[发明专利]一种光催化材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种光催化材料、其制备方法以及所述光催化材料在降解废弃钻井液中的应用。光催化材料的制备原料包括：钛源、醇胺、银粉、有机酸、醇溶剂、活性载体、pH调节剂和水。本发明所述的光催化材料用于降解废弃钻井液，将废弃钻井液中的芳香族化合物、稠环芳烃、烃类、卤代芳香化合物等有机物降解为水和二氧化碳，实现了绿色无害化降解治理。且所述催化材料为无机材料，自身不会造成二次污染，是解决石油勘探开发过程中的废弃钻井液治理难题的理想选择。

技术领域

本发明涉及废弃钻井液降解领域，具体涉及一种光催化材料及其制备方法和应用。

背景技术

随着我国石油天然气开采力度的逐年加大，石油废弃钻井液的数量也在逐年上涨，随之增大的还有污染力度。钻井废弃物是石油勘探开发钻井过程中遗留下来的最大量的废弃物污染物，主要为由加重材料、黏土、各种化学处理剂、污油、污水及钻屑等组成的多项稳态交替悬浮体系，危害环境的主要成分是盐类、烃类、磺酸盐、各种聚合物，这些因素使得钻井废弃物的成分极为复杂，各项污染指标均严重超标。钻井废弃物堆放在储存坑或罐中，存在引起地表水和地下水污染、危及周围农田土壤和水生生物的生长，对整个生态环境具有不可磨灭的影响。大部分油气田对钻井废弃物的处理仍处于直接掩埋而不采取环保措施完井的阶段；部分油气田虽对钻井废弃物进行了环保处理，但仍填埋在泥浆坑中。在传统泥浆坑中，钻井液废液可能会渗至地下，污染土壤；若逢雨季，钻井液废液易漫出泥浆坑，危害草原植被；含有废害的岩屑固化掩埋后，地面恢复植被困难且经过长期淋滤作用可能会污染地下水。

专利CN103028223A公开了一种合成基钻井液及钻屑的模拟生物降解方法，将模拟钻屑与合成基钻井液、表层土、有机质和肥料混合，定时通风，温度保持在20℃，定时浇水、混合，每天监测温度和相对湿度，最后用红外分光光度法测定总石油烃TPH值小于1％，说明合成基钻井液及钻屑已生物降解。但该方法涉及的微生物菌种选择性强，同类菌种因废弃钻井液组成不同，其生物降解性能也不同，所以微生物法普适性较差。

专利CN100383214A公开了一种废弃钻井液的固化方法，在一定重量的废弃钻井液中添加水泥和水玻璃。向废弃钻井液中加入的水泥和水玻璃是通过消耗废弃钻井液中的水分子并改变粘土的水化状态来达到固结废弃钻井液、固定有毒物质的目的。采用的水泥在水化过程中产生氢氧化钙，水玻璃加入后，马上与新生成的氢氧化钙反应，生成具有一定强度的胶凝体-水化硅酸钙；水泥水化后，化学反应连续不断地进行，就在土颗粒周围形成各种水化物结晶，初始时是一种胶质物体，后来形成胶凝体，随着水化反应连续不断进行，胶凝体增大并吸收水分，使其凝固更快，结合更加紧密，进而生出结晶体。随着水泥水化物结晶不断地生长、伸延，特别是钙矾石的针状结晶生长交织在一起形成空间的网络结构，土体被分割包围在这些水泥骨架中间。随着土体逐渐被挤密，自由水逐渐减少消失，形成了水泥-土特殊的骨架结构。随着结晶长大与土颗粒相搭接，形成空间网络结构，这就增加了固结体的强度。尽管利用水泥固化的方法大幅度降低了废弃钻井液对环境的负面影响，但并未进行彻底处理，同时高分子的存在会导致晶格间很难形成理想的镶嵌效果，影响固化体致密性，经长期自然作用可能导致二次污染。

此外，还有回注法、热处理法、化学破乳法、化学强化固液分离法、电化学技术、不落地技术、多种技术联用等众多针对废弃钻井液的处理方法，但基本都难以高效降解、无害化处理。

因此，在实际应用中应结合当前环保法规和井场实际条件优选出最佳方案。如何低能耗高效率地实现对废弃钻井液的减量化、再利用和资源化处理是今后的研究方向与热点。基于对现有处理方法的分析发现，目前能够同时实现环保化随钻处理、分类治理、资源回收利用的方法并不多，所以开发综合利用新技术是未来的发展趋势之一。特别是在废弃钻井液有机处理剂目前缺乏有效的降解处理方法。

发明内容

鉴于上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种光催化材料，以及将上述光催化材料用于降解废弃钻井液的方法。采用本发明所述光催化材料降解废弃钻井液，能够实现绿色无害化降解治理。