一種利用高選擇性吸附劑處理PTA精制廢水的工藝制造技術

本發明專利技術公開了一種利用高選擇性吸附劑處理?PTA精制廢水的工藝，流程為：萃取、利用高選擇性吸附劑對對二甲苯進行選擇性吸附、超濾反滲透、金屬吸附。所述的高選擇性吸附劑制備的具體步驟為：將硅源、鋁源、模板劑和水按比例混合均勻，攪拌溶解，然后轉入帶有聚四氟乙烯內襯的不銹鋼晶化釜中，加熱晶化，經過濾、洗滌、干燥、焙燒，得到結晶度良好的初始分子篩；初始分子篩再經過深加工、成型制備成為條狀高選擇性分子篩。本發明專利技術通過采用高選擇性吸附劑吸附廢水中的對二甲苯，對二甲苯對鈷離子的吸附選擇性系數最高可達到7890，對二甲苯對錳離子的選擇性系數最高可達到9578，對二甲苯的吸附容量亦可達到40mg/g以上，可有效避免對二甲苯對反滲透膜的侵蝕。

【技術實現步驟摘要】
一種利用高選擇性吸附劑處理PTA精制廢水的工藝
本專利技術水處理領域，具體涉及一種利用高選擇性吸附劑處理PTA精制廢水的工藝。
技術介紹
分子篩是由(Si，Al)O4四面體組成的骨架構造，其空間網架結構中充滿了空腔與孔道，具有較大的開放性和巨大的內表面積(400-800m2/g)，且沸石構架上的平衡陽離子與構架結合得不緊密，極易與水溶液中的陽離子發生交換作用，因而具有良好的吸附、交換性能。當主孔道直徑比對二甲苯運動直徑大或者基本相同，而硅鋁比較高以至于含有的金屬離子較少或者含有吸附能力更強的H+或金屬離子，使其與溶液中金屬離子的交換作用較弱時，這就使得其選擇性吸附對二甲苯成為可能。制備的分子篩由于有較高的硅鋁比，致使其有較大的疏水性，因此可以通過靜電作用和疏水作用對有機物進行吸附。而對于鈷錳金屬離子，盡管高硅鋁比分子篩對他們的吸附量已經很小，但通過負載吸附能力更強的氫離子和金屬離子可以達到更好的吸附選擇性。這是因為通過改性可以把分子篩中易于進行離子交換的鈉離子置換出來，致使吸附混合溶液時對金屬離子的吸附親和力進一步降低，而對于對二甲苯的吸附，因為通過修飾提高了孔徑，所以會提高其吸附容量。所以分子篩通過制備后處理可以提高對二甲苯的吸附選擇性。實際上現在有關分子篩吸附及后處理的研究主要針對二甲苯同分異構體之間的選擇或者有機物和金屬離子單獨吸附研究較多，而缺少有機物和金屬離子共存條件下的選擇性吸附相關研究。實際的工業廢水中往往同時含有重金屬和有機污染物，而有機物與重金屬的分別回收與利用，不僅可以保護環境，而且有效提高資源利用率。PTA精制廢水同時含有有機污染物和重金屬離子，傳統采用“萃取—超濾反滲透—吸附”工藝中在萃取工序回收有機物后，萃取劑PX會在廢水中殘留從而對超濾反滲透膜產生侵蝕作用，造成該工藝無法長期穩定有效地運行。因此，在高選擇性吸附劑制備的基礎上，采用“萃取—PX選擇吸附—超濾反滲透—金屬吸附”新工藝，可實現PTA精制廢水經過PX萃取回收有機物后對廢水中殘留的PX和金屬離子進行選擇性吸附其中的PX，從而有效避免PX對超濾反滲透膜的侵蝕。使PTA精制廢水中的有機物和金屬離子實現高選擇性分別回收，并確保系統長期穩定運行。
技術實現思路
本專利技術的目的在于針對現有技術的不足，提供一種利用高選擇性吸附劑處理PTA精制廢水的工藝。該工藝通過在萃取和超濾反滲透之間增加利用高選擇性吸附劑對對二甲苯的選擇性吸附，能夠選擇性地去除工業廢水中的有機污染物而不去除重金屬離子，避免了對二甲苯的殘留對超濾反滲透膜產生侵蝕作用。為了達到上述專利技術目的，本專利技術的技術方案為：一種利用高選擇性吸附劑處理PTA精制廢水的工藝，所述的工藝流程為：萃取、利用高選擇性吸附劑對對二甲苯進行選擇性吸附、超濾反滲透、金屬吸附；所述的高選擇性吸附劑是按如下方法制得的：將硅源、鋁源、模板劑和水按比例混合均勻，攪拌溶解，然后轉入帶有聚四氟乙烯內襯的不銹鋼晶化釜中，加熱晶化，經過濾、洗滌、干燥、焙燒，得到結晶度良好的初始分子篩；初始分子篩再經過深加工制成粉末合成分子篩，粉末合成分子篩通過成型制備成為條狀高選擇性分子篩。所述的硅源為水玻璃、白炭黑中的一種，鋁源為偏鋁酸鈉、硫酸鋁、異丙醇鋁中的一種，模板劑為醇、無機胺、嗎啉中的一種。硅源中所含的二氧化硅與鋁源中所含的三氧化二鋁的摩爾比為25:1~200:1，模板劑與鋁源中所含的二氧化硅的摩爾比為0.18:1，水與硅源中所含的二氧化硅的摩爾比為30:1。加熱晶化的溫度為170℃~190℃，晶化時間為30~40h。所述的初始分子篩的深加工具體步驟為：將改性劑與制備好的分子篩混合，在90℃水浴條件下攪拌反應2h，然后用去離子水反復清洗過濾，在80℃下烘干12h，700℃焙燒2h。所加的改性劑為0.02mol/L醋酸鈷溶液、0.02mol/L氯化鐵溶液、0.02mol/L醋酸錳溶液、5wt%氯化銨溶液中的一種或兩種混合物。粉末合成分子篩成型時所用的成型劑為惰性高嶺土，擠壓成條狀。利用高選擇性吸附劑對對二甲苯進行選擇吸附的具體操作過程為：將經過對二甲苯萃取后的PTA精制廢水以一定的流量通過裝有特定大小高選擇性吸附劑的吸附床，以實現對二甲苯與金屬離子的選擇性分離。本專利技術的高選擇性吸附劑在應用于含有重金屬和有機物的廢水處理時，能夠高選擇性吸附廢水中的對二甲苯，對二甲苯對鈷離子的吸附選擇性系數最高可達到7890，對二甲苯對錳離子的選擇性系數最高可達到9578，對二甲苯的吸附容量亦可達到50mg/g，可有效避免反滲透膜受對二甲苯的侵蝕。對于吸附平衡的混合液中各種吸附質，A對B的選擇性大小以選擇性系數kA/B表示：Kd=Qe/CekA/B=Kd（A）/Kd（B）Qe(mg·g-1)-平衡吸附量Ce(mg·L-1)-平衡濃度本專利技術顯著優點在于：以本專利技術所研制的高選擇性吸附劑，結合已有的萃取—超濾反滲透工藝，能有效地分別回收PTA精制廢水中的有機物和金屬離子，解決了反滲透膜使用壽命短的問題，節約資源的同時又降低了成本，具有很好的工業現實可行性。具體為：（1）分子篩的生產與改性技術已經較為成熟，而且原材料也比較普遍，所以工業化前景較為樂觀。（2）廢水中的金屬離子和各種有機物通過選擇性回收再利用可以顯著降低生產成本，同時經處理的廢水亦可實現循環再利用。（3）采用傳統的“萃取—超濾反滲透”工藝，由于PX的腐蝕作用，需要經常更換反滲透膜，影響反滲透裝置的長期穩定運行，而且廢水經處理還含有少量PX,會造成環境污染，通過改性分子篩選擇性吸附工藝可以有效除去廢水中的PX以避免其對反滲透膜的溶解，同時，吸附劑的高選擇性使有機物和金屬離子的分別回收成為可能。附圖說明附圖為“萃取—PX選擇吸附—超濾反滲透—金屬吸附”工藝流程示意圖。具體實施方式下面通過實施例對本專利技術進行進一步闡述，但本專利技術的保護范圍并不限于下列實施例。將水玻璃、硫酸鋁加入到一定量去離子水中，在室溫下攪拌至溶解，然后在攪拌下加入正丁胺，混合物逐漸反應并形成凝膠，在室溫下攪拌過夜，于180℃溫度下晶化35h，經過濾、洗滌、干燥、焙燒，得到初始分子篩吸附劑，即高選擇性吸附劑。實施例1在盛有50mg/L對二甲苯（PX），30mg/LCo2+和Mn2+的100ml廢水的碘量瓶中投加醋酸鈷后處理的硅鋁比為25、50、80的分子篩0.1g，以200r/min在恒溫（25攝氏度）水浴振蕩器中震蕩240min，然后在4000r/min條件下離心10min，PX濃度用頂空進樣-氣相色譜法分析，金屬濃度用原子吸收分光光度計分析。得到的不同質量改性分子篩對于吸附PX選擇性及吸附容量如下表。實施例2在盛有50mg/L對二甲苯（PX），30mg/LCo2+和Mn2+的100ml廢水的碘量瓶中投加醋酸錳后處理的硅鋁比為25、50、80的分子篩0.1g，以200r/min在恒溫（25攝氏度）水浴振蕩器中震蕩240min，然后在4000r/min條件下離心10min，PX濃度用頂空進樣-氣相色譜法分析，金屬濃度用原子吸收分光光度計分析。得到的不同質量改性分子篩對于吸附PX選擇性及吸附容量如下表。實施例3在盛有50mg/L對二甲苯（PX），30mg/LCo2+和Mn2+的100ml廢水的碘量瓶中投加氯化銨后處理的硅本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種利用高選擇性吸附劑處理PTA精制廢水的工藝，其特征在于：所述的工藝流程為：萃取、利用高選擇性吸附劑對對二甲苯進行選擇性吸附、超濾反滲透、金屬吸附；所述的高選擇性吸附劑是按如下方法制得的：將硅源、鋁源、模板劑和水按比例混合均勻，攪拌溶解，然后轉入帶有聚四氟乙烯內襯的不銹鋼晶化釜中，加熱晶化，經過濾、洗滌、干燥、焙燒，得到結晶度良好的初始分子篩；初始分子篩再經過深加工制成粉末合成分子篩，粉末合成分子篩通過成型制備成為條狀高選擇性分子篩。

【技術特征摘要】
1.一種利用高選擇性吸附劑處理PTA精制廢水的工藝，其特征在于：所述的工藝流程為：萃取、利用高選擇性吸附劑對對二甲苯進行選擇性吸附、超濾反滲透、金屬吸附；所述的高選擇性吸附劑是按如下方法制得的：將硅源、鋁源、模板劑和水按比例混合均勻，攪拌溶解，然后轉入帶有聚四氟乙烯內襯的不銹鋼晶化釜中，加熱晶化，經過濾、洗滌、干燥、焙燒，得到結晶度良好的初始分子篩；將改性劑與制備好的初始分子篩混合，在90℃水浴條件下攪拌反應2h，然后用去離子水反復清洗過濾，在80℃下烘干12h，700℃焙燒2h，制成粉末合成分子篩，粉末合成分子篩通過成型制備成為條狀高選擇性分子篩；所述的改性劑為0.02mol/L醋酸鈷溶液、0.02mol/L氯化鐵溶液、0.02mol/L醋酸錳溶液、5wt%氯化銨溶液中的一種或兩種混合物。2.根據權利要求1所述的利用高選擇性吸附劑處理PTA精制廢水的工藝，其特征在于：所述的硅源為水玻璃、白炭黑中的一種，鋁源為偏鋁酸鈉、硫酸鋁、異丙...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王紅星，邱挺，齊兆洋，楊臣，李玲，黃智賢，葉長燊，
申請(專利權)人：福州大學，
類型：發明
國別省市：福建;35