ФАЗОВЫЕ РАВНОВЕСИЯ, РАСТВОРИМОСТЬ И ЭФФЕКТ ВЫСАЛИВАНИЯ В ТРОЙНОЙ СИСТЕМЕ НИТРАТ КАЛИЯ–ВОДА–МАСЛЯНАЯ КИСЛОТА В ИНТЕРВАЛЕ 5–100 °C
Аннотация
Фазовые равновесия, растворимость и эффект высаливания масляной кислоты были изучены визуально-политермическим методом в смесях компонентов тройной системы нитрат калия – вода – масляная кислота в интервале 5–100 °C. Политермы фазовых состояний были построены по двенадцати сечениям треугольника состава. В смесях компонентов были обнаружены следующие фазовые состояния: гомогенные и насыщенные растворы, монотектика и расслоение. Определена температура образования критической ноды монотектического состояния (18,0 °C). Это минимальная температура существования двух жидких фаз в трехкомпонентных смесях. Температурная зависимость составов, отвечающих критическим точкам растворимости, была найдена методом отношения объемов жидких фаз. Растворимость компонентов была определена при тринадцати температурах и изотермические фазовые диаграммы построены при 5,0, 18,0, 25,0, 50,0, 70,0 и 100,0 °C. Топологическая трансформация фазовой диаграммы тройной системы с изменением температуры характерна для тройных систем с высаливанием двойной гомогенной жидкостной системы. Составы жидких фаз монотектического состояния определены графически. Коэффициент распределения масляной кислоты между этими фазами рассчитан при пяти температурах как отношение концентраций кислоты в органической и водной фазах. Найдено, что эффект высаливания масляной кислоты значительно возрастает с увеличением температуры, что связано с изменением растворимости нитрата калия в растворах. Эффективность нитрата калия как высаливателя масляной кислоты из ее водных растворов сравнивается с ранее исследованными системами соль–вода–масляная кислота. Отмечается возможность успешного применения нитрата калия для концентрирования масляной кислоты при биохимическом способе производства из бродильных растворов.
Для цитирования:
Черкасов Д.Г., Карагулова М.А., Шепс Ю.А., Балабан С.Н., Данилина В.В. Фазовые равновесия, растворимость и эффект высаливания в тройной системе нитрат калия–вода–масляная кислота в интервале 5–100 °C. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2023. Т. 66. Вып. 9. С. 36-45. DOI: 10.6060/ivkkt.20236609.6805.
Литература
Jha A. K., Li J., Yuan Y., Baral N., Ai B. // Int. J. Agric. Biol. 2014. V. 16. N 5. P.1019-1024.
Dwidar M., Park J.-Y., Mitchell R.J., Sang B.-I. // Sci. World J. 2012. ID 471417. P. 1-10. DOI: 10.1100/2012/471417.
Chemical Encyclopedia. Ed. by I.L. Knunyants. 1988–98. V. 1–5. M.: Sov. Entsiklopediya. (in Russian).
Jiang L., Fu H., Yang H. K., Xu W., Wang J., Yang, S.-T. // Biotechnol. Adv. 2018. V. 36. N 8. P. 2101-2117. DOI: 10.1016/j.biotechadv.2018.09.005.
Özcelik S., Kuley E., Özogul F. // LWT. 2016. V. 73. P. 536–542. DOI: 10.1016/j.lwt.2016.06.066.
Luo H., Yang R., Zhao Y., Wang Z., Liu Z., Huang M., Zeng Q. // Bioresour. Technol. 2018. V. 253. P. 343-354. DOI: 10.1016/j.biortech.2018.01.007.
Zhang C., Yang H., Yang F., Ma Y. // Curr. Microbiol. 2009. V. 59. N 6. P. 656-663. DOI: 10.1007/s00284-009-9491-y.
Suo Y., Ren M., Yang X., Liao Z., Fu H., Wang J. // Appl. Microbiol. Biotechnol. 2018. V. 102. N 10. P. 4511-4522. DOI: 10.1007/s00253-018-8954-0.
Stein U. H., Wimmer B., Ortner M., Fuchs W., Bochmann G. // Sci. Total Environ. 2017. V. 598. P. 993-1000. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2017.04.139.
He F., Qin S., Yang Z., Bai X., Suo Y., Wang J. // Bioresour. Technol. 2020. V. 304. 122977. DOI: 10.1016/j.biortech. 2020.122977.
Załęski A., Banaszkiewicz A., Walkowiak J. // Gastroenterol. Rev. 2013. V. 6. P. 350-353. DOI: 10.5114/pg.2013.39917.
Borycka-Kiciak K., Banasiewicz T., Rydzewska G. // Gastroenterol. Rev. 2017. V. 12. N 2. P. 83-89. DOI: 10.5114/pg.2017.68342.
Shashni B., Tajika Y., Nagasaki Y. // Biomaterials. 2021. V. 275. 120877. DOI: 10.1016/j.biomaterials.2021.120877.
Fu H., Wang X., Sun Y., Yan L., Shen J., Wang J., Yang S.-T., Xiu Z. // Sep. Purif. Technol. 2017. V. 180. P. 44-50. DOI: 10.1016/j.seppur.2017.02.042.
Dan W., Hao C., Ling J., Jin C., Zhinan X., Peilin C. // Chin. J. Chem. Eng. 2010. V. 18. N 4. P. 533-537. DOI: 10.1016/S1004-9541(10)60255-8.
Dessì P., Asunis F., Ravishankar H., Cocco F.G., De Gioannis G., Muntoni A., Lens P.N.L. // Int. J. Hydro-gen Energy. 2020. V. 45. N 46. P. 24453-24466. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2020.06.081.
Marták J., Schlosser Š. Density, viscosity, and structure of equilibrium solvent phases in butyric acid extraction by phosphonium ionic liquid. J. Chem. Eng. Data. 2017. V. 62. N 10, P. 3025-3035. DOI: 10.1021/acs.jced.7b00039.
Oh H.W., Lee S.C., Woo H.C., Kim Y.H. // Biotechnol. Biofuels Bioprod. 2022. V. 15. 46. DOI: 10.1186/s13068-022-02146-6.
Mukherjee S., Negi D., Nagraj M.S., Munshi B. // J. Chem. Eng. Data. 2021. V. 66. N 7. P. 2733-2753. DOI: 10.1021/acs.jced.1c00122.
Wu X., Li G., Yang H., Zhou H. // Fluid Phase Equilib. 2015. V. 403. P. 36-42. DOI: 10.1016/j.fluid.2015.05.047.
Zinov’eva I.V., Zakhodyaeva Yu.A., Voshkin A.A. // Theor. Found. Chem. Eng. 2019. V. 53. N 5. P. 871–874. DOI: 10.1134/S0040579519050257.
Yan L., Sun Y.-Q, Wang X.-D, Fu H.-X, Mu Y., Xiu Z.-L. // Sep. Purif. Technol. 2018. V. 199. P. 351-358. DOI: 10.1016/j.seppur.2018.02.006.
Li Z., Yan L., Zhou J., Wang X., Sun Y., Xiu Z.-L. // Sep. Purif. Technol. 2019. V. 209. P. 246-253. DOI: 10.1016/j.seppur.2018.07.021.
Krupatkin I.L, Rozhentsova E.P. // ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 1971. V. 14. N 8. P. 1196-1199 (in Russian).
Cherkasov D.G., Hrykina A.V., Umetchikov V.A., Smotrov M.P. // Izv. Sarat. Univ. Ser. Khimiya. Biologi-ya. Ekologiya. 2020. V. 20. N 2. P. 146-156 (in Russian). DOI: 10.18500/1816-9775-2020-20-2-146-156.
Cherkasov D.G., Il'In K.K. // Rus. J. Appl. Chem. [Zhurn. prikl. khim.]. 2009. V. 82. N 5. P. 920-924. DOI: 10.1134/S1070427209050346.
Cherkasov D.G., Chepurina Z.V., Il’In K.K. // Rus. J. Phys. Chem. A. [Zhurn. fiz. khim.]. 2015. V. 89. N 8. P. 1396-1401. DOI: 10.1134/S0036024415080063.
Kyarov A.A., Mukozheva R.A., Hochuev I.Yu., Mir-zoev R.S., Vindizheva M.K. // ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2020. V. 63. N 5. P. 38-44. DOI: 10.6060/ivkkt.20206305.5956.
Kuznetsova I.K., Bergman A.G. // Zhurn. Obshch. Khim. 1956. V. 26. N 5. P. 1335-1340 (in Russian).
Krupatkin I.L., Rozhentsova E.P. // Zhurn. Fiz. Khim. 1970. V. 44. N 4. P. 1036-1039 (in Russian).
Romero C.M., Suarez A.F., Lamprecht I. // Thermochim. Acta. 2009. V. 483. P.41-44. DOI: 10.1016/j.tca.2008.10.013.
Suarez F., Romero C.M. // J. Chem. Eng. Data. 2011. V. 56. N 5. P. 1778-1786. DOI: 10.1021/je1002829.
Bald A., Kinart Z. // J. Solution Chem. 2011. V. 40. P. 1-16. DOI: 10.1007/s10953-010-9621-y.
Il’in K.K., Cherkasov D.G. Topology of the phase dia-grams of the ternary systems a salt+two solvents with salt-ing-in–salting-out. Saratov: Izd. Saratov. univ. 2020. 212 p. (in Russian).
