多環(huán)芳烴(PAHs)指含有2個(gè)或2個(gè)以上苯環(huán)結(jié)構(gòu)的有機(jī)化合物，在揮發(fā)性有機(jī)化合物中最具多樣性，據(jù)美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)研究所(NIST)已列出包括萘、蒽、菲、芘等922種PAHs的化學(xué)結(jié)構(gòu)。PAHs主要來(lái)源于煤和石油燃燒、廢棄物焚化和機(jī)動(dòng)車輛尾氣排放等，與空氣中的細(xì)小微粒一起形成霧霾，再由雨水沖刷到地面形成PAHs廢水，是一種普遍存在的環(huán)境有機(jī)污染物。PAHs具有毒性高、致癌致畸性強(qiáng)和持久性污染的特征，聯(lián)合國(guó)歐洲經(jīng)濟(jì)局(UNECE)和美國(guó)環(huán)境保護(hù)署分別將其列入持久性有機(jī)污染物名單和16種優(yōu)先控制有機(jī)污染物，中國(guó)國(guó)家環(huán)?？偩忠矊AHs列為水中優(yōu)先控制污染物。這類物質(zhì)由于疏水性和低溶解度，對(duì)微生物生長(zhǎng)有抑制作用，加上其特殊而穩(wěn)定的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，使其難以生物利用，因而它們?nèi)菀自诃h(huán)境中沉淀蓄積而呈不斷累積的趨勢(shì)。同時(shí)，多環(huán)芳烴還具有較好的脂溶性，能被生物富集放大，越是生物鏈上端的生物，其體內(nèi)所含的多環(huán)芳烴可能越多。因此，處于生物鏈頂端的人類，體內(nèi)的多環(huán)芳烴可能含量最多。

在對(duì)污染物處理的過(guò)程中，PAHs的降解是多年來(lái)科學(xué)界追逐的熱門(mén)課題，積累了大量知識(shí)。微生物降解是一種主要途徑，微生物具有較強(qiáng)的分解代謝能力以及品種多樣化和較高的代謝速率，許多細(xì)菌、真菌、藻類具有降解多環(huán)芳烴的能力，降解的最終產(chǎn)物是無(wú)機(jī)礦物質(zhì)、H2O、CO2、CH4(厭氧微生物)，具有生態(tài)修復(fù)作用，而生物降解的速率取決于pH、溫度、氧、微生物種群及其馴化的程度、營(yíng)養(yǎng)素的可達(dá)性，降解物的化學(xué)結(jié)構(gòu)、細(xì)胞運(yùn)輸性能、生長(zhǎng)基質(zhì)的化學(xué)分區(qū)等諸多因素。雖然生物降解具有重要作用，但是許多相關(guān)的科學(xué)問(wèn)題和機(jī)制尚不清楚。例如：(1)各種PAHs降解酶及其功能模塊在微生物界的分布狀況，(2)個(gè)體微生物中PAHs降解的驅(qū)動(dòng)基因及調(diào)控機(jī)制，(3)在PAHs存在條件下，微生物群體效應(yīng)產(chǎn)生的機(jī)制，(4)PAHs降解酶與底物作用的三維分子動(dòng)力學(xué)過(guò)程及其影響因素?？傮w來(lái)說(shuō)，雖然微生物降解PAHs安全無(wú)害，但是其降解速率慢及降解率低是制約其應(yīng)用的關(guān)鍵因素。

除了微生物法，在去除多環(huán)芳烴常規(guī)的還包括物理方法及化學(xué)法，物理方法一般僅限于將PAHs從一種介質(zhì)移到另一種介質(zhì)，如：加熱法、混凝沉淀法和吸附法其對(duì)PAHs的去除率約為50～60％，PAHs的化學(xué)降解比較困難，而且專一性不強(qiáng)，容易產(chǎn)生其他毒性物質(zhì)，如光氧化和化學(xué)藥劑氧法。

近年來(lái)光催化過(guò)程在廢水處理方面的應(yīng)用逐漸受到重視，光催化氧化過(guò)程對(duì)水中的各類持久性有機(jī)污染物的去除效率較高，能將其他處理技術(shù)難以降解的污染物礦化，最終產(chǎn)物為無(wú)毒害作用的CO2和H2O，且反應(yīng)條件較為溫和，能有效實(shí)現(xiàn)光能化學(xué)轉(zhuǎn)化，對(duì)降解持久性有機(jī)污染物、節(jié)約能源等有非常重要的意義。

鈦酸酯可溶于大部份的有機(jī)溶劑如脂肪烴、芳香烴、乙醇、異丙醇、氯仿。遇水迅速水解、發(fā)熱、并生成鈦酸，再經(jīng)高溫?zé)Y(jié)可以形成二氧化鈦(TiO2)，TiO2具有較高的光敏性和光穩(wěn)定性、無(wú)毒且廉價(jià)等優(yōu)點(diǎn)，作為光催化材料被廣泛應(yīng)用于廢水處理和氣體凈化等領(lǐng)域，但TiO2顆粒容易團(tuán)聚、吸附有機(jī)物的能力較弱、光生電子和空穴的復(fù)合率較高等缺點(diǎn)限制了其光催化性能，對(duì)TiO2光催化劑進(jìn)行改性有助于提高光催化效果。

氫氧化鈮，又稱鈮酸，具有兩性性質(zhì)，為制取各種鈮化合物的原料。氫氧化鈮實(shí)際上是水合氧化鈮Nb2O5·xH2O，其中水合數(shù)取決于制備方法、老化程度等因素。氫氧化鈮在150～200℃便脫去大部分水，但剩下的水和氧化鈮結(jié)合十分牢固，必須加熱到400～450℃以上才能最終脫除所有的水變成Nb2O5。

為了克服現(xiàn)有技術(shù)所存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種層狀鑭鈮酸鈦催化劑的制備方法，該催化劑在紫外光及該催化劑的作用下，可高效催化廢水中的萘、苊、苊烯、芴等多環(huán)芳香烴物質(zhì)發(fā)生降解，在促進(jìn)污染物的治理和環(huán)境修復(fù)方面具有極大的優(yōu)勢(shì)。

一種基于層狀鑭鈮酸鈦為催化劑降解多環(huán)芳烴廢水的方法，包括以下步驟：

(1)將0.005mol鑭鹽、0.01mol氫氧化鈮以及0.005mol的鈦酸酯在1200r/min的攪拌速度下分散于100mL無(wú)水乙醇中，升溫至60℃后，緩慢滴加120mL去離子水，繼續(xù)攪拌反應(yīng)240min使鈦酸酯充分水解，放入烘箱105℃下干燥10h得催化劑前軀體；

(2)將上述催化劑前軀體在30MPa的壓力條件下壓成圓柱形后，置入真空陶瓷管式爐中，在空氣氛圍下，以5℃/min的速度升溫至1050℃并保溫180min，冷卻后研磨粉碎即為層狀鑭鈮酸鈦催化劑；

(3)將0.01g～0.05g的層狀鑭鈮酸鈦加入到150mL濃度為100mg/L～800mg/L的多環(huán)芳香烴廢水中，隨后置于以22W～40W的紫外便攜燈為光源、容積為200mL光催化反應(yīng)器中，在20℃～35℃、250r/min的速度下攪拌反應(yīng)120～180min后，即為降解廢水。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：

1.本發(fā)明制備的催化劑活性中心具有優(yōu)異的分散性，減少了催化活性中心的團(tuán)聚現(xiàn)象，使催化活性得以最大化。催化劑的分散是通過(guò)以下途徑實(shí)現(xiàn)的：通過(guò)鈦酸酯水解為酞酸，形成顆粒度為微米甚至納米級(jí)別的均勻溶膠-凝膠，通過(guò)揮發(fā)干燥后可分散沉積在鑭鹽和氫氧化鈮顆粒的表面上，從而實(shí)現(xiàn)了活性中心前軀體的高度分散性。

2.通過(guò)本發(fā)明方法由催化劑前軀體制備催化劑的反應(yīng)程度高，因?yàn)榉磻?yīng)前軀體為固相的鑭鹽、強(qiáng)氧化鈮及酞酸，通過(guò)30MPa擠壓為高密度的圓柱體后，可以通過(guò)增加前軀體間接觸面而提高反應(yīng)程度。

3.本發(fā)明方法中所用到的層狀鑭鈮酸鈦催化劑是一種非均相催化劑，在催化反應(yīng)完成后可通過(guò)離心分離實(shí)現(xiàn)回收，并在高溫焙燒活化處理后，恢復(fù)原催化活性，從而有效的降低催化劑的使用成本。

4.本發(fā)明方法通過(guò)紫外光輻照提供反應(yīng)能量，能有效實(shí)現(xiàn)光能化學(xué)轉(zhuǎn)化，與常規(guī)的化學(xué)降解反應(yīng)相比，本發(fā)明方法條件較為溫和，催化效率高。