Мембраны поверхность

Рис. 21-24. Завершающая стадия метаболическою окисления-дыхательная цепь. Все ко.мпоненты цепи собраны па внутренней поверхности внутренней мембраны митохондрии в четыре макромолекулярных комплекса, содержащих цитохромы, флавопротеиды и другие негемиповые железосодержащие белки. Кофермент р, или убихинон, и цитохром с играют роль переносчиков протонов и электронов от одного комплекса к следующему. Восстановление осуществляется путем переноса протонов до тех пор, пока этот процесс не достигнет кофермента Q, после чего оно осуществляется путем переноса электронов, а протоны переходят в раствор. Электроны и протоны снова объединяются в конце цепи, когда кислород восстанавливается до воды. Свободная энергия запасается в молекулах АТФ, образующихся в трех из четырех комплексов.

Анионы раствора не влияют на величину разности электрических потенциалов, так как оии не проникают внутрь стекла. Необходимо отметить еще одну особенность стеклянного электрода. Если по обе стороны тонкой стеклянной мембраны (или пленки) находятся растворы с одинаковой концентрацией то в цепи IV мембранный потенциал должен быть равен нулю. Однако в этом случае всегда наблюдается скачок потенциала, который называется потенциалом асимметрии. Это означает, что на внутренней и внешней поверхностях стеклянного электрода возникают различные по величине потенциалы, что объясняется различием свойств внутренней и внешней поверхностей, возникающим, вероятно, при изготовлении электрода. Поэтому при измерении pH растворов стеклянным электродом необходимо учитывать потенциал асимметрии или определять pH по калибровочной кривой. Для уменьшения потенциала асимметрии стеклянные электроды длительное время выдерживают в воде или в растворе 0,1 и. H I. [c.578]

Транспорт компонента разделяемой газовой смеси через пористую основу мембраны осуществляется одновременно несколькими механизмами переноса, в зависимости от структуры матрицы, свойств веществ и термодинамических параметров процесса. В общем случае движение компонентов смеси может вызываться конвективно-фильтрационным переносом, различного вида скольжениями вдоль поверхности пор, объемной диффузией, баро- и термодиффузией, кнудсеновской диффузией (эффузией), поверхностной диффузией, пленочным течением вследствии градиента расклинивающего давления, капиллярным переносом конденсированной фазы в анизотропных структурах. Вещество в порах скелета мембраны, как показано ранее, может находиться в виде объемной газовой фазы, капиллярной жидкости и адсорбированной пленки. Для каждого из этих состояний возможно несколько механизмов переноса, взаимосвязанных между собой. Не все виды переноса равнозначны по своему вкладу в результирующий поток веществу, поэтому при вычислении коэффициента проницаемости необходимо определить условия, при которых те или иные формы движения вещества являются доминирующими [З, 9, 10, 14—16]. [c.54]

Поверхностные явления играют ключевую роль в мембранных процессах и существенны для всех типов мембран, кроме газодиффузионных. Абсолютные значения коэффициента проницаемости и селективности мембран, температурная и барическая зависимость этих характеристик, во многом определяются закономерностями сорбционного процесса на поверхности и в матрице мембраны. Обычно допускается, что скорость сорбции намного превышает скорость переноса массы и распределение вещества между сорбированной и объемной фазами равновесно. Поэтому ограничимся анализом условий сорбционного равновесия и разделительных характеристик равновесного сорбционного процесса. [c.42]

Выражение (9.43) позволяет высказать предположения о возможном механизме преодоления сил структурного отталкивания в биологических системах в процессе слияния мембран. Известно, что слияние мембран происходит лишь в том случае, когда в растворе, омывающем мембраны, в достаточном количестве присутствуют ионы Са + [430]. Одна из особенностей взаимодействия этих ионов с фосфолипидными бислоями заключается в том, что ионы Са + могут легко связываться с полярными головками фосфолипидных молекул и способны соединять две такие молекулы, образуя между ними кальциевые мостики [430]. Следовательно, адсорбция ионов Са + на поверхности бислоя приводит к стабилизации, цементированию его структуры. Другая особенность связана с тем, что ионы Са +, проникая в область полярных головок бислоя, вытесняют оттуда молекулы воды, т. е. дегидратируют поверхности бислоя [460]. [c.167]

Мембрана представляет собой круглую алюминиевую пластинку, зажатую между уплотнительными прокладками. С наружной стороны мембраны расположен специальный винт. Зазор между острием винта и мембраной должен быть 1—2 мм. Отклонение зазора от этой величины приводит к значительному изменению разрывного давления мембраны. Поверхности внутренних кромок и прокладок, зажимающих мембрану, должны быть без заусенцев. [c.174]

Константа диализа X представляет собой скорость относительного уменьшения концентрации частиц на удельной поверхности мембраны (поверхность мембраны /объем раствора V). Константа диализа зависит от свойств мембраны, от температуры и от свойств веществ, подвергающихся диализу, с молекулярными весами которых она связана следующим соотношением [c.386]

Пусть, кроме того, профиль локального натяжения по толщине мембраны соответствует рис. 2. Таким образом, при растяжении в бислое возникает результирующее, так называемое мембранное натяжение у". Для симметричной бислойной мембраны поверхность натяжения локализована, очевидно, посредине между разделяющими поверхностями 2(1). [c.319]

Искусственные мембраны имеют преимущество по сравнению с естественными, так как их можно готовить с различной и хорошо воспроизводимой проницаемостью. При выборе материала для мембраны часто необходимо принимать во внимание заряд мембраны в том или ином растворителе, который возникает в результате или диссоциации самого вещества мембраны (см. раздел 11.3), или избирательной адсорбции на ней ионов (см. раздел 10.3), илн неравномерного распределения ионов по обе стороны мембраны. Наличие заряда у мембраны иногда может быть причиной коагуляции (см. раздел 9.5) при диализе коллоидных растворов, частицы которых несут заряд, противоположный по знаку заряду мембраны. Поверхность целлофановых и коллодиевых мембран в воде и водных растворах обычно заряжена отрицательно. Белковые мембраны в среде с pH,меньшим изоэлектрической точки белка, заряжены положительно, а в среде с большим pH — отрицательно. [c.497]

Освобождение или адсорбция катионов на мембранной поверхности может запускать фазовые переходы липидов. При определенных физиологических условиях структурные изменения липидов могут вызывать освобождение двухвалентных катионов с поверхности мембраны. Так, при переходе гель — жидкий кристалл с липидной поверхности освобождаются ионы кальция. и стабилизируют организованную структуру, увеличивая температуру фазового перехода, а одновалентные катионы оказывают противоположный эффект. Двухвалентные катионы благоприятствуют гелеобразному, а одновалентные — жидкому состоянию мембраны. Поверхность липидов может рассматриваться как резервуар катионов, который способен регулироваться структурными изменениями. [c.108]

Сырье и водяной пар контактируют в слое никелевого катализатора, расположенного на поверхности трубчатой металлической мембраны, через которую может проникать водород, при мольном соотношении HjO С, равном 2— 4 1, температуре 175—515° С, давлении 1—24 ата и объемной [c.121]

Для липидной мембраны описываемая модель поверхности интерпретируется следующим образом. Полупространство 2<0 [c.151]

Для анализа степени гидратации поверхности (описываемой параметром Ь) необходимо найти решение, аналогичное (9.32) при произвольном Ь. В результате, ограничиваясь случаем нейтральной мембраны в чистой воде, получаем для Р к) следующее выражение [c.165]

F — поверхность мембран в модуле f — безразмерная поверхность мембраны gi —удельная газопроницаемость компонента [c.8]

Рассмотрим особенности кинетики мембранных систем вдали от равновесия, используя одномерную модель процесса [4). Реакционно-диффузионная мембрана представляет собой открытую систему с распределенными реакционными параметрами. На границах этой системы происходит обмен веществом с газовой смесью в напорном и дренажном каналах в каждой точке пространства внутри мембраны (0<гхимические реакции и диффузия реагентов. В реакциях участвуют компоненты разделяемой газовой смеси, вещества матрицы мембраны и промежуточные соединения. Поскольку на граничных поверхностях поддерживаются различные внешние условия, в мембране в любой момент существует распределение концентраций реагентов i(r, т), в общем случае неравновесное. Движущая сила химической реакции — химическое сродство Лг, являясь функцией состава, также оказывается распределенным параметром. [c.29]

Sv—площадь поверхности пор в единице объема пористой мембраны [c.8]

Для мембран первого типа характерно, что матрица исходного материала и компоненты газовой смеси не обладают заметной энергией связи, их взаимодействие ограничено столкновением молекул газа с поверхностью материала мембраны, появление конденсированной фазы разделяемых газов исключено. Химический потенциал компонента смеси является функцией только объемных свойств разделяемой смеси. Влияние свойств матрицы на процесс разделения определяется ее поровой структурой, лимитирующей те или иные виды массопереноса. Примером разделительных систем такого типа являются пористые стекла и достаточно разреженные газовые смеси. [c.13]

Указанное представление процесса сильно идеализировано и ограничено областью малых растворимостей, отсутствием в матрице структурных деформаций при растворении.газа и химических реакций. Если непористые мембраны гетерофазны, а скорость сорбции растворенных газов на поверхности дисперсной фазы конечна, то процессы сорбции и диффузии в мембране протекают в одном масштабе времени, и в системе возможно возникновение локально-неравновесных состояний. [c.16]

Несложно заметить, что несопряженный пассивный перенос и барьерное сопротивление на поверхности мембраны ухудшают реальную степень сопряжения и напротив, при и [c.21]

Граничные условия для компонентов разделяемой газовой смеси задаются их потоками через поверхность мембраны [c.30]

Пористые мембраны представляют гетерогенные системы с весьма развитой поверхностью раздела твердое тело (матрица)— газ. Известно, что состояние газа или жидкости вблизи поверхности раздела фаз отличается от свойств той же среды в большом объеме. Особенности поведения веществ в этой области принято называть поверхностными явлениями. Термодинамически поверхностные явления трактуются как проявление особого вида взаимодействия системы, которое характеризуется уменьшением свободной энергии Гиббса при переходе вещества из объемной в поверхностную фазу. Убыль свободной энергии Гиббса пропорциональна площади поверхности и количественно определяется работой, которую необходимо затратить на образование поверхности или перемещения массы из объема в поверхностный слой в изотермическом процессе. Следовательно, речь идет о существовании потенциала поверхностных сил. [c.42]

Плотность поверхностного потока, отнесенная к внешней поверхности мембраны, определяется соотношением, аналогичным (2.47) [c.60]

В непористых мембранах из-за отсутствия пор в плотном слое резко сокращается количество вещества, адсорбированного поверхностью, решающую роль играет растворимость газов в матрице мембраны. Процесс идет по механизму абсорбции, который условно включает стадии поверхностной сорбции и последующего растворения газа при этом возможна диссоциация молекулы газа или образование нового химического соединения. Таким образом, проникающее вещество и матрица мембраны образуют растворы, которые могут быть однофазными (в высокоэластичных полимерах) или гетерофазными (в полимерах композиционно-неоднородной структуры). Во втором случае необходимо различать дисперсную фазу и дисперсионную среду. В полимерах роль дисперсной фазы играют структурные образования, характеризующиеся периодичностью расположения макромолекул и большой плотностью упаковки. Обычно принимают, что проникающее вещество растворяется и мигрирует только в дисперсионной среде, обычно аморфной фазе, обладающей значительной долей свободного объема и большей подвижностью элементов полимерной матрицы. Мембраны, изготовленные из композиционных материалов с наполнителями или армирующими элементами, представляют собой многофазные системы. [c.71]

Расчетные соотношения для коэффициентов диффузии получены на основе представлений об аналогии этих -процессов в пористых и непористых двухфазных мембранах [6]. Дисперсная фаза в виде кристаллитов и других плотных структурных образований играет ту же роль, что непроницаемый скелет пористой мембраны — на межфазной поверхности возможна сорбция растворенного газа из дисперсионной среды форма и распределение плотных включений в матрице оказывают влияние на скорость переноса массы. [c.80]

Обсуждаются [14] возможности управления проницаемостью полимерных мембран за счет модификации поверхности мембранной матрицы веществом иной природы. Повышение газопроницаемости модифицированной мембраны является следствием изменения механизма сорбции на межфазной границе и реализацией в этой области режима неравновесного массопереноса. Коэффициенты диффузии растворенного газа в матрице мембраны (вдали от границ) остаются неизменными при поверхностной модификации. [c.113]

Явления адсорбции имеют большое биологическое значение, В организме имеется огромное количество поверхностей, на которых идут адсорбционные процессы. Это, во-первых, поверхности раздела между организмом и средой, затем поверхности стенок сосудов, разнообразнейшие мембраны, поверхности клеток, поверхности ядер, поверхности вакуолей и, наконец, поверхности коллоидны) частиц протоплазмы. На всех этих поверхностях в процессе обмена веществ могут адсорбироваться различные вещества. Если учест огромную суммарную поверхность в организме, то будет понятие и огромная роль адсорбции в нем. [c.260]

До 1960 г. были известны только изотропные или слабоанизотропные фазоинверсионные мембраны. В настоящее время широкое применение получили два типа мембран, негомогенных по толщине анизотропные и мембраны, поверхность которых покрыта барьерным слоем. Покрытой поверхностным барьерным слоем, или асимметричной, является структура, в которой Тонкий (0,1—Ю,25 мкм) плотный поверхностный слой связывается в единое целое последовательно с толстым ( 100 мкм) пористым слоем. Поверхностный барьерный слой определяет и проницаемость, и селективность мембраны, тогда как пористый выполняет в основном роль подложки для поверхностного слоя. [c.265]

Проникновение через цитоплазматические мембраны. Поверхность плазмалеммы (эктопласта) in vivo имеет выступы и влагалища и находится в динамическом состоянии. Любые соединения, за исключением молекул воды, прежде чем достичь протопласта, должны абсорбироваться плазмалеммой. Согласно гипотезе Карриер [32, 58], в результате метаболических реакций пространства между липопротеиновыми молекулами увеличиваются, конфигурация мембраны изменяется, и вследствие [c.204]

В интактных митохондриях дыхательная цепь относительно недоступна для экспериментального анализа Однако путем обработки митохондрий ультразвуком можно получить функционально активные субмитохондриальные частицы - обрывки крист, замкнувшиеся в маленькие пузырьки около 100 нм в диаметре (рис. 7-23). При использовании метода негативного контрастирования на электронных микрофотографиях субмитохондриальных частиц видно, что их наружная поверхность усеяна крошечными шариками, прикрепленными к мембране с помощью ножки (рис. 7-24). В интактных митохондриях эти грибовидные структуры локализованы на внутренней (обращенной к матриксу) стороне внутренней мембраны. Таким образом, субмитохондриальные частипы представляют собой как бы вывернутые наизнанку фрагменты внутренней мембраны поверхности их, ранее обращенные к матриксу, обращены теперь к окружающей среде. В результате на них легко воздействовать теми не проходящими через мембрану веществами, которые в обычных условиях находились в матриксе. При добавлении NADH, ADP и неорганического фосфата эти частицы осуществляют перенос электронов с NADH на О2, сопрягая это окисление с синтезом АТР. Такая бесклеточная система дает возможность вьщелять в функционально активной форме многочисленные белки, ответственные за окислительное фосфорилирование. [c.447]

Для изучения дыхательной цепи, которая в интактных митохондриях малодоступна для экспериментального анализа, митохондрии необходимо было разрушить. Путем обработки митохондрий ультразвуком удалось получить изолированные субмитохондриальные частицы-обрывки крист, замкнувшиеся в пузырьки около 100 нм в диаметре (рис. 9-25). При использовании метода негативного контрастирования на электронных микрофотографиях субмитохондриальных частиц видно, что их наружная поверхность усеяна сферическими выступами диаметром около 9 нм, которые прикреплены к мембране с помощью ножки (рис. 9-26). В интактных митохондриях эти грибовидные структуры-АТР-синтетазные комплексы-находятся на внутренней (обращенной к матриксу) стороне внутренней мембраны. Таким образом, субмитохондриальные частицы представляют собой как бы вьшернутые наизнанку участки внутренней мембраны поверхности их, ранее обращенные к матриксу, обращены теперь к окружающей среде. В результате эти частицы легко досягаемы для метаболитов, которые в нормальных условиях пришлось бы вводить в матрикс. При добавлении NADH, ADP и Pj субмитохондриальные частицы осуществляют перенос электронов с NADH на О2, сопрягая это окисление с синтезом АТР. [c.25]

Наименьшей ячейкой мембранного массообменного устройства является мембранный элемент, состоящий из напбрного и дренажного каналов, разделенных селективно-проницаемой перегородкой. Тип элемента определяется геометрией разделяющей поверхности (плоские, рулонные, трубчатые, волоконные) и организацией движения потоков газа (прямо-и противоточные, с перекрестным током, с рециклом разделяемой смеси и т. д.). Напорный канал элемента плоского типа образован селективно-проницаемыми стенками, ориентированными горизонтально или вертикально. В элементах трубчатого типа напорный канал ограничен внутренней поверхностью одной трубки или наружной поверхностью нескольких соседних трубок. Разделительная перегородка обычно состоит из собственно мембраны, пористой подложки и конструктивных деталей, обеспечивающих механическую прочность и жесткость. Массовые потоки в мембране и пористой подложке ориентированы по нормали к разделяющей поверхности. [c.10]

Одновременно с этим потенциал диффузионной стороны также становится более отрицательным. Такой переход водорода н передача потенциала с поляризационной стороны на диффузионную возможны в том случае, если образующийся в процессе разряда атомарный водород не успевает покинуть поверхность электрода. Его ко1щентрация увеличивается по сравнению с равновесной, и он начинает проникать в глубь палладия, достигая диффузионной стороны мембраны. Появление избыточного водорода на диффузионной стороне сдвигает ее потенциал в отрицательном направлении, что также указывает на медленное протекание рекомбинации. Однако, по Фрумкину, иереиапря-жение водорода на палладии нельзя приписать только замедленности рекомбинации. Если поляризовать мембрану малым током до постоянного значения потенциала, а затем выключить ток, то для каждой из ее сторон получаются различные кривые спада потенциала. На поляризационной стороне непосредственно после выключения тока наблюдается резкое падение перенапряжения, которое затем уменьшается значительно медленнее. На диффузионной стороне проявляется только второй участок, т. е. после выключения тока потенциал постепенно сдвигается к его разновесному значению в данном растворе. Быстрый спад перенапряжения объясняется замедленностью разряда, медленный спад — удалением избыточного водорода. [c.418]

Разрывные предохранительные мембраны М огут быть плоскими и предварительно выпученными, с плоским коническим или линзовым зажимом. Каждая мембрана должна иметь маркировку, которую наносят враской на выпуклую поверхность или на специальную бирку, прикрепленную к мембране. При маркировке указывают номер партии мембран, рабочий диаметр, максимальное избыточное разрушающее давление рабочую температуру и материал. [c.327]

Сырье и водяной пар контактируют в слое никелевого катализатора, расположенного на поверхности трубчатой металлической мембраны, через которую может проникать водород, при мольном соотношении HjO С, равном 2 ч- 4 1, температуре 175—515° С, давлении 1—24 ата и объемной скорости 100—10 000ч . Расстояние между любой точкой катализатора в слое и поверхностью мембраны менее 0,625 см. Газовый поток вводят на катализатор непрерыв- [c.122]

В табл. 2.3 в качестве примера приведены значения коэффициента проницаемости и фактора разделения для пористой мембраны ( Кис1ероге ) с эффективным диаметром пор <( п>=0,03 мкм [20]. Селективностью процесса разделения в пористых мембранах можно управлять не только изменением поровой структуры и режимных параметров процесса Р и Т. В работе [21] исследована проницаемость селективность пористых стекол с модифицированной поверхностью пор. Изменение состояния поверхности проводили этерификацией силанольных групп спиртами (метанолом, этанолом и 1-пропанолом) [c.67]

Модификация поверхности приводила к различному изменению константы Генри и коэффициента поверхностной диффузии для полярных и неполярных газов, в результате существенно изменялась проницаемость и фактор разделения. На рис. 2.9 показан характер изменения коэффициента проницаемости диоксида углерода, пропана, дифторхлорметана СНС1Рг (Н-22)) и 1,2-дихлортетрафторэтана С2С1гр4 (К-114) при полной модифшсации поверхности пористого стекла спиртами (п = = 1—3). Исходное состояние поверхности пористой мембраны (п = 0) принято считать гидрофильным. Селективность процесса извлечения СО2 и СзНе из смеси с фреонами существенно улучшается в мембранах с модифицированной поверхностью. [c.67]

Концентрация С для мембраны из ПВТМС вполне сопоставима со значениями этого параметра для других полимеров, однако малое сродство К ) в процессе адсорбции ЗОг резко уменьшает долю растворенного газа, фиксированного на поверхности дисперсной фазы. Этим также можно объяснить высокую подвижность молекул ЗОг и, следовательно, большую проницаемость мембраны из ПВТМС по этому газу. [c.82]

При больших давлениях энергия активации проницания меняет знак за счет энтальпии сорбции, которая является функцией концентрации растворенного газа [17]. Следует заметить, что система полярного газа SO2 и неполярного полимера ПВТМС характеризуется сравнительно слабым энергетическим взаимодействием и, как следствие, малыми значениями параметров сорбции о и уравнении (3.48) (см. табл. 3.1). При большем сродстве газа и матрицы мембраны, например за счет введения заместителей в полимерную цепь или модификации поверхности полимера, возможно усиление роли сорбции и еше более резкое изменение температурной зависимости проницаемости. [c.91]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология