精对苯二甲酸(Purified Terephthalic Acid,简称PTA)生产过程中,精制阶段会产生大量的废水。本课题组开发了萃取-超滤-反渗透-吸附工艺对该废水中的有机物和金属离子进行回收处理,但经对二甲苯(p-Xylene,简称PX)萃取后的废水中仍残留少许PX,而PX会对后续工段聚酰胺材质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,从废水中选择性吸附分离PX对于PTA废水处理工艺的工业应用具有十分重要的意义。本文在前期探索工作的基础上,对ZSM-5分子筛进行铁改性,改性的较佳条件为:氯化铁浓度为0.1 mol/L、改性反应温度和时间分别为25 ℃、12 h以及吸附剂焙烧温度和时间各为700℃、2h,并通过SEM、XRD、XRF和BET表征手段对比了改性前后分子筛结构的变化。并用改性后的Fe-ZSM-5分子筛处理PTA模拟废水,其中PX对钴、锰离子的选择性系数分别为4767.93、5483.86,与氢改性H-ZSM-5分子筛的1878.9、1995.2以及未改性ZSM-5分子筛的219.1、245.9相比,Fe-ZSM-5分子筛对PX的选择性有很大的提高。用Fe-ZSM-5分子筛处理PTA模拟废水,考察吸附剂投加量、溶液pH值、温度和吸附时间等因素对静态吸附的影响,结果表明:当分子筛用量达到1.0 g/L时为适宜用量,pH值对分子筛吸附PX几乎没有影响,且分子筛吸附PX是一个放热过程,吸附时间在50 min时分子筛对PX已基本达到吸附平衡;考察分子筛吸附PX和钴、锰离子混合溶液,其吸附效果和两者单独吸附效果一致,因此PX与钴、锰离子之间不存在竞争吸附。吸附热力学研究表明:Langmuir模型能够准确地描述PX在Fe-ZSM-5分子筛上的吸附平衡关系,说明了Fe-ZSM-5分子筛吸附PX属于单分子层吸附,最大吸附容量为125.0 mg/g;PX在分子筛上的吸附是自发的,且为放热、熵减过程。吸附动力学研究表明,拟二阶动力学模型能十分准确地反映PX在Fe-ZSM-5分子筛上的吸附行为。随后采用高温焙烧法对分子筛进行解吸再生,再生10次后分子筛对PX的吸附容量趋于稳定,由125 mg/g下降到83 mg/g,得到了较理想的再生效果。在粉末Fe-ZSM-5分子筛吸附剂热力学与动力学研究基础上,为实现工业应用,对Fe-ZSM-5分子筛进一步进行成型配方探究,根据对PX吸附容量和颗粒强度确定成型方案,获得较优的成型配方为硝酸溶液与粉体总量的比值即水粉比0.36～0.38mL/g,其中胶溶剂硝酸浓度为5wt%,粉体部分的Fe-ZSM-5分子筛为70wt%、拟薄水铝石10wt%、活性炭15wt%、增强剂5wt%。成型后的Fe-ZSM-5分子筛吸附剂颗粒强度达到83.05 N/cm,对PX的最大吸附容量为63.7 mg/g。对成型分子筛而言,内扩散为其吸附过程的控制步骤。模拟废水动态吸附中考察了流量、初始浓度和吸附柱长径比对吸附过程的影响,在尺寸为15 mm×240 mm的固定床吸附柱中吸附初始浓度为50 ppm的PX废水,较佳的吸附流量为2 mL/min,此时Fe-ZSM-5分子筛对PX的吸附容量为45.64 mg/g,PX对钴、锰离子的选择性系数分别为20153.7、19702.3。其选择性系数与活性炭的403.2、518.4,市售柱状ZSM-5分子筛的4789.2、4076.4相比,表明用Fe-ZSM-5分子筛处理PTA模拟废水,PX对金属离子的选择性远大于其他两种吸附剂。