煤热解废水中酚类与含氮杂环化合物的广谱协同萃取剂设计：分子机制与过程模拟

本综述系统阐述了针对煤热解废水（CPW）中酚类及含氮杂环化合物（NHCs）的新型协同萃取体系（MIBK + 二丁醚）的开发。通过COSMO-RS模型与量子化学计算揭示了其氢键萃取机制，实验证明该体系对酚类（如邻苯二酚提取率达91.26%）和NHCs（如吲哚、吡啶）具广谱提取能力。Aspen Plus V11模拟验证其工业可行性， effluent总酚含量<275 mg·L-1，粗酚纯度达99.91 wt%，为CPW高效处理与生态风险 mitigation提供创新方案。

Highlight

本研究通过多尺度策略开发了MIBK + 二丁醚混合萃取体系，实现了对煤热解废水（CPW）中酚类和含氮杂环化合物（NHCs）的广谱去除。COSMO-RS模型证实二者性质相似，量子化学计算揭示其通过氢键（HBA）协同捕获目标物。实验表明体系可完全去除苯酚，邻苯二酚浓度降至232.89 mg·L^-1（提取率91.26%），并对吲哚、吡啶等NHCs展现优异提取能力。Aspen Plus V11模拟证明其工业可行性， effluent总酚<275 mg·L^-1，粗酚纯度达99.91 wt%。

Materials and chemicals

实验采用模拟CPW（含苯酚3,834 mg·L^-1 + 邻苯二酚2,665 mg·L^-1）及新疆哈密实际废水样本。所有化学品规格见表S1，气相色谱（GC）与液相色谱（HPLC）用于定量分析。

Research ideas

工业萃取剂（如DIPE、MIBK）存在高溶解度、提取效率低等问题。二丁醚（nDE）具低溶解度（112 mg·L^-1）和高选择性优势，与MIBK协同可增强对二酚及NHCs的提取能力。

Conclusions

MIBK + 二丁醚混合体系通过氢键机制实现酚类和NHCs的高效广谱提取，Aspen模拟验证其工业潜力，为CPW毒物控制提供新方案。