3.7　酚類稀溶液的絡合萃取

酚類是重要的化工原料，也是有毒的化學物質。酚類化合物是原型質毒物，對一切生物活體均能產生毒副作用。酚類若進入人體，會引起蛋白質變性和凝固。水中含酚量大于10mg/L時，魚類等水生生物不能生存。含酚量大于100mg/L的水若用于灌溉，將導致農作物的減產和枯死。隨著過程工業的發展和環境保護嚴格標準的實施，含酚廢水的治理和回收日益成為人們關注的問題。萃取法是處理含酚廢水的經濟有效的方法。它不僅可以回收揮發酚，也可以回收不揮發酚。由于萃取操作設備占地面積小、脫酚效率高，特別是高效的萃取裝置與高效萃取劑的開發，使萃取法在廢水脫酚中獲得日益廣泛的應用。

對于廢水脫酚的物理萃取方法，性能良好的溶劑應該具有較高的分配系數，又必須要求物理溶劑在水中的溶解度較低，溶劑損失較小。但是，極性溶劑對酚類化合物的分配系數較大，它們在水中的溶解度也高，這將會帶來較大的溶劑損失，造成二次污染。如果用極性溶劑萃取酚類化合物，必須對萃殘液中溶解的極性溶劑進行回收。

由于物理萃取的缺點和局限性，人們不斷嘗試開發新的分離方法以滿足工業需要。酚類是較為典型的Lewis酸，酚類稀溶液可以采用絡合萃取法進行分離。絡合萃取劑最主要的特性是具有較大的分配系數，同時，在水中的溶解度較小。用于萃取酚類化合物的絡合劑主要有兩大類，即中性磷氧類絡合劑和胺類絡合劑。

在分析中性磷氧類絡合劑和胺類絡合劑對酚類稀溶液的萃取平衡時，通常采用質量作用定律分析方法描述絡合萃取平衡，同時考慮稀釋劑對酚類的物理萃取作用。在萃取平衡的描述中假設^［20］：①研究體系為稀溶液，可以近似認為待分離溶質及所形成的萃合物的活度正比于濃度；②萃取劑體系中絡合劑濃度遠大于待萃溶質的濃度，可以認為形成的萃合物以1:1（酚與絡合劑之比）為主；③考慮絡合萃取劑中稀釋劑的物理萃取時，認為絡合萃取作用與物理萃取作用符合簡單加和性。

以磷酸三丁酯（TBP）為例分析中性磷氧類絡合劑的絡合萃取平衡時，在模型描述中考慮如下平衡。

TBP體系的絡合萃取平衡

　　 （3-52） 　　

　　 （3-53） 　　

　　 酚類的解離平衡 　　 　　 （3-54） 　　

　　 （3-55） 　　

　　 稀釋劑對酚類的物理萃取 　　 　　 （3-56） 　　

　　 （3-57） 　　

以三辛胺（TOA）為例分析胺類絡合劑的絡合萃取平衡時，在模型描述中考慮如下平衡。

TOA體系的絡合萃取平衡

　　 （3-58） 　　

　　 （3-59） 　　

　　 （3-60） 　　

　　 （3-61） 　　

　　 酚類的解離平衡 　　 　　 （3-54） 　　

　　 （3-55） 　　

　　 稀釋劑對酚類的物理萃取 　　 　　 （3-56） 　　

　　 （3-57） 　　

式（3-52）～式（3-61）中上劃線為有機相中溶質的不同形態。式（3-58）、式（3-59）中配對萃取的陰離子為礦物酸根離子。通過計算和整理，最終可以獲得同時考慮絡合萃取及物理萃取時的相平衡分配系數D值的表達式。

對于TBP體系^［20］：

　　 （3-62） 　　

對于TOA體系^［20］：

　　 （3-63） 　　

式中，［B］₀為絡合劑初始濃度；ф為稀釋劑在絡合萃取劑中的體積分數。對于多元酚，存在多級解離，D值表達式有一定差異。