Журнал физической химии, 2022, T. 96, № 8, стр. 1222-1224

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Бензол (“ч.д.а.”, 99.6%) выдерживали над натрием и перегоняли. Метанол (“х.ч.”, 99.6%) сушили кипячением в присутствии магния и йода с последующей перегонкой и хранением над молекулярными ситами. Хлорид N-бензилхинолиния синтезировали по следующей методике [1]: смесь хинолина и бензилхлорида нагревали на водяной бане в течение 2 ч, по окончании образовавшийся осадок отфильтровывали, промывали ацетоном и перекристаллизовывали из изопропилового спирта. Температура плавления синтезированного хлорида N-бензилхинолиния 157–158°С (с разложением), что соответствует литературным данным [1]. Перед использованием хинолиниевую соль дополнительно сушили при 75°С в вакууме в течение 2 ч. Смеси метанола, бензола и хинолиниевой соли соответствующих составов готовили гравиметрическим методом, погрешность измерения массы не превышала 1 мг. Парожидкостное равновесие изучали при 101.3 кПа в модифицированном приборе Отмера, использованном нами ранее при определении фазового равновесия и давления пара в двойных и тройных системах, содержащих нитрат тетрабутиламмония [9]. Точность определения температуры 0.05 K (Hewlett-Packard Quartz Thermometer 2804A). Температуру фазового равновесия в системе снимали после 60 минут ее постоянства. Мольные доли растворителей в жидкой ($x_{i}^{'}$, без учета содержания соли) и паровой фазах (y_i) определяли с помощью газовой хроматографии на хроматографе Agilent 7890A (условия: пламенно-ионизационный детектор, капиллярная колонка DB-WAX (30 м × × 0.25 мм × 0.25 мкм); температура испарителя, камеры и детектора 160, 120 и 250°С соответственно. Газ-носитель – аргон, скорость потока 30 см³ мин^–1. Калибровку газового хроматографа проводили по приготовленным гравиметрически смесям метанола и бензола).

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

В таблице 1 и на рисунке 1 приведены экспериментальные данные о парожидкостном равновесии в тройной системе метанол–бензол–хлорид N-бензилхинолиния при 101.3 кПа и различных концентрациях органической соли.

Рис. 1.

Равновесие жидкость–пар в системе метанол (1) – бензол (2) – хлорид N-бензилхинолиния (3) при 101.3 кПа: ${\text{ - }}{\kern 1pt} \diamondsuit {\kern 1pt} {\text{ - }}$, x₃ = 0; ${\text{ - }}{\kern 1pt} \bigcirc {\kern 1pt} {\text{ - }}{\kern 1pt} $, x₃ = 0.15; ${\text{ - }}{\kern 1pt} + {\kern 1pt} {\text{ - }}{\kern 1pt} $, x₃ = 0.25; ${\text{ - }}{\kern 1pt} \blacksquare {\kern 1pt} {\text{ - }}$, x₃ = 0.35. Мольная доля метанола ($x_{i}^{'}$) в пересчете на бессолевую основу. Пунктирная линия приведена для идентификации азеотропной смеси.

Содержание метанола в паровой фазе увеличивается с ростом концентрации хинолиниевой соли в жидкой смеси метанол–бензол. Хлорид N-бензилхинолиния обладает высаливающим эффектом и его добавление приводит к разрушению азетропы в рассматриваемой системе. Как видно из рисунка 1, для разделения азеотропной системы метанол–бензол необходима концентрация хлорида N-бензилхинолиния (в мольных долях) 0.25 и более: при содержании соли 0.25 и 0.35 кривые $x_{i}^{'}$–y₁ расположены выше пунктирной линии на всем их протяжении, что характеризует отсутствие азеотропы. Таким образом, впервые для разделения компонентов азеотропной смеси метанол–бензол был использован хлорид N‑бензилхинолиния, который может быть рекомендован к применению в промышленном процессе экстрактивной дистилляции других азеотропных систем.