水中的污染物方面具有明顯的優勢。然而，其應用主要受兩個方面限制:第一，二氧化鈦禁帶寬度大(約為3.2eV)，對太陽能利用率低，光生電子與空穴復合率高。第二，TiO2 粉末密度小?易團聚，難回收。針對上述問題，近年來專家學者的研究主要集中在TiO2 摻雜改性以拓寬其可見光響應和催化劑負載2個方面。
考慮到實際應用中催化劑漂浮性和吸附性的重要性，本研究以漂珠(floatingpearl，FP)作為漂浮型基底材料，以殼聚糖(chitosan，CTS)作為改性劑增強催化劑材料的吸附性?成膜性和吸濕性[1]，結合溶膠凝膠法，制備Fe—N共摻雜改性TiO2 的漂浮型可見光催化劑(Fe-N-TiO2/FP-CTS)，并以溶解性柴油為目標降解物，研究制備的樣品在降解溶解性柴油的效果，以及初始pH?柴油乳化劑等因素對其降解的影響。
1 材料與方法
1.1 實驗材料
試劑與材料:鈦酸四正丁酯，九水硝酸鐵，尿素，濃鹽酸，濃硝酸，無水醇，聚乙二醇均為分析純;聚氧乙烯山梨醇單月桂酸酯為化學純;殼聚糖為生化試劑;市售0#柴油;漂珠(從電廠煤燃燒所產生的粉煤灰提取物)，粒徑為80~125μm。
儀器:磁力攪拌器，管式電阻爐，光催化反應儀，紫外可見分光光度計，X射線衍射儀(XRD)，雙光束紫外可見分光光度計，BET自動吸附儀，掃描電子顯微鏡儀。
1.2 催化劑的制備
用殼聚糖改性的漂珠(FP-CTS)的制備:將1.0gCTS溶于30mL0.5%的冰乙酸溶液，加入5.0gFP，得混合液A;將2mL4% NaOH溶液加入30mL乙醇中，得到混合液B;將A逐滴加入B中。將上述混合液在105℃下烘干，于N2 管式電阻爐550℃加熱1h，清洗?烘干。
Fe-N-TiO2/FP-CTS可見光催化材料的制備:將Fe(NO3)3·9H2O加入50mL無水乙醇和18mL鈦酸丁酯中(Fe/Ti摩爾比為0.71%)，逐滴加入1.5mLHCl10mL1% PEG-400(溶劑為無水乙醇)，得混合液C，再加入3.0gFP-CTS;再將2.4g脲溶解于4.5mL蒸餾水中，得混合液D;將D逐滴加入C中;將所制得凝膠陳化24h后，在105℃下烘干，于N2 管式電阻爐550℃加熱2h，清洗?烘干。以FP代替FP-CTS制備N-TiO2/FP(不添加Fe(NO3)3·9H2O)和Fe-N-TiO2/FP作為參照。
1.3 光降解飽和溶解性柴油實驗
在燒杯中加入蒸餾水與0#柴油，密封后調節磁力攪拌器，使漩渦深度不超過2cm，用以防止小液滴的形成[2]。48h后達到溶解平衡，得到飽和溶解性柴油。
催化劑投加劑量為4g/L，溶解性柴油初始濃度為250mg/L，光源為500W 氙燈，用濾光片濾去紫外光部分，總光催化時間為4h，每30min取樣一次。將適量反應液移至萃取瓶中，加入石油醚進行等體積萃取分離。柴油濃度測定采用紫外-可見分光光度計[3]，以石油醚作為空白，計算溶解性柴油的去除率。
2 結果與討論
2.1 催化劑的表征
2.1.1 XRD分析
N-TiO2/FP?Fe-N-TiO2/FP 和Fe-N-TiO2/FP-CTS的XRD譜圖如圖1所示。
圖1 中，N-TiO2/FP的曲線在2θ=25.31°?37.84°48.05°?53.89°有較強銳鈦礦相的衍射峰，與Fe-N-TiO2/FP和Fe-N-TiO2/FP-CTS曲線衍射峰位置基本一致。Fe-N-TiO2/FP和Fe-N-TiO2/FP-CTS的曲線分別在衍射角2θ為26.44o和27.40o有較強的金紅石礦相的晶面衍射峰，有研究表明[4，5]，混晶TiO2 比單一形態的TiO2 光催化活性高。Yuangpho等[6]研究了TiO2 的不同銳鈦礦/金紅石比率對亞甲基藍溶液的光催化降解的影響，結果顯示，在處理亞甲基藍溶液時，含有銳鈦礦相和金紅石相的混晶TiO2 比單一形態(銳鈦礦)TiO2 的效果更好。可以看出，3種催化劑的TiO2 以銳鈦礦晶型為主，而與N-TiO2/FP曲線對比，Fe-N-TiO2/FP和FeN-TiO2/FP-CTS曲線能觀察到金紅石晶體，表明Fe元素的加入能促進銳鈦礦相轉變為金紅石相，TiO2的衍射峰峰寬變大?峰值減少，說明摻雜的Fe進入TiO2 晶格，抑制TiO2 晶粒尺寸的增加[7]。
2.1.2 紫外-可見漫反射吸收光譜分析
FP?N-TiO2/FP?Fe-N-TiO2/FP和Fe-N-TiO2/FP-CTS的UV-Vis漫反射吸收光譜如圖2所示。可以發現，FP對可見光基本無吸收;N摻雜和Fe-N共摻雜均能使TiO2/FP復合催化劑的吸收邊界均出現了紅移，在可見光區域產生吸收帶邊，其中Fe-N共摻雜表現得更為明顯;與其他3種材料相比，Fe-N-TiO2/FP-CTS材料對可見光吸收波長范圍更寬，響應強度更大，光催化活性更強。具體參見污水技術資料更多相關技術文檔。
