用于石油炼制厂废水光催化降解的氧化石墨烯–TiO2/Fe2O3/ZnO纳米复合材料的绿色合成方法

《Scientific Reports》：Green synthesis of graphene oxide–TiO2/Fe2O3/ZnO nanocomposites for photocatalytic degradation of petroleum refinery wastewater

　　

摘要

本研究以氧化石墨烯基金属氧化物复合材料作为光催化剂，探讨了其在石油炼制废水处理中降解烃类污染物的效果。氧化石墨烯是通过改进的Hummer法从废弃植物生物质中合成而成的。通过湿法浸渍法，将不同比例的TiO₂、Fe₂O₃和ZnO负载到氧化石墨烯上，制备出了多种金属氧化物与氧化石墨烯的复合材料。利用FTIR、XRD、SEM、TGA和EDX分析技术对这类光催化剂的成分和结构进行了检测。实验在初始化学需氧量为986毫克/升、pH值为8.5、温度为25–30摄氏度、反应时间为50分钟、每20毫升样品添加0.02克催化剂的条件下，对石油炼制废水进行了批次式催化氧化处理。实验结果表明，ZG11（ZnO/氧化石墨烯比例1:1）和TZG111（TiO₂/ZnO/氧化石墨烯比例1:1:1）这两种光催化剂分别实现了96%和100%的COD去除率。GC–MS分析显示，处理后的废水中已不存在烃类化合物，仅检测到少量含氧烃类物质。该方法可应用于大规模工业废水处理领域。本研究为提高石油炼制废水的高COD去除率提供了一种有效途径，也为废水处理技术的发展做出了实际贡献。