Polythermal study of phase behavior and extractive crystallization of salt in the ternary system ammonium sulfate – water – polyethylene glycol-1500

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Аннотация

Phase equilibria and solubility have been studied by the visual polythermal method in mixtures of components in nine sections of the composition triangle in the range of 10–70° C in the ternary system ammonium sulfate – water – polyethyleneglycol-1500 (PEG-1500). The dependence of the compositions of solutions corresponding to the critical solubility points of the stratifi cation region on temperature has been found using the liquid phase volume ratio method. Isothermal phase diagrams of the studied ternary system have been constructed at 10.0, 20.0, 40.0, 50.0 and 70.0°C, the solubility of the components has been determined. It has been found that in the range of 10.0–40.0° C, a triangle of the eutectic state exists on the isothermal diagrams. At all temperatures of the study range, a monotectic triangle with adjacent fi elds of saturated solutions and stratifi cation is realized on the isotherms. The coeffi cients of PEG-1500 distribution between the equilibrium liquid phases of the monotectic state have been calculated. It has been found that ammonium sulfate eff ectively salts out PEG-1500 in the range of 10.0–70.0° C, while the content of the organic component in the aqueous phase is minimal (0.1–0.2 wt.%). Mixtures of the components of the studied system can be recommended for the extraction of hydrophilic molecules without introducing other compounds. It has been found that PEG-1500 exhibits high effi ciency as an ammonium sulfate antisolvent, which allows this salt to be extracted with high yields from unsaturated aqueous solutions at temperatures close to the standard one. With a decrease in temperature and an increase in the content of PEG-1500 in the water-salt mixture, the yield of salt crystals increases. It has been found that for a 38 wt.% ammonium sulfate solution with the introduction of 60 wt.% PEG-1500, the maximum yield of salt crystals (96.4%) has been observed at 30.0° C.

Авторлар туралы

Madina Karagulova

“Nita-Pharm” LLC

3 bldg., 1 Osipov V. I. St., Saratov 410010, Russia

Diana Kirilina

PJSC “Ozon Pharmaceuticals”

304 offi ce, 8 poss., Frunze St., Tolyatti 445051, Russia

Veronika Danilina

Saratov State University

83, Astrakhanskaya str., Saratov, 410012, Russia

Victoria Tsesarenkova

Saratov State University

83, Astrakhanskaya str., Saratov, 410012, Russia

Dmitry Cherkasov

Saratov State University

83, Astrakhanskaya str., Saratov, 410012, Russia

Әдебиет тізімі

  1. Nouri E., Khayati G. A. Review of background and application of ATPSs in protein and enzyme extraction // J. Solution Chem. 2024. Vol. 53, № 10. P. 1–35. https://doi.org/10.1007/s10953-024-01380-w
  2. Chen Y., Liu X., Lu Y., Zhang X. Investigation of gallium partitioning behavior in aqueous two-phase systems containing polyethylene glycol and ammonium sulfate // J. Chem. Eng. Data. 2009. Vol. 54, № 7. P. 2002–2004. https://doi.org/10.1021/je8008446
  3. Bulgariu L., Bulgariu D., Sârghie I., Măluṭan T. Cd (II) extraction in PEG-based two-phase aqueous systems in the presence of iodide ions. Analysis of PEG-rich solid phases // Open Chem. 2007. Vol. 5, № 1. P. 291–302. https://doi.org/10.2478/s11532-006-0048-7
  4. Gao Y. L., Peng Q. H., Li Z. C., Li Y. G. Thermodynamics of ammonium sulfate–polyethylene glycol aqueous two-phase systems. Part1. Experiment and correlation using extended uniquac equation // Fluid Phase Equilib. 1991. Vol. 63, № 1-2. P. 157–171. https://doi.org/10.1016/0378-3812(91)80028-T
  5. Lemos L. R., Rocha Patrício P., Rodrigues G. D., Carvalho R. M. M., Silva M. C. H., Silva, L. H. M. Liquid-liquid equilibrium of aqueous two-phase systems composed of poly (ethylene oxide) 1500 and different electrolytes ((NH4)2SO4, ZnSO4 and K2HPO4): Experimental and correlation // Fluid Phase Equilib. 2011. Vol. 305, № 1. P. 19–24. https://doi.org/10.1016/j.fluid.2011.03.001
  6. Bulgariu L., Bulgariu D. Extraction of gold (III) from chloride media in aqueous polyethylene glycol-based two-phase system // Sep. Purif. Technol. 2011. Vol. 80, № 3. P. 620–625. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2011.06.018
  7. Mokhodoeva O., Rudik I., Shkinev V., Maryutina T. Countercurrent chromatography approach to palladium and platinum separation using aqueous biphasic system // J. Chromatogr. A. 2021. Vol. 1657. P. 578–581. https://doi.org/10.1016/j.chroma.2021.462581
  8. Levina A. V., Fedorova M. I., Zakhodyaeva Y. A., Voshkin A. A. On the interphase distribution of nickel (II) and vanadium (IV) ions in a system based on PEG-1500 // Theor. Found. Chem. Eng. 2023. Vol. 57, № 4. P. 720–724. https://doi.org/10.1134/S0040579523040206
  9. Rosa M. E., Mendes M. S., Belchior D. C., Coutinho J. A., Silva F. A., Freire M. G. Enhancing biomarker detection in human serum for lung cancer diagnosis: Aqueous biphasic systems for simultaneous depletion of high-abundance proteins and efficient extraction of CYFRA 21-1 // Adv. Sample Prep. 2024. Vol. 10. Art. 100116. https://doi.org/10.1016/j.sampre.2024.100116
  10. Nascimento S. S., Santos V. S. V., Watanabe E. O., Souza Ferreira J. Assessment of the purification of phycobiliproteins in cyanobacteria through aqueous two-phase systems with different proportions of PEG/salt // FBP. 2020. Vol. 119. P. 345–349. https://doi.org/10.1016/j.fbp.2019.11.020
  11. González-Amado M., Tavares A. P., Freire M. G., Soto A., Rodríguez O. Recovery of lactose and proteins from cheese whey with poly (ethylene) glycol/sulfate aqueous two-phase systems // Sep. Purif. Technol. 2021. Vol. 255. Art. 117686. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2020.117686
  12. Liu Y., Zhu H., Li S., Ren X., Xu Q., Wang S., Wu X. Solubility of naphthalene in the top phase of polyethylene glycol and ammonium sulfate aqueous two-phase systems // J. Chem. Eng. Data. 2023. Vol. 68, № 8. P. 2045–2054. https://doi.org/10.1021/acs.jced.3c00215
  13. Martins J. P., Carvalho C. P., Silva L. H. M., Coimbra J. S. R., Silva M. C. H., Rodrigues G. D., Minim L. A. Liquid-liquid equilibria of an aqueous two-phase system containing poly(ethylene) glycol 1500 and sulfate salts at different temperatures // J. Chem. Eng. Data. 2008. Vol. 53, № 1. P. 238–241. https://doi.org/10.1021/je700538z
  14. Nemati-Kande E., Azizi Z., Mokarizadeh M. Phase diagrams of PEG 1000, 1500, 2000, 4000, 6000 + lithium citrate + water ATPSs, and the partitioning of salbutamol at T= 298.15 K // Sci. Rep. 2023. Vol. 13, № 1. Art. 1045. https://doi.org/10.1038/s41598-023-28046-9
  15. Zakhodyaeva Y. A., Rudakov D. G., Solov'ev V. O., Voshkin A. A., Timoshenko A. V. Liquid-liquid equilibrium of aqueous two-phase system composed of poly (ethylene oxide) 1500 and sodium nitrate // J. Chem. Eng. Data. 2019. Vol. 64, № 3. P. 1250–1255. https://doi.org/10.1021/acs.jced.8b01138
  16. Fedorova M. I., Zakhodyaeva Y. A., Zinov'eva I. V., Voshkin A. A. Recovery of rare-earth elements from nitrate solutions using polyethylene glycol 1500 // Russ. Chem. Bull. 2020. Vol. 69, № 7. P. 1344–1348. https://doi.org/10.1007/s11172-020-2908-2
  17. Zakhodyaeva Y. A., Zinov'eva I. V., Tokar E. S., Voshkin A. A. Complex extraction of metals in an aqueous two-phase system based on poly (ethylene oxide) 1500 and sodium nitrate // Molecules. 2019. Vol. 24, № 22. P. 1201–1207. https://doi.org/10.3390/molecules24224078
  18. Fedorova M. I., Levina A. V., Zakhodyaeva Y. A., Voshkin A. A. Interphase distribution of V(IV) in the polyethylene glycol 1500–sodium nitrate–water system // Theor. Found. Chem. Eng. 2020. Vol. 54, № 4. P. 604–609. https://doi.org/10.1134/S0040579520040211
  19. Hammer S., Pfennig A., Stumpf M. Liquid-liquid and vapor-liquid equilibria in water + poly (ethylene glycol) + sodium sulfate // J. Chem. Eng. Data. 1994. Vol. 39, № 3. P. 409–413. https://doi.org/10.1021/je00015a002
  20. Pirdashti M., Bozorgzadeh A., Ketabi M., Khoiroh I. Phase equilibria of aqueous mixtures of PEG with formate salt: Effects of pH, type of cation, polymer molecular weight and temperature // Fluid Phase Equilib. 2019. Vol. 485. P. 158–167. https://doi.org/10.1016/j.fluid.2018.12.021
  21. Shahrokhi B., Pirdashti M., Mobalegholeslam P., Rostami A. A. Liquid-liquid equilibrium and physical properties of aqueous mixtures of poly (ethylene glycol) with zinc sulfate at different pH values: Experiment, correlation, and thermodynamic modeling // J. Chem. Eng. Data. 2017. Vol. 62, № 3. P. 1106–1118. https://doi.org/10.1021/acs.jced.6b00950
  22. Carvalho C. P., Coimbra J. S. R., Costa I. A. F., Minim L. A., Maffia M. C., Silva L. H. M. Influence of the temperature and type of salt on the phase equilibrium of PEG 1500 + potassium phosphate and PEG 1500 + sodium citrate aqueous two-phase systems // Quim. Nova. 2008. Vol. 31, № 2. P. 209–213. https://doi.org/10.1590/S0100-40422008000200004
  23. Oliveira R. M., Coimbra J. S. R., Minim L. A., Silva L. H. M., Ferreira Fontes M. P. Liquid-liquid equilibria of biphasic systems composed of sodium citrate + polyethylene (glycol) 1500 or 4000 at different temperatures // J. Chem. Eng. Data. 2008. Vol. 53, № 4. P. 895–899. https://doi.org/10.1021/je7004209
  24. Киргинцев А. Н., Трушникова Л. Н., Лаврентьева В. Г. Растворимость неорганических веществ в воде : справочник. Л. : Химия, 1972. 248 c.
  25. Справочник по растворимости. Бинарные системы / под ред. В. В. Кафарова. М. ; Л. : Изд-во АН СССР, 1963. Т. 1, кн. 1, 2. 1960 с.
  26. Зубарев К. Е., Климова Я. С., Суворова Н. И., Черкасов Д. Г. Диаграмма растворимости двойной системы вода – ПЭГ-1500 в интервале −20–50°C // XII Международное Курнаковское совещание по физико-химическому анализу : сб. статей (Санкт-Петербург, 27–29 сентября 2022 г.). СПб. : С.-Петербургский политехнический университет Петра Великого, 2022. С.116–117. EDN: BILWII
  27. Аносов В. Я., Озерова М. И., Фиалков Ю. Я. Основы физико-химического анализа. М. : Наука, 1976. 503 c.
  28. 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.
  29. Трейбал Р. Жидкостная экстракция. М. : Химия, 1966. 724 с.
  30. Danilina V. V., Klimova Ya. 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. 3271–3282. https://doi.org/10.1134/S0036024424702789

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML
Жүктеу

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».