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《南京工业大学》 2004年
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PTA生产中母固水资源化回用技术的研究

尚合顺  
【摘要】:精对苯二甲酸(Pure Terephthalic Acid, PTA)是涤纶生产中不可或缺的原材料。PTA生产中产生的废水多数用生化法处理使之达到排放标准后直接排放,部分研究者报道对废水中的TA固体颗粒、金属催化剂、以及部分有机副产物回收利用,对于水的回用少见报道。针对废水需同时回用TA固体颗粒、部分有机副产物以及绝大部分水的要求,本文采用膜分离法回收TA固体、离子交换法去除金属离子耦合技术处理PTA废水。研究结果表明,经该耦合技术处理后的水可以达到回用的工艺要求,而且经济上合理。 针对陶瓷微滤膜错流过滤脱除PTA废水中的有机颗粒的过程,本文选用孔径为200nm、800nm的Al2O3膜,考察了膜材料、膜孔径、压力、错流速度、温度等因素对错流过滤过程的影响,确定了合适的错流过滤工艺操作参数:操作压力0.3MPa左右,错流速度2~4m/s,操作温度选择50~90℃(工厂水温)。考察了高压反冲对膜过滤通量的影响,确定了合适的反冲条件:反冲压力0.4 MPa,反冲周期40分钟,反冲时间1秒。 为去除PTA废水中含有的金属离子,本文研究了离子交换法去除废水中的Na+、Mn2+、Fe2+等离子。通过离子交换树脂的筛选和静态交换行为的考察,发现:强酸型磺酸功能基的阳离子交换树脂Amberjet 1500H、Amberjet 1600H能有效去除母固水中的金属离子,处理后水能够达到工艺水回用标准;1600H树脂随着接触时间的增加,工作交换容量先是迅速增加,在120分钟增加缓慢,离子交换反应已趋于平衡;升高温度促进了离子交换反应的进行,建议选用50℃作为操作温度;随着固液比的增加静态饱和交换量增加,可以更加彻底的去除金属离子。 对离子交换树脂的动态交换行为的研究,测定了1500H树脂和1600H树脂的透过曲线,两种树脂的动态交换容量均为QA=1.473eq/L;考察了金属离子浓度对动态交换容量的影响,发现随着金属离子浓度的增加动态交换容量增大。考察了离子交换树脂的再生效果,采用HCl作为树脂的再生剂,当(HCl的质量,g)/(树脂的体积,L)=350时,再生效果良好,经济上较为合理。 本文对母固水中的金属离子在1600H树脂上的动力学机理进行了初步探讨, WP=4 结果表明本过程近似为液膜扩散控制;回归出各个温度下的液膜扩散的反应速率常数,得到了各个温度下的液膜扩散方程;结合Arrhenius公式对液膜扩散过程的活化能进行了研究,回归得到E=6.856kJ/mol;得到PTA母固水中的金属离子在1600H树脂上的交换动力学总方程式:-ln(1-F)=1+t×exp(-5.073-0.825 )。 本文采用膜分离装置进行了工厂的侧线试验研究,确定了合适的操作条件:操作压力为0.2MPa,膜面流速为5.0m/s,操作温度为实际水温,反冲时间为1s,反冲周期为5min,反冲压力为0.5MPa,200nm孔径膜清洗周期为690min,平均渗透通量为325 L/(m2?h)。同时对其技术经济性能做出评价,为工厂投资提供一些参考意见。试验表明,采用陶瓷膜微滤法和离子交换法耦合处理母固水时,每吨母固水处理后可获利26.78元。·
【学位授予单位】:南京工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TQ245

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