深共熔溶剂高效萃取煤焦油中酚类化合物的实验与模拟研究：绿色分离技术的突破

为解决煤焦油酚类化合物传统提取方法效率低、污染重的问题，研究人员通过COSMO-SAC模型高通量筛选9976种深共熔溶剂（DESs），优选出TEAC/MEA（1:3）体系，在25℃、20分钟条件下实现99.93%的酚类萃取率，且循环5次效率仍超99.60%。结合DFT计算揭示氢键主导的分离机制，为煤焦油绿色加工提供理论和技术支撑。

　　

煤焦油作为煤炭加工的副产物，富含高价值的酚类化合物，这些物质是合成树脂、药物的重要原料。然而，传统碱洗法和有机溶剂萃取存在效率低、腐蚀设备、污染环境等弊端。虽然离子液体（ILs）展现出优异选择性，但其高成本、高粘度限制了工业应用。深共熔溶剂（DESs）兼具ILs的优点和更低的合成成本，成为潜在替代方案。但DESs在真实煤焦油体系中的适用性、微观作用机制及中性油夹带问题尚未系统研究。

新疆某研究团队以新疆淖毛湖煤焦油为样本，采用多尺度研究方法展开攻关。通过COSMO-SAC模型结合TOPSIS多准则决策分析，从9976种DES组合中筛选出最优体系——四乙基氯化铵（TEAC）与乙醇胺（MEA）以1:3摩尔比组成的DES。实验优化发现，在25℃、溶剂与模型油体积比1:1、萃取20分钟条件下，酚类萃取率高达99.93%。循环实验表明，该体系5次重复使用后效率仍保持99.60%以上，展现卓越稳定性。针对中性油夹带问题，研究确定25℃、正己烷用量8:1（体积比）为最佳去除条件。

关键技术包括：1）基于COSMO-SAC模型的高通量虚拟筛选；2）TOPSIS多准则决策评估DES绿色性；3）密度泛函理论（DFT）计算分子间相互作用；4）真实煤焦油样本验证（新疆淖毛湖来源）。

COSMO-SAC筛选结果
计算表明，以MEA为氢键供体（HBD）的DES在HBA:HBD摩尔比1:3时表现最佳，其无限稀释活度系数（P^I∞）分布揭示强氢键形成能力。

结论
该研究证实TEAC/MEA（1:3）DES能通过强氢键选择性捕获酚类，而仅与甲苯形成弱相互作用。DFT计算显示氢键强度与萃取效率呈正相关，为设计高效DES提供理论依据。实际煤焦油应用验证了该技术的工业化潜力，推动煤化工绿色转型。

讨论
研究首次将高通量计算与真实油样实验结合，解决了模型油与工业样本的差异性问题。中性油夹带控制策略和循环稳定性数据为工程放大奠定基础。DES的低成本、可设计性及环境友好特性，使其在能源化工领域具有广阔应用前景。