淮北对叔丁基苯酚在盐水中溶解度的测定及关联

采用平衡法测定了温度在293.15 ~353.15 K时4-TBP 在纯水、质量分数为5%、10%、15%和20%NaCl溶液中的溶解度。结果表明:4-TBP 在这5 种溶液中的溶解度均随温度的增高而增大,且其溶解度随 NaCl溶液浓度的增加而减小。分别采用理想溶液模型、Apelblat 模型和 Yaws 模型对溶解度数据进行了关联,总平均相对误差分别为2.08%、1.96%和2.00%。结果表明,理想溶液模型、Apelblal 模型和 Yaws 模型均可以较好地关联4-TBP 的溶解度数据3 种模型对会电解质的三元物系同样适用。

对叔丁基苯酚(亦称 4-叔丁基苯酚,英文为 4tert-butylphenol,简记为 4-TBP)是一种重要的精细化工原料，也是一种毒性较大的有机物。聚碳酸酷(PC)生产过程产生大量的高盐废水,作为封端剂使用的 4-TBP 随废水通过各和途径进入环境水体、动物体内甚至人体中,产生不良影响。4-TBP 可经口、皮肤及呼吸道进入人体,高浓度可引起急性中毒低浓度可蓄积于体内,引起慢性危害[

作为环境优先污染物，4-TBP 具有较低的水解性，其在盐水中的滚解度数据未见报导。本研究在不同温度下测定了 4-TBP 在水中以及不同浓度盐水中的溶解度数据,并用理想溶液模型、Apelblat 模型和 Yaws 模型对实验数据进行了关联，为研究评价其在环境中的污染行为及处理提供基础数据支持。

试剂、仪器和分析方法

4-TBP:分析纯,质量分数≥99.5%,国药集团化学试剂有限公司;NaCl:分析纯,质量分数=99.5%国药集团化学试剂有限公司;实验用水为实验室自制去离子蒸馏水;水浴恒温振荡器(SHA-C 型,常州市华普达教学仪器有限公司,温度控制精度 0.1 C ):电子天平( BS224S,德 国赛多利斯，测量精 度+0.1 mg);艾科浦分析型超纯水机( AFX1-1001-PAquapro.CO.LTD);高效液相色谱仪(戴安 P680德国戴安公司),Summit HPLC UVD34U 检测器;色谱柱:Kromasil C-18,5 um,250 x 4.6 mm,北京康林科技;流动相:甲醇与水的体积比为 7:3,流速为 1ml/ min。

溶解度的测定方法

测定溶解度的常用方法有平衡法2] 和合成法[3]。2 种方法各有特点,合成法对测定达到溶解亚衡较快的物系有独特的优点[4]。4-TBP 达到平衡的时间较长，因此本研究采用平衡法在常压、温度293.15 ~353.15 K 下测定其在水及 4 种不同浓度盐水中的溶解度。

将一定量的水、质量分数为 5%、10%、15% 和20% NaCl 溶液和过量 4-TBP 分别加入锥形瓶中,置于水浴恒温振荡器中振荡 48 h 后静置，然后每隔段时间,取出上层清液用 0.45 um 的过滤头过滤最后从滤液中取样分析其中 4-TBP 含量,直到相邻两次样品的分析结果相对误差在 2% 以内，即认为系统达到了固液平,这样就得到 4-TBP 在某一温度某一种溶液中的溶解度,系统在整个过程维持温度不变。改变系统温度,重复上述步骤,即可得到4-TBP 在 5 种溶液中不同温度下的溶解度。

可知:4-TBP 在各种溶液中的溶解度均随温度的升高而升高,但趋势有所不同。在水及质量分数为 5%的 NaCl 液中,4-TBP 的解度随温度升高增加较快，在高浓度 NaCl 滚液中增速相对缓慢。另外,相同温度下不同浓度 NaCl 溶液中的溶解度有较大差异。

根据 Debye,McAulay 等的盐-非电解质-水三元滚液中的盐效应理论,在“4-TBP-NaCI-水”体系中,Na'_Cl~_H,0 分子以及 4-TBP 分子之间存在复杂的相互作用,它们对溶解平衡过程会产生影响本实验中的 4-TBP 为弱极性的大分子化合物，其介电常数小于水,在离子的电场作用下,具有较高介电常数的水分子聚集在 Na、CI- 的周围,把介电常数较低的 4-TBP 分子从 Na CI-的附近驱出，产生过饱和现象,使过量的 4-TBP 从水中析出,产生了盐析效应,从而降低了其滚解度。

经试验可以看出,采用理想溶液模型关联溶解度数据最大平均偏差为 2.81%最小为 1.03%Apelblat 模型的最大、最小平均偏差分别为 2.53%和 0.99%，Yaws 模型的最大、最小平均偏差分别为2.59%和 0.93%。3 种模型关联的总平均相对误差分别为 2.08%、1.96%和 2.00%。由此可以认为.理想溶液模型、Apelblat 模型和 Yaws 模型均可以较好地关联 4-TBP 的滚解度,相关系数 R均在 0.990 0以上,3 种模型对含电解质的三元物系同样适用。

结论

1)采用平衡法测定了 293.15 ~ 353.15 K 时4TBP 在水、质量分数为 5%、10%、15% 以及 20%的NaCl 溶液中的溶解度,结果表明,4-TBP 在这 5 种溶液中的溶解度均随温度的增高而增大，且其溶解度随着 NaCl 溶液的浓度增加而减小。

2)采用理想溶液模型、Apelblat 模型和 Yaws 型对溶解度数据进行了关联,实验值和计算值吻合较好，关联的总平均相对误差分别为 2.08%1.96%和 2.00%,表明 3 种模型均能很好的关联 4TBP 在 5 种溶液中的溶解度数据。

3)理想溶液模型、Apelblat 模型和 Yaws 模型对含电解质三元物系同样适用。