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精对苯二甲酸(PTA)是生产聚酯的主要原料,在生产PTA的精制单元会产生大量含芳香类物质的废水。目前针对PTA精制废水的处理方法多从排放角度出发,并未考虑水的回用问题,造成了资源的极大浪费。本文首先采用对二甲苯(PX)萃取PTA精制废水,再使用自制树脂对萃取后的水进行吸附处理,可达到回收对甲基苯甲酸(PT酸)的目的,并对此工艺进行了初步设计。 首先,以苯乙烯、氯甲基苯乙烯为单体,二乙烯基苯为交联剂,偶氮二异丁腈为引发剂,环己醇为致孔剂,聚乙烯醇和氯化钠的水溶液为分散相,采用悬浮聚合法,制备了四种不同单体比例的聚氯甲基苯乙烯微球(CMPS)。对CMPS进行叔胺化,制备了叔胺化树脂,经FT-IR表征,叔胺化后氯甲基反应完全。标准检验筛筛分结果表明树脂的粒径分布较集中,绝大部分处于0.3-0.6mm之间。在扫描电镜下观察到CMPS颗粒表面粗糙,叔胺化后颗粒表面变的光滑。N2吸附-脱附表征测得的树脂的平均孔径为17.46nm,属于中孔,吸附类型属于Ⅳ型等温吸附。 然后,采用自制的叔胺型树脂对PT酸水样进行吸附,考察了树脂种类、吸附温度、吸附时间、树脂用量、pH等因素对树脂吸附PT酸性能的影响,确定最佳实验条件:聚合单体体积比为1∶1,吸附温度25℃,pH=3.60,树脂与水样质量比为1∶1000,在此条件下树脂的平衡吸附量达215.66 mg/g。分别用Freundlich模型和Langmuir模型对树脂吸附PT酸的过程进行动力学拟合,发现此过程更符合Freundlich模型,表明树脂吸附PT酸的过程同时具备化学吸附与物理吸附,为多层吸附。采用自制树脂对PTA精制废水进行动态吸附与脱附,得知树脂的饱和吸附时间为24h,饱和吸附处理量为123.35 L废水/L树脂;树脂重复使用5次后再生率仍可达到95%以上。 接着,比较了几种常用溶剂萃取水中PT酸的效果,结果表明PX对PT酸萃取容量较大,溶解损失小,因此选定PX作为萃取剂。采用气相色谱法与紫外可见分光光度法结合的分析方法测定了水-PX-PT酸在常压、40℃下的液液平衡数据,并用UNIQUAC方程关联出二元交互参数,参数精度较高。采用ASPEN对PX萃取PTA精制废水的过程进行模拟,当水与PX的相比为1∶1时,仅需9块理论板PT酸去除率即可达到75%。 最后,以PT酸去除率达到99%为目标,对萃取-吸附组合工艺处理20m3/h的PTA精制废水进行初步工艺设计,包括工艺管道及仪表流程图的绘制、萃取塔的工艺计算、吸附柱的工艺计算及工业泵的选型等。综合考虑精制废水的回收收益和成本消耗,每年产生的经济效益约为96万元。