本發(fā)明涉及一種生物質(zhì)制備有機化學(xué)品的方法，特別是一種光催化氧化降解生物質(zhì)制備有機化學(xué)品的方法。
背景技術(shù)：
生物質(zhì)可制備多種燃料和化學(xué)品，已逐漸發(fā)展成為一種值得信賴并可長期使用的資源。我國的生物質(zhì)資源極為豐富，然而利用卻十分有限，尤其是農(nóng)作物秸稈生物質(zhì)，主要用于飼料、建筑材料和沼氣發(fā)電，而有些地區(qū)則直接就地燃燒，不僅沒有得到合理利用，還造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。目前，生物質(zhì)的利用技術(shù)主要有生物法和熱化學(xué)轉(zhuǎn)化法，能將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為生物燃料和小分子有機化學(xué)品，例如生物發(fā)酵、熱裂解、醇解液化和氣化等技術(shù)制備生物乙醇、生物柴油和生物質(zhì)油等；然而，這些轉(zhuǎn)化技術(shù)存在能耗高、設(shè)備復(fù)雜、轉(zhuǎn)化率低、反應(yīng)條件苛刻、后續(xù)處理繁瑣、成本高與殘渣多等諸多問題，制約其發(fā)展。并且，轉(zhuǎn)化產(chǎn)物仍舊主要作為燃料使用，無法充分利用生物質(zhì)的化學(xué)資源。例如，生物質(zhì)經(jīng)降解處理后的殘渣中常含有大量含苯和多環(huán)芳烴等的寶貴化學(xué)品，如不妥善處置則會造成資源浪費和嚴(yán)重的環(huán)境污染。因此，開發(fā)簡單溫和反應(yīng)條件下生物質(zhì)的快速、選擇性的降解技術(shù)對其能源和資源化高效利用，保證能源與資源可持續(xù)發(fā)展和改善環(huán)境問題，都具有重要的現(xiàn)實意義。
從化學(xué)組成上看，木質(zhì)纖維素生物質(zhì)主要由纖維素、半纖維素和木質(zhì)素組成，而這些組分可選擇性降解為糖類、醇類、酚類、醛類、酮類、羧酸、酯類和芳香族化合物等，可通過精細(xì)分離手段直接獲取高附加值有機化學(xué)品和制備特異化學(xué)品與高性能材料的前驅(qū)體。
TiO2具有優(yōu)良的光響應(yīng)特性，氧化能力強，是光催化氧化領(lǐng)域研究中最為活躍的光催化劑。為提高光量子利用率和降低載流子光復(fù)合率，可行的途徑主要有：(1)改善禁帶寬度，使光激發(fā)波長向可見光區(qū)域拓展；(2)延長光生載流子的復(fù)合時間以及增加界面電荷的轉(zhuǎn)移速率，降低光生載流子的復(fù)合率，以提高光量子效率。因此，已報道的現(xiàn)有技術(shù)，經(jīng)常采用的催化劑改性方法有納米催化材料的制備、非金屬元素?fù)诫s、過渡金屬摻雜和惰性金屬表面修飾等。為獲得粒度均勻、反應(yīng)活性高和性能穩(wěn)定的TiO2及其改性光催化劑，常采用的合成制備方法有溶膠-凝膠法、水熱法、噴霧熱解法、化學(xué)氣相沉積法和電化學(xué)氧化法等。
光催化氧化過程受反應(yīng)體系pH值的影響較大。低pH值時，以光催化劑空穴氧化為主；而在高pH值時，以催化劑表面羥基自由基氧·OH氧化為主。改性TiO2可將光催化降解從催化劑表面擴展至反應(yīng)溶液中，即游離的·OH作為主要的氧化物種。游離的·OH氧化反應(yīng)為溶液中的均相反應(yīng)，與表面吸附的·OH氧化反應(yīng)相比，受有機物擴散影響要小得多，有利于提高光催化活性。當(dāng)反應(yīng)體系中存在溫和氧化劑時，光催化體系中的·OH比例大大增加。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是要提供一種反應(yīng)條件溫和、選擇性好、設(shè)備簡單的光催化氧化降解生物質(zhì)制備有機化學(xué)品的方法。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：該方法首先，以溶膠-凝膠法和水熱法合成金屬/非金屬負(fù)載型TiO2系光催化劑，再添加合適的選擇性氧化劑，調(diào)節(jié)體系pH值為堿性，以日光或紫外燈光為光源，構(gòu)建光催化氧化降解體系；將該反應(yīng)體系條件優(yōu)化后，應(yīng)用于木質(zhì)纖維素生物質(zhì)的溫和降解，獲得小分子有機化合物；采用溶劑萃取的方法富集分離醛、酮、羧酸和芳香族化合物等高附加值化學(xué)品；
具體方法為：
1.以金屬/非金屬作為改性劑，合成負(fù)載型TiO2系光催化劑；
采用溶膠-凝膠法和水熱法，采用金屬/非金屬改性劑，制備負(fù)載型TiO2系光催化劑；所述的金屬改性劑為Co、Mo、W、Fe和Ni金屬硫酸鹽、鹽酸鹽或硝酸鹽中的任意一種，非金屬改性劑為N、F、S和Cl非金屬的鈉鹽、銨鹽或硼化物中的任意一種；
1)溶膠-凝膠法：量取50mL無水乙醇于燒杯中，磁力攪拌下緩慢滴入20mL鈦酸酯，攪拌20min-60min；加入10mL-25mL濃度為0.1mol/L-0.8mol/L的改性劑的水溶液，充分混合均勻；調(diào)節(jié)溶液pH值至弱酸性pH 3.0-pH 5.0，繼續(xù)攪拌約1h；固液分離后，并用去離子水洗滌多次，將固相于110℃-140℃下干燥至龜裂狀態(tài)；于管式電阻爐600℃-800℃下煅燒2h-6h，冷卻后研磨為細(xì)粉，即可獲得改性的金屬/非金屬負(fù)載型TiO2系光催化劑；
2)水熱法：稱量10.0g鈦鹽加入到50mL去離子水中，超聲至全部溶解，然后轉(zhuǎn)移入100mL具有聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓釜內(nèi)，加入20mL-45mL濃度為0.1mol/L-0.5mol/L的改性劑的水溶液后，迅速關(guān)閉高壓釜；在120℃-180℃條件下水熱反應(yīng)24h-72h，自然降至室溫，離心分離，用去離子水洗滌至改性劑中剩余離子成分去除，于80℃下干燥8h-24h，得干燥的固體；將干燥后的固體研磨成粉末后，置于管式電阻爐中，以2℃/min的升溫速率至某溫度后焙燒2h-6h，然后自然降至室溫，即可獲得改性的金屬/非金屬負(fù)載型TiO2系光催化劑。
2.選取合適的選擇性氧化劑，與光催化劑耦合構(gòu)建光催化氧化體系；
(1)選取粒徑低于0.1μm的金屬/非金屬負(fù)載型TiO2系光催化劑，通過紫外-可見漫反射光譜法檢測所制備光催化劑的吸收光波長范圍，篩選吸收譜帶較寬且性能良好的光催化劑備用；
(2)選擇氧化劑，氧化劑為ClO2-、IO4-、NaOCl、HOCl、H2O2、S2O82-、BrO3-和N2O中的一種或幾種組合，氧化劑與光催化劑耦合，建立光催化氧化降解體系；其中，負(fù)載型光催化劑用量為5g/L-50g/L、氧化劑濃度為0.1mol/L-3.0mol/L以及光源為日光或100W紫外燈光。
3.將光催化氧化體系應(yīng)用于生物質(zhì)的降解，優(yōu)化反應(yīng)條件，實現(xiàn)有機質(zhì)的高效轉(zhuǎn)化；
(1)、取生長良好、成熟的農(nóng)作物所得稻殼、稻稈、麥稈、玉米桿或林木作為樣品，經(jīng)充分曬干后，粉碎機磨碎，過80目篩，于80℃溫度下恒溫干燥48h以上；生物質(zhì)的光催化氧化降解體系，取生物質(zhì)樣品用量為10g/L-100g/L，調(diào)節(jié)體系的pH值為8-12，反應(yīng)溫度為20℃-35℃，不斷攪拌；在100W紫外燈或可見光照射下，光催化氧化降解反應(yīng)24h-72h，實現(xiàn)生物質(zhì)中有機質(zhì)的轉(zhuǎn)化率為30％-80％；
(2)、將反應(yīng)混合物經(jīng)布氏漏斗抽濾，得液相產(chǎn)物濾液和固體殘渣；用鹽酸將濾液酸化，得羧酸和酚類化合物與水相分層，采用分液漏斗將兩相分離；分別用正己烷、苯、石油醚、二硫化碳、丙酮、二氯甲烷和乙酸乙酯單一溶劑或幾種混合溶劑，按極性從小到大的次序?qū)Ψ磻?yīng)產(chǎn)物的濾液的水相與有機相進(jìn)行單溶劑或混合溶劑的分級超聲萃取，得到各級的萃取物，相應(yīng)獲得各級高附加值化學(xué)品；采用上述單一溶劑或幾種的混合溶劑進(jìn)行液液萃取，所用溶劑與濾液的用量為1:3-3:1，加入分液漏斗中，充分振蕩搖勻后，靜置，分液；分離出有機相，作為萃取物備用分析；每級萃取進(jìn)行三次，并合并相同溶劑的萃取物；剩余的水相，作為各級萃余液，下一級溶劑萃取使用；
(3).用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀盡可能將各級萃取物中的有機溶劑減壓蒸餾除去，采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(GC/MS)對萃取物主要成分進(jìn)行定性與定量測定，確定各級溶劑對不同降解組分的富集作用；GC/MS的配備和儀器設(shè)置為：聚甲基硅氧烷HP-5MS型毛細(xì)管柱為60.0m×250μm，膜厚0.25μm；He為載氣，流速為1.0mL/min；分流比為20:1；進(jìn)樣口和檢測器溫度均設(shè)定為300℃；EI源，離子化電壓為70eV，離子源溫度為230℃；質(zhì)量掃描范圍為30-500m/z；升溫程序為：從60℃至150℃升溫速率為5℃/min，從150℃至300℃升溫速率為7℃/min，在300℃保持15min。
4.從降解混合物的液相產(chǎn)物中分離高附加值化學(xué)品；
采用GC/MS對降解產(chǎn)物萃取物中組分的定性分析，采用對比標(biāo)準(zhǔn)品的保留時間、質(zhì)譜解析以及NIST標(biāo)準(zhǔn)譜圖庫對比的方法確定；定量分析采用外標(biāo)法或內(nèi)標(biāo)法，所選標(biāo)準(zhǔn)物包括正辛烷、庚酸乙酯、肉桂醛和α-萘酚等。
有益效果，由于采用了上述方案，通過光催化與化學(xué)氧化耦合，在改性的TiO2光催化氧化反應(yīng)體系中，加入一定的氧化劑，并控制降解反應(yīng)體系的pH值，可在協(xié)同機制下提高光催化劑本身的光利用效率和光量子利用率的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提高反應(yīng)溶液體系自由基氧化的比例，使原本發(fā)生于催化劑表面的活性自由基與空穴的氧化反應(yīng)向反應(yīng)溶液中的活性自由基氧化反應(yīng)轉(zhuǎn)變，加快有機物的降解反應(yīng)速率，提高降解效率。對于生物質(zhì)降解產(chǎn)物中的有機化合物，可通過分離技術(shù)獲得高附加值化學(xué)品，為生物質(zhì)的溫和、快速降解開辟新的途徑，為實現(xiàn)生物質(zhì)的潔凈、高效和綜合利用提供科學(xué)依據(jù)。
優(yōu)點：通過改變反應(yīng)溶液pH值和外加氧化劑條件，可改變光催化體系中有機物氧化降解反應(yīng)發(fā)生的位置及途徑，有效俘獲光生電子從而減小其與空穴的復(fù)合幾率，并提高光量子效率。該方法反應(yīng)條件溫和、選擇性好、設(shè)備簡單，具有良好的應(yīng)用前景。
具體實施方式
該方法首先，以溶膠-凝膠法和水熱法合成金屬/非金屬負(fù)載型TiO2光催化劑，再添加合適的選擇性氧化劑，調(diào)節(jié)體系pH值為堿性，以日光或紫外燈光為光源，構(gòu)建光催化氧化降解體系；將該反應(yīng)體系條件優(yōu)化后，應(yīng)用于木質(zhì)纖維素生物質(zhì)的溫和降解，獲得小分子有機化合物；采用溶劑萃取的方法富集分離醛、酮、羧酸和芳香族化合物等高附加值化學(xué)品；
具體方法為：
1.以金屬/非金屬作為改性劑，合成負(fù)載型TiO2基光催化劑；
采用溶膠-凝膠法和水熱法，采用金屬/非金屬改性劑，制備負(fù)載型TiO2系光催化劑；所述的金屬改性劑為Co、Mo、W、Fe和Ni金屬硫酸鹽、鹽酸鹽或硝酸鹽中的任意一種，非金屬改性劑為N、F、S和Cl非金屬的鈉鹽、銨鹽或硼化物中的任意一種；
1)溶膠-凝膠法：量取50mL無水乙醇于燒杯中，磁力攪拌下緩慢滴入20mL鈦酸酯，攪拌20min-60min；加入10mL-25mL濃度為0.1mol/L-0.8mol/L的改性劑的水溶液，充分混合均勻；調(diào)節(jié)溶液pH值至弱酸性pH 3.0-pH 5.0，繼續(xù)攪拌約1h；固液分離后，并用去離子水洗滌多次，將固相于110℃-140℃下干燥至龜裂狀態(tài)；于管式電阻爐600℃-800℃下煅燒2h-6h，冷卻后研磨為細(xì)粉，即可獲得改性的金屬/非金屬負(fù)載型TiO2系光催化劑；
2)水熱法：稱量10.0g鈦鹽加入到50mL去離子水中，超聲至全部溶解，然后轉(zhuǎn)移入100mL具有聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓釜內(nèi)，加入20mL-45mL濃度為0.1mol/L-0.5mol/L的改性劑的水溶液后，迅速關(guān)閉高壓釜；在120℃-180℃條件下水熱反應(yīng)24h-72h，自然降至室溫，離心分離，用去離子水洗滌至改性劑中剩余離子成分去除，于80℃下干燥8h-24h，得干燥的固體；將干燥后的固體研磨成粉末后，置于管式電阻爐中，以2℃/min的升溫速率至某溫度后焙燒2h-6h，然后自然降至室溫，即可獲得改性的金屬/非金屬負(fù)載型TiO2系光催化劑。
2.選取合適的選擇性氧化劑，與光催化劑耦合構(gòu)建光催化氧化體系；
(1)選取粒徑低于0.1μm的金屬/非金屬負(fù)載型TiO2系光催化劑，通過紫外-可見漫反射光譜法檢測所制備光催化劑的吸收光波長范圍，篩選吸收譜帶較寬且性能良好的光催化劑備用；
(2)選擇氧化劑，氧化劑為ClO2-、IO4-、NaOCl、HOCl、H2O2、S2O82-、BrO3-和N2O中的一種或幾種組合，氧化劑與光催化劑耦合，建立光催化氧化降解體系；其中，負(fù)載型光催化劑用量為5g/L-50g/L、氧化劑濃度為0.1mol/L-3.0mol/L以及光源為日光或100W紫外燈光；
3.將光催化氧化體系應(yīng)用于生物質(zhì)的降解，優(yōu)化反應(yīng)條件，實現(xiàn)有機質(zhì)的高效轉(zhuǎn)化；
(1)、取生長良好、成熟的農(nóng)作物所得稻殼、稻稈、麥稈、玉米桿或林木作為樣品，經(jīng)充分曬干后，粉碎機磨碎，過80目篩，于80℃溫度下恒溫干燥48h以上；生物質(zhì)的光催化氧化降解體系，取生物質(zhì)樣品用量為10g/L-100g/L，調(diào)節(jié)體系的pH值為8-12，反應(yīng)溫度為20℃-35℃，不斷攪拌；在100W紫外燈或可見光照射下，光催化氧化降解反應(yīng)24h-72h，實現(xiàn)生物質(zhì)中有機質(zhì)的轉(zhuǎn)化率為30％-80％；
(2)、將反應(yīng)混合物經(jīng)布氏漏斗抽濾，得液相產(chǎn)物濾液和固體殘渣；用鹽酸將濾液酸化，得羧酸和酚類化合物與水相分層，采用分液漏斗將兩相分離；分別用正己烷、苯、石油醚、二硫化碳、丙酮、二氯甲烷和乙酸乙酯單一溶劑或幾種混合溶劑，按極性從小到大的次序?qū)Ψ磻?yīng)產(chǎn)物的濾液的水相與有機相進(jìn)行單溶劑或混合溶劑的分級超聲萃取，得到各級的萃取物，相應(yīng)獲得各級高附加值化學(xué)品；采用上述單一溶劑或幾種的混合溶劑進(jìn)行液液萃取，所用溶劑與濾液的用量為1:3-3:1，加入分液漏斗中，充分振蕩搖勻后，靜置，分液；分離出有機相，作為萃取物備用分析；每級萃取進(jìn)行三次，并合并相同溶劑的萃取物；剩余的水相，作為各級萃余液，下一級溶劑萃取使用；
(3).用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀盡可能將各級萃取物中的有機溶劑減壓蒸餾除去，采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(GC/MS)對萃取物主要成分進(jìn)行定性與定量測定，確定各級溶劑對不同降解組分的富集作用；GC/MS的配備和儀器設(shè)置為：聚甲基硅氧烷HP-5MS型毛細(xì)管柱為60.0m×250μm，膜厚0.25μm；He為載氣，流速為1.0mL/min；分流比為20:1；進(jìn)樣口和檢測器溫度均設(shè)定為300℃；EI源，離子化電壓為70eV，離子源溫度為230℃；質(zhì)量掃描范圍為30-500m/z；升溫程序為：從60℃至150℃升溫速率為5℃/min，從150℃至300℃升溫速率為7℃/min，在300℃保持15min；
4.從降解混合物的液相產(chǎn)物中分離高附加值化學(xué)品；
采用GC/MS對降解產(chǎn)物萃取物中組分的定性分析，采用對比標(biāo)準(zhǔn)品的保留時間、質(zhì)譜解析以及NIST標(biāo)準(zhǔn)譜圖庫對比的方法確定；定量分析采用外標(biāo)法或內(nèi)標(biāo)法，所選標(biāo)準(zhǔn)物包括正辛烷、庚酸乙酯、肉桂醛和α-萘酚等。
實施例1：用量筒取100.0mL無水乙醇于燒杯中，磁力攪拌下緩慢滴入40.0mL鈦酸丁酯，攪拌30min；取0.1mol/L的NH4F溶液60.0mL，兩者攪拌均勻，充分混合；用0.5mol/L的氫氟酸調(diào)節(jié)溶液pH值至弱酸性pH 4.2，繼續(xù)磁力攪拌約1h；停止攪拌，將大部分的水分除去，并用100mL去離子水進(jìn)行洗滌，洗滌三次，將固相于120℃下充分干燥；將干燥后的固體置于管式電阻爐750℃下煅燒4h，冷卻后用球磨機研磨為細(xì)粉，粒徑小于0.05μm，獲得F改性摻雜的TiO2基光催化劑28.6g。
取0.2mol/L的NaBrO3溶液100.0mL作為氧化劑加入到250mL玻璃反應(yīng)容器中，加入2.5g改性催化劑，用0.5mol/L的NaOH溶液調(diào)節(jié)體系pH值為9.2，加入5.0g麥稈生物質(zhì)粉末，磁力攪拌，以分處于玻璃反應(yīng)容器周圍的4支100W紫外燈作為光源進(jìn)行輻照，封閉反應(yīng)裝置，實施生物質(zhì)樣品的光催化氧化降解反應(yīng)。反應(yīng)48h后，進(jìn)行固液分離，稱量殘留固相為4.1g，即生物質(zhì)降解率為68.0％。
取生物質(zhì)降解混合物液相，用1.0mol/L的鹽酸進(jìn)行酸化至pH為3.0，得有機相和水相兩部分，用分液漏斗將兩相分離。分別用正己烷、苯、石油醚、二硫化碳、丙酮、二氯甲烷和乙酸乙酯等單一溶劑或幾種混合溶劑，按極性從小到大的次序?qū)Ψ磻?yīng)產(chǎn)物的濾液的水相與有機相進(jìn)行單溶劑或混合溶劑的分級超聲萃取，得到各級的萃取物。采用上述單一溶劑或幾種的混合溶劑進(jìn)行液液萃取，所用溶劑與濾液的用量為1:3-3:1，加入分液漏斗中，充分振蕩搖勻后，靜置，分液。分離出有機相，作為萃取物備用分析；每級萃取進(jìn)行三次，并合并相同溶劑的萃取物。剩余的水相，作為各級萃余液，下一級溶劑萃取使用。
經(jīng)GC/MS定性與定量分析所知，石油醚作為萃取劑能將生物質(zhì)降解產(chǎn)物中72％的可檢測芳香族化合物組分富集分離，而CS2對醛、酮和羧酸具有良好的萃取效果，富集率達(dá)67％。
實施例2：稱取20.0g Ti(SO4)2加入到80.0mL去離子水中，超聲至Ti(SO4)2全部溶解后，把該溶液轉(zhuǎn)移入100mL具有聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓釜內(nèi)，加入4.0g NaF后，迅速關(guān)閉高壓釜。在170℃條件下水熱反應(yīng)48h；反應(yīng)完成后，自然冷卻至室溫，離心分離，離心后的固體用500mL去離子水洗滌至無SO42-；在80℃下干燥12h，得12.0g干凝膠。將干凝膠研磨成粉末后，置于管式電阻爐中，以2℃/min的升溫速率至750℃溫度后焙燒4h，然后自然降至室溫，即可獲得F摻雜改性的TiO2光催化劑。
取0.1mol/L的Na2S2O8溶液100.0mL作為氧化劑加入到250mL玻璃反應(yīng)容器中，加入2.0g改性催化劑，用0.5mol/L的NaOH溶液調(diào)節(jié)體系pH值為8.6，加入5.0g稻殼生物質(zhì)粉末，磁力攪拌，以分處于玻璃反應(yīng)容器周圍的4支100W紫外燈作為光源進(jìn)行輻照，封閉反應(yīng)裝置，實施生物質(zhì)樣品的光催化氧化降解反應(yīng)。反應(yīng)48h后，進(jìn)行固液分離，稱量殘留固相為4.2g，即生物質(zhì)降解率為56.0％。
取生物質(zhì)降解混合物液相，用1.0mol/L的鹽酸進(jìn)行酸化至pH為3.0，得有機相和水相兩部分，用分液漏斗將兩相分離。分別用正己烷、苯、石油醚、二硫化碳、丙酮、二氯甲烷和乙酸乙酯等單一溶劑或幾種混合溶劑，按極性從小到大的次序?qū)Ψ磻?yīng)產(chǎn)物的濾液的水相與有機相進(jìn)行單溶劑或混合溶劑的分級超聲萃取，得到各級的萃取物。采用上述單一溶劑或幾種的混合溶劑進(jìn)行液液萃取，所用溶劑與濾液的用量為1:3-3:1，加入分液漏斗中，充分振蕩搖勻后，靜置，分液。分離出有機相，作為萃取物備用分析；每級萃取進(jìn)行三次，并合并相同溶劑的萃取物。剩余的水相，作為各級萃余液，下一級溶劑萃取使用。
經(jīng)GC/MS定性與定量分析所知，石油醚作為萃取劑能將生物質(zhì)降解產(chǎn)物中76％的可檢測芳香族化合物富集分離，而CS2對醛、酮和羧酸具有良好的萃取效果，富集率達(dá)81％。
實施例3：分別稱取6.0g Fe(NO3)3和8.0g Ti(SO4)2加入到90.0mL去離子水中，超聲至固體粉末全部溶解后，調(diào)節(jié)溶液的pH值為8.5，將該溶液轉(zhuǎn)移入100mL具有聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓釜內(nèi)，迅速關(guān)閉高壓釜。在120℃條件下水熱反應(yīng)36h；反應(yīng)完成后，自然冷卻至室溫，離心分離，離心后的固體用300mL去離子水洗滌至無NO3-和SO42-；在80℃下干燥12h，得7.6g干凝膠。將干凝膠研磨成粉末后，置于管式電阻爐中，以2℃/min的升溫速率至750℃溫度后焙燒4h，然后自然降至室溫，即可獲得Fe摻雜改性的TiO2光催化劑。
取0.5mol/L的H2O2溶液80.0mL作為氧化劑加入到250mL玻璃反應(yīng)容器中，加入1.5g改性催化劑，用0.5mol/L的NaOH溶液調(diào)節(jié)體系pH值為8.3，加入5.0g玉米桿生物質(zhì)粉末，磁力攪拌，以分處于玻璃反應(yīng)容器周圍的4支100W紫外燈作為光源進(jìn)行輻照，封閉反應(yīng)裝置，實施生物質(zhì)樣品的光催化氧化降解反應(yīng)。反應(yīng)48h后，進(jìn)行固液分離，稱量殘留固相為2.9g，即生物質(zhì)降解率為72.0％。
取生物質(zhì)降解混合物液相，用1.0mol/L的鹽酸進(jìn)行酸化至pH為3.0，得有機相和水相兩部分，用分液漏斗將兩相分離。分別用正己烷、苯、石油醚、二硫化碳、丙酮、二氯甲烷和乙酸乙酯等單一溶劑或幾種混合溶劑，按極性從小到大的次序?qū)Ψ磻?yīng)產(chǎn)物的濾液的水相與有機相進(jìn)行單溶劑或混合溶劑的分級萃取，得到各級的萃取物。采用上述單一溶劑或幾種的混合溶劑進(jìn)行液液萃取，所用溶劑與濾液的用量為1:3-3:1，加入分液漏斗中，充分振蕩搖勻后，靜置，分液。分離出有機相，作為萃取物備用分析；每級萃取進(jìn)行三次，并合并相同溶劑的萃取物。剩余的水相，作為各級萃余液，下一級溶劑萃取使用。
經(jīng)GC/MS定性與定量分析所知，石油醚作為萃取劑能將生物質(zhì)降解產(chǎn)物中65％的可檢測芳香族化合物富集分離，而CS2對醛、酮和羧酸具有良好的萃取效果，富集率達(dá)82％。