精对苯二甲酸(Purified Terephthalic Acid,简称PTA),是一种重要的化工原料,广泛应用于生产热塑性聚脂(PET)及其他有机高分子材料。在PTA生产各个环节都会产生大量工业废水,此种废水中既含有TA、P-TOL、BA等有机物,也含有Co(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)等无机污染物。本课题组提出萃取-超滤-反渗透-吸附工艺对该废水进行回收处理,首先利用PTA的生产原料对二甲苯(PX)萃取废水中的大部分有机物,然后利用超滤-反渗透和吸附工艺实现废水中金属离子的回收。但是,上述工艺中使用PX萃取有机物的同时,废水中会残留少许PX萃取剂,PX会对后续工段的反渗透膜造成严重腐蚀,从而影响该工艺的长期稳定运行。因此,在超滤反渗透工艺之前去除废水中少量的PX对于萃取-超滤-反渗透-吸附工艺的工业应用具有重要意义。吸附法是处理废水中少量污染物的最有效方法之一,在医药、印染、重金属等废水的处理中都取得了显著成效。本文选择钠基膨润土为吸附剂材料,首先研究了其对金属离子和有机物的吸附性能,考查了吸附剂投加量、吸附时间、溶液pH值等因素对吸附过程的影响,结果表明:钠基膨润土用量为3g·L-1时,金属离子去除率可达95%以上,且吸附达到平衡的时间在lOmin以内,溶液pH的增大有利于吸附的进行;对于PX,吸附剂用量需要12g·L-1才能吸附到80%左右,平衡时间为120min,溶液pH影响不大;钠基膨润土对金属离子的吸附作用要比PX的强,PX对Co(Ⅱ)的选择性为0.03,对Mn(Ⅱ)的选择性为0.09。另外,热力学研究表明,Langmuir模型能够准确地描述金属离子在钠基膨润土上的吸附行为,而Freundlich模型可以较合适的反应PX在膨润土上的吸附;金属离子与PX在钠基膨润土上的吸附都是自发过程,且为吸热、熵增过程。在研究了钠基膨润土对金属与有机物的吸附特性及吸附规律的基础上,通过各种改性方法对钠基膨润土进行有效改性,筛选出对有机物吸附强烈而对金属离子吸附微弱的改性吸附剂材料,并将其应用于金属和有机物的吸附。研究表明:经十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)和2-疏基乙胺盐酸盐(AET)复合改性后制得的有机膨润土(C/A-Bentonite)对金属离子的吸附大大降低,对于PX的吸附作用有所增强。C/A-Bentonite用量为6g·L-1时,PX去除率达85%以上,Co(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)去除率不到10%,对PX的吸附效果明显优于Na-Bentonite,PX吸附容量从0.2mg·g-1增加到6mg·g-1以上;Co(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)的吸附容量分别从17mg·g-1、15mg·g-1 降到3mg·g-1。C/A-Bentonite 对 Co(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)和 PX 共存体系吸附研究结果表明:在各种条件下,PX均优于Co(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)被吸附在C/A-Bentonite上,对PX的吸附容量远远大于对金属离子的。在实际酸性(pH=3)废水环境下,对PX的选择性吸附得到很大改善,PX对Co(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)的选择性系数可分别达到70.02和171.69,因此可以选择性地吸附PX,从而实现有机物与金属离子的分别回收。在实验研究的基础上,继续探讨了吸附剂吸附金属离子及有机物的主要吸附机理,通过IR、XRD、BET、SEM等现代分析测试技术对吸附剂改性前后进行了结构表征分析,探讨了膨润土吸附剂材料吸附性能与其结构之间的构效关系。结果表明:钠基膨润土吸附金属离子与PX的吸附作用是受两种不同机制控制的,前者主要是化学吸附,后者主要是物理吸附。钠基膨润土吸附金属离子源于是金属离子与膨润土内部的可交换离子的进行离子交换作用;吸附PX主要是表面物理聚集,附着力较小。C/A-Bentonite对PX的吸附作用除了物理吸附以外,还有的有机相分配作用。