摘要：聚丙烯酰胺（PAM）作为润滑剂、稳定剂，在石油开采，造纸等领域扮演着重要的角色，但其污水也会对环境造成破坏。对PAM进行有效降解，可减轻对环境的污染。本文介绍了部分光降解PAM机理的研究进程。
关键词：聚丙烯酰胺；光降解；机理；研究进程
随着石油开采技术的不断革新，聚丙烯酰胺在石油开采中的应用也逐渐增加。虽然聚丙烯酰胺可以有效的提高采油效率，但其也会带来严重的环境问题。未经处理的聚丙烯酰胺会发生缓慢分解，产生有毒的丙烯酰胺，造成二次污染。
在化学降解聚丙烯酰胺中，光催化降解法具有作用条件温和，降解率高，无二次污染，成本较低等优势。光催化降解法可以将光能与催化剂相结合，发挥了“1+1>2”的作用。本文就光降解PAM的光催化剂研究进程与光催化降解PAM机理做主要综述。
1.光催化剂种类及降解效果
经实验发现，聚丙烯酰胺溶液在自然光、氧等条件下，会发生聚合链断裂的现象，但反应进程十分缓慢，效果微乎其微，而加入光催化剂后，该反应速率会显著上升。近年来对TiO2作为光降解材料的研究取得了显著的进步，TiO2作为光催化剂应用到降解聚丙烯酰胺的污水中，已成为当前重要研究课题。
光降解PAM大多以TiO2作为催化剂，常见有纳米TiO2、RGO/TiO2、Ag-AgBr/TiO2-graphene(AATG)复合催化剂、Fe-F/TiO2复合球，或是以ZnO为载体的ZnO/NRs光催化剂。下面将对这几种光催化剂进行简要论述。
1.1 纳米TiO2
陈颖等[1]通过溶胶-凝胶法制备出平均粒度为180nm的纳米TiO2，此纳米级TiO2有着良好的分散性与较高的比表面积，可以扩散到聚丙烯酰胺污水的乳化膜中，把PAM吸附到其表面。加入纳米TiO2催化剂之后的PAM水溶液体系,分解速度显著加快，PAM被降解的更加完全。在紫外光照射下，其光催化氧化PAM降解率在90min时可达90%以上。
1.2 RGO/TiO2
张煜垲等[2]将还原氧化石墨烯与TiO2复合。二氧化钛作为光催化剂，有着禁带宽度较大，间隙较大的缺点，石墨烯因具有高电导率与高比表面积的特点，与TiO2复合后，可促进电子与空穴分离，增加催化反应的接触面积。RGO/TiO2复合材料可将PAM分解为小分子，该降解方式分解率高，分解效果好，不会产生二次污染，具有较高的科研价值。
1.3 AgBr/TiO2graphene(AATG)复合催化剂
丘凤仙等[3]制备了AATG复合光催化剂，该催化剂由石墨烯、TiO2、蒸馏水超声后加入硝酸银与氨水制成，得到可以吸收可见光的光催化剂。具有降解率高，并且可以在可见光下分解聚丙烯酰胺污水的优点。
在中性可见光下，室温降解75min后，降解率可达到91.4%，具有良好的应用前景。
1.4 Fe-F/TiO2复合球
王鉴等[4]用铁与氟元素对TiO2进行了改性，各离子间相互协同，促进了电子对光子的吸收使光电子易达到跃迁的能量，在光催化领域展现出了自己的优势。在紫外光的照射下，0.1g的催化剂降解100mL0.5g/L的PAM溶液，对其中化学需氧量的去除率能达到81%。
1.5 ZnO/NRs
Jamal等[5]使用垂直排列的纳米锌氧化棒，将该棒支撑在用于收集可见光的基板上。在模拟可见光的照射下，6小时内PAM的黏着度下降了51%，具有一定的科研价值。
2.光降解机制
通过以上实验探究，光催化降解PAM的原理是利用光能，激发二氧化钛等半导体价带上的电子，使其跃迁到导带，产生空穴-光电子对，此空穴-光电子对具有较高的氧化势，可以与吸附到催化剂上的PAM结合，经氧化还原反应使其PAM链断裂，分子量逐渐减少，从而达到降解聚丙烯酰胺的目的。
3.结论与展望
光催化分解聚丙烯酰胺，对石油污水处理有着重要的意义，现如今大多光催化剂是对传统光催化剂TiO2的加工与改性。实验表明，通过将TiO2与其他材料复合，形成新型复合材料，可以克服TiO2本身所具有的禁带较宽的缺点；或经过纳米技术改良光催化剂，提高其的比表面积，从而提高催化活性，这都将有助于处理聚丙烯酰胺污水。今后可以将现有技术融合，通过纳米技术创新复合材料，减少光催化剂中催化剂粒子的团聚，降低光生载流子与空穴的复合率，从而提高降解率。
参考文献
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