Известия Саратовского университета. Новая серия.

Серия Химия. Биология. Экология

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

Для цитирования:

Данилина В. В., Зубарев К. Е., Хлопцев Н. О., Черкасов Д. Г. Влияние карбоната лития на растворимость и фазовое поведение двойных систем вода – диизопропиламин и вода – триэтиламин // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Химия. Биология. Экология. 2026. Т. 26, вып. 1. С. 34-46. DOI: 10.18500/1816-9775-2026-26-1-34-46, EDN: ETJXCS

Статья опубликована на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC-BY 4.0).
Полный текст в формате PDF(Ru):
скачать
(загрузок: 24)
Язык публикации: 
русский
Рубрика: 
Химия
Тип статьи: 
Научная статья
УДК: 
544.344.016+536.445:544.344.013-16-14+66.061
DOI: 
10.18500/1816-9775-2026-26-1-34-46
EDN: 
ETJXCS

Влияние карбоната лития на растворимость и фазовое поведение двойных систем вода – диизопропиламин и вода – триэтиламин

Авторы: 
Данилина Вероника Владимировна, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского
Зубарев Кирил Евгеньевич, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского
Хлопцев Никита Олегович, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского
Черкасов Дмитрий Геннадиевич, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского
Аннотация: 

Фазовые равновесия и растворимость изучены визуально-политермическим методом в смесях компонентов по ряду сечений треугольника состава в интервале 10–60°С в тройных системах карбонат лития – вода – диизопропиламин (триэтиламин). Для каждой системы определены температуры образования критической ноды монотектического состояния: в системе стриэтиламином она равна 14.0°С, с диизопропиламином 22.4°С. Изотермические фазовые диаграммы тройной системы карбонат лития – вода – диизопропиламин построены при 15.0, 20.0, 22.4, 25.0, 27.3 и 30°С, определена растворимость компонентов. Установлено, что в интервале 20.0–30.0°С на изотермах существует монотектический треугольник с примыкающими полями насыщенных растворов и расслоения. Установлено, что при введении карбоната лития в водно-аминные смеси происходит понижение НКТР: с 18.3 до 14.0°С для системы вода – триэтиламин и с 27.3 до 22.4°С для системы вода – диизопропиламин. Это указывает на высаливающее действие карбоната лития на смеси компонентов указанных бинарных систем. Оценена эффективность применения триэтиламина в процессеbэкстрактивной кристаллизацииbкарбоната лития. Методом рентгенофлуоресцентного анализа показано, что использование триэтиламина в качестве антирастворителя позволяет значительно снизить содержание ряда примесей (Cu, Ni, Al, S) и полностью удалить некоторые из них (Mn, Cr, Pm). Таким образом, подтверждена принципиальная возможность очистки карбоната лития с помощью экстрактивной кристаллизации.

Ключевые слова: 
фазовая диаграмма
растворимость
экстрактивная кристаллизация
карбонат лития
диизопропиламин
триэтиламин
Список источников: 
  1. Ma Y., Svärd M., Xiao X., Gardner J. M., Olsson R. T., Forsberg K. Precipitation and crystallization used in the production of metal salts for Li-ion battery materials: A review // Metals. 2020. Vol. 10, №12. Art. 1609. https://doi.org/10.3390/met10121609
  2. Choi O. K., Seo J. H., Kim G. S., Hendren Z., Kim G. D., Kim D., Lee J. W. Non-membrane solvent extraction desalination (SED) technology using solubility-switchable amine // J. Hazard. Mater. 2021. Vol. 403. Article ID: 123636. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2020.123636
  3. Zijlema T. G., Geertman R. M., Witkamp G. J., Rosmalen G. M. van, de Graauw J. Antisolvent crystallization as an alternative to evaporative crystallization for the production of sodium chloride // Ind. Eng. Chem. Res. 2000. Vol. 39, №5. P. 1330–1337. https://doi.org/10.1021/ie990221h
  4. McNally J. S., Foo Z. H., Deshmukh A., Orme C. J., Lienhard J. H., Wilson A. D. Solute displacement in the aqueous phase of water–NaCl–organic ternary mixtures relevant to solvent-driven water treatment // RSC Adv. 2020. Vol. 10, №49. P. 29516–29528. https://doi.org/10.1039/D0RA06361D
  5. Du Y., Wang H., Du S., Wang Y., Huang C., Qin Y., Gong J. The liquid–liquid phase separation and crystallization of vanillin in 1-propanol/water solution // Fluid Phase Equilib. 2016. Vol. 409. P. 84–88. https://doi.org/10.1016/j.fluid.2015.09.011
  6. Sun Y., Yan L., Fu H., Xiu Z. Salting-out extraction and crystallization of succinic acid from fermentation broths // Process Biochem. 2014. Vol. 49, №3. P. 506–511. https://doi.org/10.1016/j.procbio.2013.12.016
  7. Stephenson R. M. Mutual solubility of water and aliphatic amines // J. Chem. Eng. Data. 1993. Vol. 38, №4. P. 625–629. https://doi.org/10.1021/je00012a039
  8. Zijlema T. G., Witkamp G. J., Rosmalen G. M. Specific heats and enthalpies of mixing of amine–H2O and amine–H2O–NaCl mixtures // J. Chem. Eng. Data. 1999. Vol. 44, №6. P. 1335–1339. https://doi.org/10.1021/je9900878
  9. Danilina V. V., Klimova Y. S., Il’in K. K., Smotrov M. P., Cherkasov D. G. Physicochemical rationale for the method of extractive crystallization of salts based on the analysis of the phase diagrams of salt–water–amine ternary systems // Russ. J. Phys. Chem. A. 2024. Vol. 98, №14. P. 3273–3284. https://doi.org/10.1134/S0036024424702789
  10. Danilina V. V., Cherkasov D. G., Klimova Y. S., Il’in K. K. Solubility of components, phase equilibria, and extractive salt crystallization in the ternary lithium chloride + water + triethylamine system from T = 293.15 to 363.15 K // J. Chem. Eng. Data. 2025. Vol. 70, №8. P. 3296–3306. https://doi.org/10.1021/acs.jced.5c00191
  11. Черкасов Д. Г., Данилина В. В., Ильин К. К. Фазовые равновесия, критические явления и экстрактивная кристаллизация соли в тройной системе хлорид натрия–вода–диизопропиламин // Журн. неорг. химии. 2021. Т. 66, №6. С. 785–793. https://doi.org/10.31857/S0044457X21060076
  12. Carton A., Bolado S., Marcos M. Liquid−liquid equilibria for aqueous solutions of lithium sulfate or lithium formate and triethylamine or diisopropylamine // J. Chem. Eng. Data. 2000. Vol. 45, №2. P. 260–264. https://doi.org/10.1021/je990235u
  13. Lin C. L., Lee L. S., Tseng H. C. Phase-equilibria for propan-1-ol plus water plus sodium-chloride and plus potassium-chloride and propan-2-ol plus water plus lithium-chloride and plus lithium bromide // J. Chem. Eng. Data. 1993. Vol. 38, №2. P. 306–309. https://doi.org/10.1021/je00010a004
  14. Al-Sahhaf T. A., Kapetanovic E. Salt effects of lithium chloride, sodium bromide, or potassium iodide on liquid–liquid equilibrium in the system water+1-butanol // J. Chem. Eng. Data. 1997. Vol. 42, №1. P. 74–77. https://doi.org/10.1021/je960234r
  15. Gomis Y. V., Ruiz B. F., Boluda B. N., Saquete M. D. Unusual S-shaped binodal curves of the systems water + lithium chloride + 1-butanol or 2-butanol or 2-methyl-1-propanol // Fluid Phase Equilib. 1999. Vol. 155, №2. P. 241–249. https://doi.org/10.1016/S0378-3812(99)00008-4
  16. Gomis V., Ruiz F., Boluda N., Saquete M. D. Unusual S-shaped binodal curves of the system water + lithium chloride + 2-methyl-2-propanol // J. Chem. Eng. Data. 2008. Vol. 53, №12. P. 2851–2853. https://doi.org/10.1021/je800588p
  17. Киргинцев А. Н., Трушникова Л. Н., Лаврентьева Л. Г. Растворимость неорганических веществ в воде. Л. : Химия, 1972. 248 с.
  18. Miller R. R., Smith S. H., Williams D. D. Solubility of lithium carbonate at elevated temperatures // J. Chem. Eng. Data. 1971. Vol. 16, №1. P. 74–75. https://doi.org/10.1021/je60048a022
  19. Davison R. R., Smith W. H., Hood D. W. Structure and amine–water solubility in desalination by solvent extraction // J. Chem. Eng. Data. 1960. Vol. 5, №4. P. 420–423. https://doi.org/10.1021/je60008a005
  20. Davison R. R. Vapor–liquid equilibria of water–diisopropylamine and water–di-n-propylamine // J. Chem. Eng. Data. 1968. Vol. 13, №3. P. 348–351. https://doi.org/10.1021/je60038a013
  21. Мохонова И. Д., Черкасов Д. Г. Взаимная растворимость компонентов двойной системы вода–диизопропиламин // Современные проблемы теоретической и экспериментальной химии : межвуз. сб. науч. тр. IX Всерос. конф. молодых ученых c междунар. участием. Саратов : Изд-во «КУБиК», 2013. С. 10–12.
  22. Рогачева Л. В., Остапенко Г. М., Никурашина Н. И. Изотермическое исследование высаливания водно-триэтиламиновых смесей // Журн. прикл. химии. 1979. Т. 52, №3. С. 697–700.
  23. Meerburg P. A. Beitrag zur Kenntnis der Gleichgewichte in Systemen dreier Komponenten, wobei zwei flüssige Schichten auftreten können // Z. Phys. Chem. 1902. Vol. 40. P. 641–688.
  24. Князькова Т. В. Равновесие бинарных систем амин–вода // Укр. хим. журн. 1976. Т. 42, №8. С. 879–882.
  25. Ishiguro T., Ikushima M., Koga N., Yagyu M. Equilibria of the systems of amine–water–caustic alkali. II. Mutual solubilities of triethylamine–H2O–NaOH and triethylamine–H2O–KOH systems // J. Pharm. Soc. Japan. 1955. Vol. 75, №2. P. 188–192.
  26. Copp J. L. Thermodynamics of binary systems containing amines. Part 2 // Trans. Faraday Soc. 1955. Vol. 51, №8. P. 1056–1061.
  27. Copp J. L., Everett D. H. Thermodynamics of binary systems containing amines. Part 3. Correlation of Thermodynamic Functions and Phase Diagrams // Trans. Faraday Soc. 1957. Vol. 53, №1. P. 9–18.
  28. Kartzmark E. M. System triethylamine–water: The equilibrium diagram and some physical properties // Canad. J. Chem. 1967. Vol. 45, №10. P. 1089–1091. https://doi.org/10.1139/v67-183
  29. Thangavel S. Studies in triethylamine–water. Part IV. Predicting the solubilities of triethylamine and water // J. Indian Chem. Soc. 1982. Vol. 59, №9. P. 1044–1046.
  30. Кричевский И. Р., Хазанова Н. Е., Светлова Г. М. Общее давление пара над растворами триэтиламин–вода в критической области // Журн. физ. химии. 1960. Т. 34, №10. С. 2160–2166.
  31. Letcher T. M., Spiteri W. Excess molar volumes of (triethylamine + water) at temperature close to the lower critical solution temperature // J. Chem. Thermodyn. 1983. Vol. 15, №10. P. 965–970. https://doi.org/10.1016/0021-9614(83)90130-1
  32. Николаев А. В., Яковлев И. И. Клатратообразование и физико-химический анализ экстракционных систем. Новосибирск : Наука. Сиб. отд-ние, 1975. 191 с.
  33. Rothmund V. Die gegenseitige Löslichkeit von Flüssigkeiten und der kritische Lösungspunkt // Z. Phys. Chem. 1898. Vol. 26. P. 433–492.
  34. Черкасов Д. Г., Ильин К. К. Политермическое исследование высаливания триэтиламина из водных растворов нитратом натрия // Журн. прикл. химии. 2011. Т. 84, №3. С. 396–402.
  35. Лабораторная техника органической химии / под ред. Б. Кейла. М. : Мир, 1966. 751 с.
  36. Химическая энциклопедия : в 5 т. / гл. ред. И. Л. Кнунянц. М. : Сов. энциклопедия, 1988–1998. Т. 1–5.
  37. Аносов В. Я., Озерова М. И., Фиалков Ю. Я. Основы физико-химического анализа. М. : Наука, 1976. 503 с.
  38. 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.
  39. Справочник по растворимости. Бинарные системы / под ред. В. В. Кафарова. М. ; Л. : АН СССР, 1963. Т. 1, кн. 1, 2. 1960 с.
Поступила в редакцию: 
20.11.2025
Принята к публикации: 
02.12.2025
Опубликована: 
31.03.2026
Краткое содержание:
скачать
(загрузок: 19)