克拉瑪依對叔丁基苯酚在鹽水中溶解度的測定及關聯

采用平衡法測定了溫度在293.15 ~353.15 K時4-TBP 在純水、質量分數為5%、10%、15%和20%NaCl溶液中的溶解度。結果表明:4-TBP 在這5 種溶液中的溶解度均隨溫度的增高而增大,且其溶解度隨 NaCl溶液濃度的增加而減小。分別采用理想溶液模型、Apelblat 模型和 Yaws 模型對溶解度數據進行了關聯,總平均相對誤差分別為2.08%、1.96%和2.00%。結果表明,理想溶液模型、Apelblal 模型和 Yaws 模型均可以較好地關聯4-TBP 的溶解度數據3 種模型對會電解質的三元物系同樣適用。

對叔丁基苯酚(亦稱 4-叔丁基苯酚,英文為 4tert-butylphenol,簡記為 4-TBP)是一種重要的精細化工原料，也是一種毒性較大的有機物。聚碳酸酷(PC)生產過程產生大量的高鹽廢水,作為封端劑使用的 4-TBP 隨廢水通過各和途徑進入環境水體、動物體內甚至人體中,產生不良影響。4-TBP 可經口、皮膚及呼吸道進入人體,高濃度可引起急性中毒低濃度可蓄積于體內,引起慢性危害[

作為環境優先污染物，4-TBP 具有較低的水解性，其在鹽水中的滾解度數據未見報導。本研究在不同溫度下測定了 4-TBP 在水中以及不同濃度鹽水中的溶解度數據,并用理想溶液模型、Apelblat 模型和 Yaws 模型對實驗數據進行了關聯，為研究評價其在環境中的污染行為及處理提供基礎數據支持。

試劑、儀器和分析方法

4-TBP:分析純,質量分數≥99.5%,國藥集團化學試劑有限公司;NaCl:分析純,質量分數=99.5%國藥集團化學試劑有限公司;實驗用水為實驗室自制去離子蒸餾水;水浴恒溫振蕩器(SHA-C 型,常州市華普達教學儀器有限公司,溫度控制精度 0.1 C ):電子天平( BS224S,德 國賽多利斯，測量精 度+0.1 mg);艾科浦分析型超純水機( AFX1-1001-PAquapro.CO.LTD);高效液相色譜儀(戴安 P680德國戴安公司),Summit HPLC UVD34U 檢測器;色譜柱:Kromasil C-18,5 um,250 x 4.6 mm,北京康林科技;流動相:甲醇與水的體積比為 7:3,流速為 1ml/ min。

溶解度的測定方法

測定溶解度的常用方法有平衡法2] 和合成法[3]。2 種方法各有特點,合成法對測定達到溶解亞衡較快的物系有獨特的優點[4]。4-TBP 達到平衡的時間較長，因此本研究采用平衡法在常壓、溫度293.15 ~353.15 K 下測定其在水及 4 種不同濃度鹽水中的溶解度。

將一定量的水、質量分數為 5%、10%、15% 和20% NaCl 溶液和過量 4-TBP 分別加入錐形瓶中,置于水浴恒溫振蕩器中振蕩 48 h 后靜置，然后每隔段時間,取出上層清液用 0.45 um 的過濾頭過濾最后從濾液中取樣分析其中 4-TBP 含量,直到相鄰兩次樣品的分析結果相對誤差在 2% 以內，即認為系統達到了固液平,這樣就得到 4-TBP 在某一溫度某一種溶液中的溶解度,系統在整個過程維持溫度不變。改變系統溫度,重復上述步驟,即可得到4-TBP 在 5 種溶液中不同溫度下的溶解度。

可知:4-TBP 在各種溶液中的溶解度均隨溫度的升高而升高,但趨勢有所不同。在水及質量分數為 5%的 NaCl 液中,4-TBP 的解度隨溫度升高增加較快，在高濃度 NaCl 滾液中增速相對緩慢。另外,相同溫度下不同濃度 NaCl 溶液中的溶解度有較大差異。

根據 Debye,McAulay 等的鹽-非電解質-水三元滾液中的鹽效應理論,在“4-TBP-NaCI-水”體系中,Na'_Cl~_H,0 分子以及 4-TBP 分子之間存在復雜的相互作用,它們對溶解平衡過程會產生影響本實驗中的 4-TBP 為弱極性的大分子化合物，其介電常數小于水,在離子的電場作用下,具有較高介電常數的水分子聚集在 Na、CI- 的周圍,把介電常數較低的 4-TBP 分子從 Na CI-的附近驅出，產生過飽和現象,使過量的 4-TBP 從水中析出,產生了鹽析效應,從而降低了其滾解度。

經試驗可以看出,采用理想溶液模型關聯溶解度數據最大平均偏差為 2.81%最小為 1.03%Apelblat 模型的最大、最小平均偏差分別為 2.53%和 0.99%，Yaws 模型的最大、最小平均偏差分別為2.59%和 0.93%。3 種模型關聯的總平均相對誤差分別為 2.08%、1.96%和 2.00%。由此可以認為.理想溶液模型、Apelblat 模型和 Yaws 模型均可以較好地關聯 4-TBP 的滾解度,相關系數 R均在 0.990 0以上,3 種模型對含電解質的三元物系同樣適用。

結論

1)采用平衡法測定了 293.15 ~ 353.15 K 時4TBP 在水、質量分數為 5%、10%、15% 以及 20%的NaCl 溶液中的溶解度,結果表明,4-TBP 在這 5 種溶液中的溶解度均隨溫度的增高而增大，且其溶解度隨著 NaCl 溶液的濃度增加而減小。

2)采用理想溶液模型、Apelblat 模型和 Yaws 型對溶解度數據進行了關聯,實驗值和計算值吻合較好，關聯的總平均相對誤差分別為 2.08%1.96%和 2.00%,表明 3 種模型均能很好的關聯 4TBP 在 5 種溶液中的溶解度數據。

3)理想溶液模型、Apelblat 模型和 Yaws 模型對含電解質三元物系同樣適用。