Известия Саратовского университета. Новая серия.

Серия Химия. Биология. Экология

ISSN 1816-9775 (Print)
ISSN 2541-8971 (Online)

Для цитирования:

Шевяхова А. В., Нестерова А. Ю., Ильин К. К., Черкасов Д. Г. Фазовое поведение и растворимость компонентов двойной системы масляная кислота – полиэтиленгликоль-1500 // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Химия. Биология. Экология. 2024. Т. 24, вып. 1. С. 28-34. DOI: 10.18500/1816-9775-2024-24-1-28-34, EDN: NXSGBR

Статья опубликована на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC-BY 4.0).
Полный текст в формате PDF(Ru):
скачать
(загрузок: 20)
Язык публикации: 
русский
Рубрика: 
Химия
Тип статьи: 
Научная статья
УДК: 
544.344.016+536.445:544.344.013-16-14+66.061
DOI: 
10.18500/1816-9775-2024-24-1-28-34
EDN: 
NXSGBR

Фазовое поведение и растворимость компонентов двойной системы масляная кислота – полиэтиленгликоль-1500

Авторы: 
Шевяхова Алиса Вадимовна, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г.Чернышевскогo
Нестерова Анастасия Юрьевна, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г.Чернышевскогo
Ильин Константин Кузьмич, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского
Черкасов Дмитрий Геннадиевич, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского
Аннотация: 

Проведен критический обзор литературы по способам концентрировании и извлечения биомасляной кислоты из ферментационных растворов. Наилучшие результаты этих процессов достигнуты совмещением экстракции с высаливанием. В качестве негорючих и экологически безопасных экстрагентов предложено использовать полиэтиленгликоли с различной молекулярной массой. Цель исследования – выявление фазового поведения смесей компонентов, изучение растворимости и построение фазовой диаграммы ранее неизученной двойной системы масляная кислота – ПЭГ-1500 в интервале –10.0–50.0°С. Визуально-политермическим методом найдены температуры переходов фазовых состояний в смесях компонентов двойной системы масляная кислота (МК) – полиэтиленгликоль-1500 (ПЭГ-1500) в интервале температур –10–50°С. На построенной фазовой диаграмме выше эвтектической линии расположено большое поле кристаллизации ПЭГ-1500, в то время как поле кристаллизации МК имеет очень небольшие размеры. Впервые установлено, что в системе при −6.6°С осуществляется эвтектическое равновесие, твердыми фазами которого являются кристаллы МК и ПЭГ-1500, определен состав жидкой фазы эвтектики (3.20 мас.% МК). Предложен способ концентрирования МК и разделения компонентов исследованной системы, основанный на кристаллизации ПЭГ-1500 при охлаждении смесей.

Ключевые слова: 
растворимость
фазовая диаграмма
эвтектика
масляная кислота
полиэтиленгликоль-1500
Список источников: 
  1. Jha A. K., Li J., Yuan Y., Baral N., Ai B. A review on bio-butyric acid production and its optimization // Int. J. Agric. Biol. 2014. Vol. 16, № 5. P. 1019–1024.
  2. Dwidar M., Park J.-Y., Mitchell R. J., Sang B.-I. The future of butyric acid in industry // The Scient World J. 2012. ID 471417. P. 1–10. https://doi.org/10.1100/2012/471417
  3. Химическая энциклопедия : в 5 т. / гл. ред. И. Л. Кнунянц. М. : Советская энциклопедия, 1988–1998.
  4. Jiang L., Fu H., Yang H. K., Xu W., Wang J., Yang S.-T. Butyric acid: Applications and recent advances in its bioproduction // Biotechnol. Adv. 2018. Vol. 36, № 8. P. 2101–2117. https://doi.org/10.1016/j.biotechadv.2018.09.005
  5. Özcelik S., Kuley E., Özogul F. Formation of lactic, acetic, succinic, propionic, formic and butyric acid by lactic acid bacteria // LWT. 2016. Vol. 73. P. 536–542. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2016.06.066 
  6. Luo H., Yang R., Zhao Y., Wang Z., Liu Z., Huang M., Zeng Q. Recent advances and strategies in process and strain engineering for the production of butyric acid by microbial fermentation // Bioresour. Technol. 2018. Vol. 253. P. 343–354. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2018.01.007
  7. Zhang C., Yang H., Yang F., Ma Y. Current progress on butyric acid production by fermentation // Curr. Microbiol. 2009. Vol. 59, № 6. P. 656–663. https://doi. org/10.1007/s00284-009-9491-y
  8. Suo Y., Ren M., Yang X., Liao Z., Fu H., Wang J. Metabolic engineering of Clostridium tyrobutyricum for enhanced butyric acid production with high butyrate/ acetate ratio // Appl. Microbiol. Biotechnol. 2018. Vol. 102, № 10. P. 4511–4522. https://doi.org/10.1007/ s00253-018-8954-0
  9. Stein U. H., Wimmer B., Ortner M., Fuchs W., Bochmann G. Maximizing the production of butyric acid from food waste as a precursor for ABE-fermentation // Sci. Total Environ. 2017. Vol. 598. P. 993–1000. https:// doi.org/10.1016/j.scitotenv.2017.04.139
  10. He F., Qin S., Yang Z., Bai X., Suo Y., Wang J. Butyric acid production from spent coffee grounds by engineered Clostridium tyrobutyricum overexpressing galactose catabolism genes // Bioresour. Technol. 2020. Vol. 304. Article 122977. https://doi.org/10.1016/j. biortech.2020.122977
  11. Fu H., Wang X., Sun Y., Yan L., Shen J., Wang J., Yang S.-T., Xiu Z. Effects of salting-out and saltingout extraction on the separation of butyric acid // Sep. Purif. Technol. 2017. Vol. 180. P. 44–50. https://doi. org/10.1016/j.seppur.2017.02.042
  12. Dan W., Hao C., Ling J., Jin C., Zhinan X., Peilin C. Effi - cient separation of butyric acid by an aqueous two-phase system with calcium chloride // Chin. J. Chem. Eng. 2010. Vol. 18, № 4. P. 533–537. https://doi.org/10.1016/ S1004-9541(10)60255-8
  13. Dessì P., Asunis F., Ravishankar H., Cocco F. G., De Gioannis G., Muntoni A., Lens P. N. L. Fermentative hydrogen production from cheese whey with in-line, concentration gradient-driven butyric acid extraction // Int. J. Hydrogen Energy. 2020. Vol. 45, № 46. P. 24453–24466. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2020. 06.081
  14. 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. Vol. 62, № 10. P. 3025–3035. https://doi.org/10.1021/acs.jced.7b00039
  15. Oh H. W., Lee S. C., Woo H. C., Kim Y. H. Energyeffi cient recovery of fermented butyric acid using octyl acetate extraction // Biotechnol. Biofuels Bioprod. 2022. Vol. 15. Article 46. https://doi.org/10.1186/s13068-022- 02146-6
  16. Mukherjee S., Negi D., Nagraj M. S., Munshi B. Reactive extraction of butyric acid from water using trioctyl amine in 1-decanol and green natural oils // J. Chem. Eng. Data. 2021. Vol. 66, № 7. P. 2733–2753. https:// doi.org/10.1021/acs.jced.1c00122
  17. Bilgin M., Arısoy C., Kırbaşlar S. I. Extraction equilibria of propionic and butyric acids with tri-n-octylphosphine oxide/diluent systems // J. Chem. Eng. Data. 2009. Vol. 54, № 11. P. 3008–3013. https://doi.org/ 10.1021/ je900063p
  18. Zakhodyaeva Y. A., Voshkin A. A., Belova V. V., Khol’- kin A. I. Extraction of monocarboxylic acids with binary extracting agents based on amines and quaternary ammonium bases // Theor. Found. Chem. Eng. 2011. Vol. 45, № 5. P. 739–743. https://doi.org/10.1134/S0040579511050186
  19. Zakhodyaeva Y. A., Voshkin A. A., Belova V. V., Khol’- kin A. I. Extraction of monocarboxylic acids by trioctylmethylammonium di(2-ethylhexyl)phosphate // Theor. Found. Chem. Eng. 2012. Vol. 46, № 4. P. 413–418. https://doi.org/10.1134/S0040579512040094
  20. Yan L., Sun Y.-Q., Wang X.-D., Fu H.-X., Mu Y., Xiu Z.-L. Partition behavior of monocarboxylic acids in salting-out extraction systems of monohydric alcohols and dipotassium phosphate // Sep. Purif. Technol. 2018. Vol. 199. P. 351–358. https://doi.org/10.1016/j. seppur.2018.02.006
  21. Li Z., Yan L., Zhou J., Wang X., Sun Y., Xiu Z.-L. Twostep salting-out extraction of 1,3-propanediol, butyric acid and acetic acid from fermentation broths // Sep. Purif. Technol. 2019. Vol. 209. P. 246–253. https://doi. org/10.1016/j.seppur.2018.07.021
  22. Wu X., Li G., Yang H., Zhou H. Study on extraction and separation of butyric acid from clostridium tyrobutyricum fermentation broth in PEG/Na2SO4 aqueous two-phase system // Fluid Phase Equilib. 2015. Vol. 403. P. 36–42. https://doi.org/10.1016/j. fluid.2015.05.047
  23. Zinov’eva I. V., Zakhodyaeva Yu. A., Voshkin A. A. Extraction of monocarboxylic acids from diluted solutions with polyethylene glycol // Theor. Found. Chem. Eng. 2019. Vol. 53, № 5. P. 871–874. https://doi.org/10.1134/ S0040579519050257
  24. Ильин К. К., Черкасов Д. Г. Топология фазовых диаграмм тройных систем соль–два растворителя с всаливанием–высаливанием. Саратов : Изд-во Сарат. ун-та, 2020. 212 с.
Поступила в редакцию: 
18.09.2023
Принята к публикации: 
27.09.2023
Опубликована: 
29.03.2024
Краткое содержание:
скачать
(загрузок: 20)