Проведено комплексное исследование, посвященное теоретическому и практическому совершенствованию методов химической очистки веществ. Основу работы составляет задача увеличения эффективности разделения за счет целенаправленного химического превращения примесей, которое коренным образом меняет их свойства и позволяет легче удалить их на последующей физико-химической стадии. Несмотря на широкое практическое применение, в литературе практически отсутствуют фундаментальные работы по математическому моделированию таких процессов. В связи с этим основными направлениями исследований, изложенных в статье, стали разработка новых методов анализа реакционного механизма и химической формы примеси, а также создание кинетических моделей, адекватно описывающих изменение механизма химического превращения при переходе из области макро- в область микроконцентраций. В работе детально представлен разработанный авторами статистический метод идентификации механизма реакции по равновесным данным. Метод основан на гипотезе постоянства константы равновесия. На примере очистки вторичного бутилата алюминия от примесей железа муравьиной кислотой продемонстрировано, как из трех возможных форм примеси статистически обоснованно выбирается наиболее вероятная, что позволяет существенно сократить объем трудоемких экспериментальных исследований. Вторая часть статьи посвящена анализу кинетических данных процессов очистки. Экспериментально установлено и теоретически обосновано ключевое явление: при достижении определенной граничной концентрации примеси наблюдается скачкообразное изменение кинетических параметров. Это свидетельствует о смене лимитирующей стадии или реакционного механизма, что, часто связано с изменением степени ассоциации реагентов или с началом образования пространственных полимерных структур. Предложенные кинетические модели, учитывающие этот переход, позволяют более точно описывать и оптимизировать процессы глубокой очистки, что имеет важное прикладное значение для производств, требующих ультрачистых материалов.
A comprehensive study was conducted on the theoretical and practical improvement of chemical purification methods for substances. The core of the work is the goal of increasing separation efficiency through targeted chemical transformation of impurities, which fundamentally alters their properties and facilitates their removal at a subsequent physicochemical stage. Despite their widespread practical application, fundamental studies on the mathematical modeling of such processes are virtually absent in the literature. Therefore, the main areas of research outlined in this article include the development of new methods for analyzing the reaction mechanism and chemical form of impurities, as well as the creation of kinetic models that adequately describe the change in the chemical transformation mechanism upon transition from macro- to microconcentrations. The paper presents in detail a statistical method developed by the authors for identifying the reaction mechanism using equilibrium data. The method is based on the hypothesis of a constant equilibrium constant. Using the example of recycled aluminum butoxide purification from iron impurities using formic acid, this paper demonstrates how the most probable impurity is statistically selected from three possible forms, significantly reducing the amount of labor-intensive experimental studies. The second part of the article is devoted to the analysis of kinetic data from the purification processes. A key phenomenon was experimentally established and theoretically substantiated: when a certain threshold impurity concentration is reached, a sudden change in kinetic parameters is observed. This indicates a change in the rate-limiting step or reaction mechanism, which is often associated with a change in the degree of reagent association or the onset of the formation of spatial polymer structures. The proposed kinetic models, which take this transition into account, allow for a more accurate description and optimization of deep purification processes, which has important practical implications for industries requiring ultra-pure materials.