Trong công nghiệp hóa dầu, nước thải thường chứa phenol (C6H5OH) – một hợp chất rất độc đối với sinh vật thủy sinh [đã giải]

Trong công nghiệp hóa dầu, nước thải thường chứa phenol (C6H5OH) – một hợp chất rất độc đối với sinh vật thủy sinh. Để loại bỏ phenol, các kỹ sư tiến hành thêm dung môi diisopropyl ether vào nước thải, khuấy trộn kỹ để phenol chuyển từ pha nước sang pha dung môi, sau đó để yên cho hỗn hợp tách thành hai lớp chất lỏng không đồng nhất và tiến hành tách lấy từng lớp. Nguyên lý của phương pháp dựa trên định luật phân bố Nernst: Ở trạng thái cân bằng, tỉ số giữa nồng độ chất tan trong dung môi hữu cơ (Chc) và trong nước (Cn) là một hằng số, gọi là hệ số phân bố (KD): KD = Chc/Cn. Để đánh giá hiệu quả, các kỹ sư sử dụng công thức tính phần trăm chất tan còn lại trong nước sau một lần xử lý (q): q = m sau / m trước. Trong đó: m sau, m trước là khối lượng chất tan trong nước sau và trước khi xử lý.
a) Phương pháp dùng để tách phenol ra khỏi nước thải ở trên là phương pháp chiết lỏng – lỏng.
b) Một nhà máy cần xử lý bể chứa 1200 lít nước thải đang nhiễm phenol. Biết hệ số phân bố của phenol giữa diisopropyl ether và nước là KD = 35,5. Theo quy chuẩn môi trường, kỹ sư phải loại bỏ được ít nhất 92% lượng phenol ra khỏi nguồn nước này chỉ sau 1 lần xử lý. Để hệ thống đạt quy chuẩn xả thải môi trường nói trên, thể tích dung môi diisopropyl ether tối thiểu cần sử dụng cho 1 lần xử lý là 389 lít. (Không làm tròn kết quả các phép tính trung gian, chỉ làm tròn kết quả cuối cùng đến hàng đơn vị).
c) Ở điều kiện thường, phenol là chất lỏng, tan vô hạn trong nước tạo thành dung dịch đồng nhất nên việc loại bỏ chúng bằng phương pháp lọc cơ học thông thường là không thể.
d) Khi thực hiện quá trình tách lớp hỗn hợp trên bằng phễu chiết, phần dung môi diisopropyl ether hòa tan phenol sẽ chìm xuống dưới, còn lớp nước sẽ nổi lên trên do dung môi hữu cơ luôn nặng hơn nước.