Образец для цитирования:

Черкасов Д. Г., Ильин К. К. Аппроксимация данных для построения бинодальной кривой фазовых диаграмм некоторых тройных систем соль – вода – изопропиловый (н. пропиловый) спирт // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Химия. Биология. Экология. 2019. Т. 19, вып. 3. С. 274-283. DOI: https://doi.org/10.18500/1816-9775-2019-19-3-274-283


Рубрика: 
УДК: 
544.344.016+536.44:544.344.013–16–14+544.344.3
Язык публикации: 
русский

Аппроксимация данных для построения бинодальной кривой фазовых диаграмм некоторых тройных систем соль – вода – изопропиловый (н. пропиловый) спирт

Аннотация

Проведен краткий обзор расчетных методов для равновесия жидкость – жидкость, показаны их возможности и ограничения. Усложнение расчетных моделей для равновесия жидкость – жидкость – твердое приводит к уменьшению точности расчетов. В этом случае целесообразно обращение исследователей к аппроксимации экспериментальных данных по равновесиям жидкость – жидкость и жидкость – жидкость – твердое. Проведен обзор литературы по тройным системам соль – вода – алифатический спирт, в которых проводится аппроксимация данных по растворимости и составам равновесных жидких фаз. На основе анализа собственных экспериментальных данных по политермическому исследованию фазовых равновесий и критических явлений в семи тройных системах нитрат натрия (калия, цезия) – вода – изопропиловый спирт, хлорид (бромид, иодид) калия – вода – изопропиловый спирт, нитрат калия – вода – н. пропиловый спирт предложены эмпирические уравнения экспоненциального вида, позволившие успешно аппроксимировать данные для построения бинодальной кривой в широком интервале температур. Установлено, что найденные аппроксимации выполняются как для отдельных ветвей («водной» и «органической») бинодальной кривой, так и для нее в целом. Полученные зависимости могут быть полезны для прогнозирования изменения растворимости двух жидких фаз с температурой и упрощения моделирования бинодальной поверхности в температурно-концентрационной призме тройной системы соль – бинарный растворитель.

Литература

1. Poling B. E., Prausnitz J. M., O’Connell J. P. Properties of Gases and Liquids / 5th ed. N.Y. : McGraw-Hill, 2001. 747 p.

2.  Prausnitz J. M. Computer Calculations for Multicomponent Vapor-Liquid and Liquid-Liquid Equilibria. N. J. : Prentice-Hall : Englewood Cliffs, 1980. 353 p.

3.  Смирнова Н. А. Молекулярные теории растворов. Л. : Химия, 1987. 336 с.

4.  Уэйлес С. Фазовые равновесия в химической технологии : в 2 ч. / пер. с англ.; под ред. В. С. Бескова. М. : Мир, 1989. 664 с.

5. CALPHAD (CALculation of PHAse Diagrams): a comprehensive guide by N. Saunders and А. P. Miodownik, Pergamon Materials Series / ed. R.W. Cahn. 1998. Vol. 1. 473 p.

6.  Афиногенов Ю. П., Гончаров Е. Г., Семенов Г. В., Зломанов В. П. Физико-химический анализ многокомпонентных систем : учеб. пособие. М. : МФТИ, 2006. 332 с.

7.  Lukas H. L., Fries S. G., Sundman B. Computational Thermodynamics, the Calphad Method. Cambridge : Cambridge University Press, 2007. 324 p.

8.  Морачевский А. Г. Термодинамика расплавленных металлических и солевых систем. М. : Металлургия, 1987. 240 с.

9.  Pitzer K. S. Thermodynamics of Electrolytes. I. Theoretical basis and general equations // J. Phys. Chem. 1973. Vol. 77, № 2. P. 268‒277.

10. Pitzer K. S., Mayorga G. Thermodynamics of Electrolytes, II. Activity and osmotic coeffi cients with one or both ions univalent // J. Phys. Chem. 1973. Vol. 77, № 19. P. 2300‒2308.

11.  Pitzer K. S., Mayorga G. Thermodynamics of Electrolytes. III. Activity and osmotic coeffi cients for 2–2 electrolytes // J. Solution Chem. 1974. Vol. 3, № 7. P. 539‒546.

12. Pitzer K. S., Kim J. J. Thermodynamics of electrolytes. IV. Activity and osmotic coeffi cients for mixed electrolytes // J. Am. Chem. Soc. 1974. Vol. 96, № 18. P. 5701‒5707.

13. Peres A. M., Macedo E. A. Thermodynamic properties of sugars in aqueous solutions: correlation and prediction using a modifi ed UNIQUAC model // Fluid Phase Equil. 1996. Vol. 123, № 1‒2. P. 71‒95.

14. Larsen B. L., Rasmussen P., Fredenslund A. A modifi ed UNIFAC group-contribution model for prediction of phase equilibria and heats of mixing // Ind. Eng. Chem. Res. 1987. Vol. 26, № 11. Р. 2274‒2286.

 15. Olaya M. M., Marcilla A., Serrano M. D., Botella A., Reyes-Labarta J. A. Simultaneous Correlation of LiquidLiquid, Liquid-Solid, and Liquid-Liquid-Solid Equilibrium Data for Water + Organic Solvent + Salt Ternary Systems. Anhydrous Solid Phase // Ind. Eng. Chem. Res. 2007. Vol. 46. P. 7030‒7037.

16. Marcilla A., Reyes-Labarta J. A., Olaya Maria del Mar, Serrano Maria D. Simultaneous Correlation of LiquidLiquid, Liquid-Solid, and Liquid-Liquid-Solid Equilibrium Data for Water + Organic Solvent + Salt Ternary Systems: Hydrated Solid Phase Formation // Ind. Eng. Chem. Res. 2008. Vol. 47. P. 2100‒2108.

17. Ginnings P. M., Chen Z. T. Ternary systems: water, isopropanol and salts at 25o // J. Am. Chem. Soc. 1931. Vol. 53, № 10. P. 3765‒3769.

18. Ferner S. W., Mellon M. G. Аnalytical uses of 2-propanol // Ind. Eng. Chem., Anal. Ed. 1934. Vol. 6, № 5. P. 345‒348.

19. Gomis V., Ruiz F., Vera G. De, Lopez E., Saquete M. D. Liquid-liquid-solid equilibria for the ternary systems water-sodium chloride or potassium chloride - 1-propanol or 2-propanol // Fluid Phase Equilibria. 1994. Vol. 98, № 1‒2. P. 141‒147.

20. Gomis V., Ruiz F., Boluda N., Saqueto M. D. The infl uence of temperature on the liquid – liquid – solid equilibrium of the ternary system water – potassium chloride – 2 – propanol // Fluid Phase Equilibria. 1997. Vol. 130, № 1‒2. P. 223‒229.

21. Hu M. C., Zhai Q. G., Liu Z. H., Xia S. P. Liquid-liquid and solid-liquid equilibrium of the ternary system ethanol + cesium sulfate + water at (10, 30, and 50)° C // J. Chem. Eng. Data. 2003. Vol. 48. P. 1561‒1564.

 22. Gomis V., Ruiz F., Asensi J. C., Cayvela P. Liquid-liquidsolid equilibria for the ternary systems water-lithium chloride-1-propanol or 2-propanol at 25° C // Fluid Phase Equilib. 1996. Vol. 119. P. 191‒195. 23. Gomis V., Ruiz F., Vera G. de, Lopez E., Saquete M. D. Liquid-liquid-solid equilibria for the ternary systems water-sodium chloride or potassium chloride-1-propanol or 2-propanol // Fluid Phase Equilib. 1994. Vol. 98. P. 141‒147.

24. Taboada M. E. Liquid-liquid and liquid-solid equilibrium of the 1-propanol + lithium sulfate + water system at 25, 35 and 45°C // Fluid Phase Equilib. 2003. Vol. 204. P. 155‒165.

25. Zafarani-Moattar M. T., Salabat A. Phase Diagrams of Aliphatic Alcohols + Magnesium Sulfate + Water // J. Chem. Eng. Data. 1997. Vol. 42. P. 1241‒1243.

26. Brenner D. K., Anderson E. W., Lynn S., Prausnitz J. M. Liquid-Liquid Equilibria for Saturated Aqueous Solutions of Sodium Sulfate + 1-Propanol, 2-Propanol,or 2-Methylpropan-2 // J. Chem. Eng. Data. 1992. Vol. 37. P. 419‒422.

27. Zafarani-Moattar M. T., Gasemi J. Phase Diagrams of Some Aliphatic Alcohols + Ammonium Dihydrogen Phosphate or Diammonium Hydrogen Phosphate + Water // J. Chem. Eng. Data. 2002. Vol. 47. P. 525‒528.

28. Santis R. de, Marrelli L., Muscetta P. N. Infl uence of Temperature on the Liquid-Liquid Equilibrium of the Water-n-Butyl Alcohol-Sodium Chloride System // J. Chem. Eng. Data. 1976. Vol. 21. P. 324‒327.

29. Ginnincs P. M., Herring E., Webb B. Ternary Systems : Water, Tertiary Butanol and Salts at 25° // J. Am. Chem. Soc. 1933. Vol. 55. P. 875‒878.

30. Hu M., Zhai Q., Jiang Y., Liu Z. Solid-Liquid Phase Equilibria of Some Aliphatic Alcohols + Cesium Sulfate + Water // J. Chem. Eng. Data. 2004. Vol. 49. P. 1070‒1073.

31. Hu M., Zhai Q., Jiang Y., Liu Z. Solid-Liquid Phase Equilibria of Some Aliphatic Alcohols + Cesium Sulfate + Water // J. Chem. Eng. Data. 2004. Vol. 49. P. 1070‒1073. . Hu M., Jin L., Jiang Y., Li S., Zhai Q. Solubility of Cesium Nitrate in Aqueous Alcohol Solutions at (25, 35, and 45) °C // J. Chem. Eng. Data. 2005. Vol. 50. P. 1361‒1364.

32. Hu M., Jin L., Li Shu’ni, Jiang Y. Equilibrium Phase Behavior of Water + Propan-1-ol or Propan-2-ol + Cesium Chloride at (298.15, 308.15, and 318.15) K // J. Chem. Eng. Data. 2005. Vol. 50. P. 2049‒2052.

33. Arzideh S. M., Movagharnejad K., Pirdashti M. Infl uence of the Temperature, Type of Salt, and Alcohol on Phase Diagrams of 2-Propanol + Inorganic Salt Aqueous TwoPhase Systems: Experimental Determination and Correlation // J. Chem. Eng. Data. 2018. Vol. 63. P. 2813‒2824.

34. Katayama H., Sugahara K. Liquid−Liquid Phase Equilibria of the System Ethanol (1) + Water (2) + Tripotassium Citrate (3) // J. Chem. Eng. Data. 2008. Vol. 53. P. 1940‒1943.

35. Othmer D. F., Tobias P. E. Toluene and acetaldehyde systems: tie line correlation; partial pressures of ternary liquid systems and the prediction of tie lines // Ind. Eng. Chem. 1942. Vol. 34. P. 690‒700.

36. Bancroft W. D. Ternary mixtures, III // J. Phys. Chem. 1897. Vol. 1, № 7. Р. 403‒410.

37. Черкасов Д. Г., Ильин К. К., Курский В. Ф. Топологическая трансформация фазовой диаграммы тройной системы нитрат натрия – вода – изопропиловый спирт // Журн. неорг. химии. 2011. Т. 56, № 5. C. 838‒842.

38. Синегубова С. И., Ильин К. К., Черкасов Д. Г., Курский В. Ф., Ткаченко Н. В. Высаливание изопропилового спирта из водных растворов нитратом калия // Журн. прикл. химии. 2004. Т. 77, № 12. С.1945‒1949.

39. Черкасов Д. Г., Курский В. Ф., Синегубова С. И., Ильин К. К. Топологическая трансформация фазовой

диаграммы тройной системы нитрат цезия–вода–изопропиловый спирт // Журн. неорг. химии. 2009. Т. 54, № 6. C. 1032‒1036.

40. Ильин К. К., Черкасов Д. Г., Курский В. Ф. Сравнительная характеристика высаливающего действия нитратов щелочных металлов на двойную систему вода–изопропиловый спирт // Журн. неорг. химии. 2011. Т. 56, № 10. C. 1750‒1753.

41. Синегубова С. И., Черкасов Д. Г., Ильин К.К. Высаливание н.пропилового спирта из водных растворов нитратом калия // Журн. прикл. химии. 2005. Т. 78, № 3. С. 398‒402.

42. Ильин К. К., Черкасов Д. Г., Якушев С. А. Политермическое исследование высаливания изопропилового спирта из водных растворов хлоридом и бромидом калия // Журн. общ. химии. 1998. T. 68, № 2. C. 250‒256.

 43. Il’in K. K., Cherkasov D. G. Solid–Liquid and Solid– Liquid–Liquid Equilibria in the KI+H2O+i-C3H7OH Ternary System within 10–120°C // Chem. Eng. Commun. 2016. Vol. 203, iss. 5. P. 642‒648.DOI: https://doi.org/10.1080/00986445.2015.1076802.

 44. Snell J. F. Potassium chlorid in aqueous acetone // J. Phys. Chem. 1898. Vol. 2, № 8. P. 457‒491.

 45. Thompson A. R., Molstad M. C. Solubility and Density Isotherms – Potassium and Ammonium Nitrates in Isopropanol Solutions // Ind. Eng. Chem. 1945. Vol. 37, № 12. P. 1244‒1248.

 46. Варламова Т. М., Герасимова Г. В., Антонова Е. В., Голубничева Е. М. Растворимость иодида калия в водно-спиртовых смесях // Химические науки-2006 : сб. науч. тр. Вып. 3. Саратов : Научная книга, 2006. С. 32‒35.

Полный текст в формате PDF (на русском языке):