A sustentabilidade ambiental tem se tornado um dos temas de maior interesse nas indústrias, principalmente devido à produção de efluentes. Os fenóis e seus derivados são encontrados em efluentes de várias indústrias, como em refinarias, processamento de carvão, indústrias farmacêuticas, de plásticos, de tintas e de papel e celulose. Devido ao fato do fenol e vários de seus derivados serem compostos tóxicos ao ser humano e também a organismos aquáticos, a Resolução Federal CONAMA no. 430, de 13/5/2011 limita o teor máximo de fenóis, para lançamento em corpos de água doce, em 0,5 ppm. No processo de tratamento desses efluentes, o processo de extração líquido-líquido é o processo mais econômico para a recuperação do fenol, pois consome pouca energia. Um fato relevante é que a extração líquido-líquido, na maioria das vezes, implementa um solvente orgânico, sendo que o uso destes pode acarretar certos problemas ambientais, decorrentes da alta toxicidade dos mesmos. Devido a isto, existe a necessidade de desenvolver novas metodologias, as quais visem a substituição destes solventes por compostos biodegradáveis. Alguns compostos altamente hidrofílicos, como tensoativos não-iônicos, permite, sob certas condições de temperatura e concentração, a separação de duas fases aquosas, dessa maneira pode-se utilizar solventes biodegradavés para a extração de fenol de efluentes aquosos. Neste sentido, este trabalho aborda o estudo da extração de fenol de efluentes aquosos, através do fenômeno denominado Ponto Nuvem (do inglês, "Cloud Point"). Visando otimizar o processo de extração de fenol, o presente trabalho investiga o efeito das variáveis independentes sobre os parâmetros de extração empregando um delineamento fatorial 3² completo. As variáveis independentes foram a Temperatura de operação e a concentração de tensoativo e as variáveis dependentes foram os parâmetros de extração: Fração volumétrica da fase coacervata, concentração residual de tensoativo e fenol na fase diluída após a separação de fases e eficiência de extração do fenol. Para se alcançar os objetivos, o trabalho foi realizado em quatro etapas: (i)aplicação do modelo Box-Behnken para encontrar modelos matemáticos que descrevem o processo de extração de fenol; (ii) Cálculo da ANOVA com auxílio do programa STATISTIC 7.0, para avaliar a significância e predição dos modelos; (iii) Otimização dos modelos através de superfícies de respostas; (iv) Validação dos modelos matemáticos a partir da tomada de medidas adicionais, com amostras diferentes das utilizadas na obtenção dos modelos. Os resultados obtidos mostraram que os modelos matemáticos encontrados são capazes de calcular o efeito da concentração do tensoativo e da temperatura de operação em cada parâmetro de extração estudado. A otimização dos modelos obtidos permitiu de forma simples e rápida resultados coerentes e aplicáveis na operação para se alcançar resultados elevados de eficiência.