Мембраны физические свойства

В зависимости от температуры и состава мембраны могут существовать в различных физических фазах. При понижении температуры мембраны обнаруживают свойства твердых тел, при повышении температуры они переходят в жидкокристаллическое состояние, которое характеризуется большей подвижностью молекул в плоскости мембраны. В жидкокристаллическом состоянии найдено, что коэффициенты латеральной диффузии почти так же высоки, как и в воде. Как правило, в таком состоянии находятся биологически активные мембраны при физиологических условиях. Ограничение движения в одной плоскости приводит к тому, что в спектрах ЯМР наблюдаются [c.156]

В работе /5/ мембраной называют материал или устройство, которое ведет себя как физический барьер между двумя жидкими фазами, допускающий определенные обменные процессы. На основе различий в видимой структуре ионообменных мембран их подразделяют на гомогенные и гетерогенные /1/. Гетерогенные мембраны состоят более чем из одного материала. Типичные гетерогенные мембраны получают путем размалывания ионообменных зерен и смешивания ионообменного материала со связующим. Эта смесь отпивается или раскатывается на специальную ткань, которая придает мембране прочность и устойчивость к деформациям. Гомогенные мембраны имеют однородную структуру (исключая молекулярный уровень), и их физические свойства в различных точках одинаковы. [c.30]

Нефтезаводские газы, подлежащие разделению, представляют собой смесь углеводородов с водородом. Основные физические константы водорода и газообразных углеводородов приведены в табл. 12. Водород из этих газов вьщеляют методами глубокого охлаждения, абсорбцией, адсорбцией, диффузией через мембраны с избирательной проницаемостью для водорода. Метод глубокого охлаждения нашел промышленное применение для выделения Нз из водородсодержащих газов. Для получения водорода высокой степени чистоты используют метод короткоцикловой адсорбции на цеолитах. Водород очень высокой степени чистоты в небольших количествах получают диффузией через мембраны из сплавов палладия, проницаемых для водорода, но непроницаемых для других газов и паров. Разрабатываются и полимерные мембраны, обладающие аналогичными свойствами, Метод абсорбции углеводородами с последующей ректификацией, особенно при пониженной температуре, может быть также использован для концентрирования водорода. Этот процесс имеет место в системах гидроочистки (см, стр, 20). [c.42]

Решение задачи обратноосмотического разделения состоит в получении выражения для коэффициента селективности ф исходя из физических свойств системы мембрана — раствор и внешних условий скорости течения и, температуры и интенсивности перемешивания раствора на входе в мембрану, способа сбора вытекающего раствора. Дальнейшее рассмотрение теории обратного осмоса будет вестись на основе развитого в наших работах подхода [28—30], включающего как частные случаи многие из полученных ранее решений [24—27]. [c.300]

Если растворимое вещество, например сахар, привести в соприкосновение с водой, оно диспергируется в жидкости, образуя физически гомогенный раствор, свойства которого указывают на то, что сахар разбился в жидкости на отдельные молекулы. Если тонко измельченный кварц внести в воду, он также диспергируется в жидкости. Но в этом случае, в противоположность сахару, ничто не указывает на то, что после соприкосновения с водой частицы кварца испытывают дальнейшее диспергирование. Частицы кварца в суспензии сохраняют все свои физические свойства, в, то время как диспергированные частицы сахара получают свойства, резко отличающиеся от свойств твердого тепа, например значительно увеличенную способность к диффузии через мембраны с малой проницаемостью . [c.107]

Поскольку ионообменные зерна и мембраны изготовляются из ионообменных смол, они обладают аналогичными химическими и физическими свойствами. Однако многие аспекты ионного обмена, важные для мембран, не имеют отношения к зернам, и наоборот. Принципы ионного обмена здесь обсуждаются в основном в той мере, в какой они относятся к электромембранным процессам. [c.30]

Они изготавливаются из различных как пористых, так и непористых органических (полимерные пленки, трубки, волокна) и неорганических (металлические, керамические, стеклянные) материалов. Это связано с тем, что универсальных мембран не существует. Поэтому для разделения веществ в различных физических и химических средах в многочисленных отраслях народного хозяйства требуется применять мембраны самого разного химического состава и физических свойств. Мембраны могут быть классифицированы по различным признакам, взаимосвязанным между собой, а именно по природе (естественные, синтетические, органические, неорганические и т. д.), по структуре (пористые, макро- и микропористые, непористые, кристаллические, аморфные, полимерные и т. д.), по применению (газофазные системы, системы газ—жидкость, жидкость—жидкость, газ—твердое тело и т. п.), по механизму действия (адсорбционные, диффузионные, ионообменные и т. п.). [c.237]

Толщина слоя воды на других границах, например на границе раздела мембрана — раствор, будет меняться в зависимости от изменения химической природы растворенного вещества и границы раздела (см. гл. 4). В том случае, когда на границе раздела содержатся поры, диаметр которых (1 21 (рис. 2 28), приложенное давление, превышающее осмотическое, будет вызывать проникновение слоя чистой воды через мембрану, не пропуская более концентрированный раствор соли. Достоинство этой модели заключается в ее способности отражать свойства как раствора, так и химические и физические свойства мембраны. Вариации значений проницаемости и селективности могут быть объяснены существованием пор различных размеров. В действительности, как теперь предполагают, существует два вида распределения пор по размерам многочисленные малые поры размером, приблизительно равным 2( ( 10 А), что характерно, очевидно, для идеальных мембран, и случайные большие поры ( 100 А), которые обусловлены наличием дефектов в поверхностном слое асимметричных мембран (см. гл. 7). [c.68]

Поведение воды в мембранах и на их поверхности было предметом широкого обсуждения. Существуют два противоположных мнения приверженцы феноменологического подхода с неохотой принимают идею о существовании какого-либо дальнего порядка у воды вблизи межфазных границ, а приверженцы структурного подхода верят в существование значительных количеств связанной воды. На присутствие связанной воды указывают всякий раз, когда физические свойства суспензии полимера не могут быть без труда объяснены свойствами макромолекул и свойствами среды, в которой образуется суспензия. Эту концепцию можно также распространить на гель-мембраны, т. е. на трехмерные структуры, которые не удается растворить ни одним из существующих способов. [c.176]

Значение черных липидных мембран не в том, что они существуют в природе, а в том, что они представляют собой воспроизводимый прототип нормального липидного бислоя. Таким образом, они выполняют роль удобной модели для исследования физических свойств и явления пассивного транспорта для части идеализированного липидного бислоя биомембран. Черные липидные мембраны готовят, покрывая гидрофобную перегородку (содержащую отверстие и разделяющую два водных раствора) раствором липида в органическом растворителе (рис. 10.5). Первоначальный слой оказывается толстым и серым. В течение нескольких минут происходит утонение слоя до 40 А, что дает интерференционную картину, которая в конце концов превращается в черную. [c.330]

Само собой разумеется, что перечисленные процессы часто могут протекать одновременно в любых сочетаниях. Если под влиянием среды происходит только диффузия без набухания или химической реакции, то физические свойства материала внешне не изменяются. Пластический материал перестает выполнять свои функции только в том случае, если требуется разделить две среды, например когда он должен служить в качестве мембраны. Набухание уже проявляется в увеличении объема и изменении механических, электрических или оптических свойств. Хи.мическая реакция между пластическим материалом или его примесями и средой приводит к изменениям механических и электрических свойств и к изменению внешнего вида или размеров материала. Одновременно изменяется внешний вид и состав среды. Например, при действии концентрированной серной кислоты ка поливинилхлорид при 60°С образец чернеет, а его поверхности образуются вздутия и одновременно чернеет и мутнеет кислота. Аналитически можно определить увеличение содержания ионов хлора в использованной кислоте. [c.169]

Влияние физических свойств компонентов раствора остается тем же, что и в модели 1. На рис. П-53, б показано распределение концентраций компонентов раствора по толщине мембраны для этого случая. [c.190]

Мембраны. Важными свойствами ионообменных мембран являются высокая селективность для отдельных катионов или анионов, высокая проводимость, физическая и химическая устойчивость при условиях их применения. [c.257]

В отношении разнообразия объектов исследования биофизика — одна из наиболее широких биологических дисциплин. Биофизики изучают физические свойства и явления на уровне сложных систем (например, организм — среда), отдельных органов, тканей, отдельных клеток, субклеточных структур, таких, например, как биологические мембраны или миофибриллы, на уровне макромолекул, например молекул белков или нуклеиновых кислот, и, наконец, на уровне электронной структуры биологически важных молекул. К области биофизики относят авиационную и космическую биомеханику или действие [c.5]

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МЕМБРАНЫ КАК ФАЗЫ [c.108]

Важнейшим физическим свойством двухцепочечных амфифильных молекул является их склонность образовывать двойные слои в водных дисперсиях, имеющие вид отдельных пузырьков или ламеллярных (пластинчатых) структур. Такие структуры изображены на рис. 4.12 амфифильные молекулы в них объединяются так, что полярные головки контактируют с водной фазой, а углеводородные хвосты собираются вместе, образуя безводную фазу. Бислой играет роль мембраны, отделяя содержимое пузырька от внешней среды. Ясно, что толщина бислоя зависит от длины и жесткости углеводородных липидных хвостов. [c.218]

Непористые мембраны используются для осуществления молекулярного разделения веществ. Химическая природа и морфология материала мембраны, степень взаимодействия между полимером и пенетрантом, а не только молекулярная масса или размер молекул разделяемых веществ являются важнейшими факторами, которые следует принимать во внимание в этих случаях. Транспорт через непористые мембраны протекает по механизму растворения и (или) диффузии, поэтому разделение происходит благодаря различиям в растворимости и (или) скорости диффузии. Поэтому мембраны этого типа не могут быть охарактеризованы с помощью методов, описанных в предыдущем разделе, в которых преимущественно определяются размер пор или распределение пор по размерам в мембране. В данном случае гораздо важнее изучение физических свойств полимера, обусловленных его химической структурой. В связи с этим ниже будут рассмотрены методы изучения а) проницаемости б) других физических свойств, а также в) определение толщины рабочего слоя г) методы анализа поверхности. [c.194]

Как уже отмечалось, важные физические свойства полимерных материалов мембран, например, температура стеклования, кристалличность, плотность и т. д., могут быть определены с использованием разнообразных методов. Рассмотрим некоторые из них, чтобы получить лучшее представление о процессе массопереноса через непористые полимерные пленки и мембраны. [c.198]

При понижении температуры изменяются физические свойства липидного бислоя мембран мембрана сжимается, существенно уменьшается ее площадь, увеличивается толщина, снижается гидрофобное взаимодействие и усиливается электростатическое. Все это приводит к высвобождению периферических мембранных белков из мембраны, изменению структуры интегральных [c.183]

Благодаря инвагинациям плазматическая мембрана может образовывать единое целое с протяженными каналами, которые вводят окружающую среду далеко внутрь клетки и участвуют в формировании пространства между внутренней и внешней мембранами ядра. Эта система каналов находится в постоянной взаимосвязи с внеклеточным окружением. Некоторые другие внутриклеточные мембранные структуры (эндоплазматическая сеть) обладают общими с плазматической мембраной основными физическими свойствами. Микроворсинки (многочисленные, очень маленькие инвагинации) наблюдаются в мембранах клеток почечных канальцев (обращены в просвет канальца), в кишечном эпителии (обращены в просвет кишки) и в печени (обращены в желчные протоки). [c.370]

Цель настоящей главы — изложить методы определения физических свойств мембранных фильтров и показать, как выбрать подходящую мембрану для применения в тех или иных целях. Кроме того, мы обсудим некоторые вопросы, связанные с химическими свойствами мембран и их химической совместимостью с фильтруемыми растворами, а также отдельные физические и биологические методы, применяя которые можно получить характеристики той или иной мембраны. Мы надеемся, что настоящая глава даст достаточную информацию, чтобы читатель мог легче ориентироваться в рекламной литературе по мембранам. [c.68]

Другим важным физическим свойством мембранных фильтров является их способность сохранять одинаковым диаметр пор по глубине мембраны. Мембраны, у которых по их глубине диаметры пор сохраняются примерно одинаковыми, называются изотропными и, наоборот, мембраны с изменяющимися по глубине диаметрами пор — анизотропными. Простым методом установления степени анизотропности мембраны является ее фитильное испытание. Метод состоит в том, что наполненный чернилами капилляр-перо приводят в соприкосновение с какой-либо стороной мембраны и чернилам дают возможность протечь в мембрану. Круглые пятна неравного диаметра на разных сторонах мембраны указывают на ее анизотропность, тогда как в случае ее изотропности чернильные пятна будут иметь одинаковые размеры. Степень анизотропности (СА) мембраны опре- [c.86]

Для того чтобы быть уверенным в том, что мембранные фильтры изготовлены правильно и пригодны для тех или иных целей, их необходимо подвергнуть специальным испытаниям. Хотя физические свойства мембран и установленные для них стандарты дают точные и воспроизводимые способы определения отклонений от нормы, они не дают нам возможности определить многие весьма тонкие изменения, происходящие в мембране, которые играют важную роль при использовании мембранных фильтров в биологических целях. Поскольку одним из главных применений мембранных фильтров является бактериологический анализ качества воды, когда результаты испытаний носят характер юридического документа, необходимо знать, как могут измениться параметры мембраны в реальных условиях ее применения. Это исключительно сложная область исследований, и в настоящем разделе мы рассмотрим лишь одну не-больщую ее часть. В гл. 10 мы обсудим более подробно методы анализа качества воды. [c.110]

Рассматриваемый процесс может протекать по различным механизмам. В настоящее время считают, что перенос газов (сюда следует отнести влагу, а также пары и газы, обусловливающие запах продукта) через однородные непористые мембраны пз пластических масс осуществляется по диффузионному механизму. В свою очередь, диффузионная проницаемость представляет собой последовательность следующих процессов адсорбция и растворение газа или пара в пограничном слое материала диффузия атомов или молекул газа через пластмассу и выделение газа с обратной стороны материала. Вначале диффузионная проницаемость — нестационарный процесс. С течением времени при постоянстве градиента (перепада) давления по толщине пластмассы устанавливается стационарный поток. Проницаемость пластических масс зависит прежде всего от химических и физических свойств как самих пластмасс, так и проникающих через них газов. [c.104]

Фосфатидилинозит. Это соединение особенно интересно для нейрохимиков. Гидроксильные группы инозита могут быть этерифицированы одной или больщим количеством фосфатных групп. Для молекулы липида, который используется в качестве строительного блока мембраны, это означает увеличение отрицательного заряда, который может повлиять на физические свойства мембраны. Кроме того, способность связывать двухзарядные ионы (Са2+, Mg +) возрастает с увеличением числа [c.40]

Клетка содержит ядро, окруженное двойной мембраной, которая имеет тот же химический состав и физические свойства, что и мембрана клетки. В цитоплазме, окружающей ядро, находятся также небольшие органеллы, образованные мембранами, обнаруживающими подвижность и химический состав, очень близкие к мембране, ограничивающей клетку. Среди этих органелл главными являются митохондрии (в них производится необходимая клеткам энергия), эргастоплазмы (синтез белков) и аппарат Гольджи (упаковка и вынос во внешнюю среду синтезированных материалов). Оптический микроскоп позволяет видеть все эти органеллы и обнаружить, что в живой клетке они претерпевают сильные деформации,. несомненно требующие подвижности их мембран. [c.282]

Мембраны Айоникс ( Айоникс Инк , Кэмбридж, Массачусетс, США) являются гомогенными, армированными, имеют хорошие механические, химические и физические свойства, поставляются только в комплекте с установкой. Мембраны Айоникс поставляются в течение почти 25 лет для 300 установок в мире. [c.17]

Изменения активности некоторых белков коррелируются, как правило, с изменениями ряда физических свойств. Так, изменение формы белковой молекулы можно установить по изменению некоторых гидродинамических характеристик (например, коэффициента трения, инкремента вязкости), по изменению светорассеяния, поверхностных свойств, диффузии через полупроницаемые мембраны и скорости седиментации [90]. Изменения термодинамических свойств (энтальпии и энтропии), объема, растворимости, оптического вращения, поглощения в инфракрасной области, дифракции электронов, а также некоторые другие характеристики, приведенные Каузманом [90], используются для Оцейки изменений формы белковых молекул. Большинство этих измерений было проведено па макромолекулах неизвестной структуры, для которых не была установлена последовательность аминокислотных остатков. В настоящее время благодаря усовершенствованию методов деградации белков, аналитического определения Концевых групп, методов разделения и идентификации отдельных фрагментов можно успешно изучать белки с молекулярным весом порядка 20 ООО. Хотя эта работа еще не достигла молекулярного уровня, тем не менее она дает возможность лучше использовать значения физических констант белковой молекулы известной структуры для объяснения механизма взаимодействия фермента с субстратом. Структура такого белка, как фиброин (белковое вещество натурального шелка), в настоящее время хорошо изучена благодаря сравнению рентгенограммы и ИК-спектров нативного волокна с рентгенограммами [35, 38, 108, 140] и ИК-спектрами [168] небольших фрагментов белка известной структуры, полученных при деградации, а также синтетитегаихпмшнептидо [c.386]

Определены механические свойства Изучены термомеханические свойства продукты охарактеризованы методом щелочного гидролиза Получены полупроницаемые мембраны путем прививки в массе поли-тетрафторэтиленовых пленок Описаны кинетика реакции и физические свойства сополимера [c.80]

Благодаря превосходным физическим свойствам и хорошей растворимости ПК часто использовали как жесткий блок для создания блок-сополимеров с более гибкими мягкими блоками, например полиэтиленгликолями (ПЭГ) [70] и силоксанами [41, 43]. Гибкость цепей блок-сополимеров значительно больше, 4ем гибкость цепей сравнимых ПК гомополимеров. В результате блок-сополимеры имеют лучшую растворимость, которая не снижается при больших значениях М, чем гомополимеры. Добавление только 5% (масс.) ПЭГ 4000 к БФА облегчило синтез высокомолекулярного сополимера ПК-ПЭГ, который используется для отливки микропористых ПК мембран [7]. Такие мембраны выпускались промышленностью в течение ряда лет. С другой стороны, при добавлении от 20 до 40% (масс.) ПЭГ 6000 или 20 000 к БФА были получены гидрофильные полимеры, пригодные для использования в гемодиализных мембранах [76]. Блок-сополимеры поликарбоната и полисилоксана с различными соотношениями жесткого и мягкого блоков сочетают в себе прекрасные пленкообразующие характеристики ПК с высокой газопроницаемостью, которая только в 2 раза ниже газопроницаемости силоксановых гомополимеров. Мембраны в виде плоских пленок и полых волокон исследовали для использования в мембране оксигенаторов крови. [c.145]

Мембраны из чистой целлюлозы используют главным образом в почечном диализе и изготавливают либо экструзией растворов в аммиачном растворе оксида меди ( uoxam) (1), либо гидролизом мембран из АЦ или ТАЦ, полученных из растворов в органических растворителях (5, 8). Растворы целлюлозы в аммиачном растворе экструдируют в виде как полых волокон, так и плоских листов, в водные солевые или щелочные растворы, а затем в водные кислотные и глицериновые. растворы. Глицерин играет роль и пластификатора, и порообразователя, предотвращает чрезмерное уплотнение и кристаллизацию во время сушки. Однако подобные целлюлозные мембраны довольно плотные, с объемом пустот в сухом состоянии —20%. Механические свойства целлюлозных мембран, полученных из растворов (1, 8), почти аналогичны, а в некоторых случаях и превосходят свойства мембран, полученных из раствора (5) (табл. 5.2). Это объясняют главным образом природой порообразователя. Основанием для этого утверждения служит то, что при формовании из раствора (8) с пластификатором ПЭГ 400 вместо непластифицирующего наполнителя изобутирата ацетата сахарозы (ИБАС) получаются АЦ мембраны с физическими свойствами, близкими к свойствам мембран, полученных из раствора (5). [c.204]

Легкость и (или) скорость, с которой можно получить плотные мембраны из расплава полимера, обратно пропорциональны вязкости расплава. Вязкость расплава можно снизить повышением температуры, увеличением скорости сдвига, уменьшением средней молекулярной массы и уширением пика кривой молекулярно-массового распределения. Однако каждый из этих методов снижения вязкости оказывает некоторые отрицательные воздействия на свойства мембран. Повышение температуры приводит к возрастанию деструкции, уменьшение молекулярной массы и ушнрение пика на кривой молекулярно-массового распределения— к образованию в мембране кристаллитов с развернутыми цепями, что отрицательно оказывается на физических свойствах. [c.239]

Предполагали,что токсичность органических галоидопроизводных для нематод является функцией только физических свойств молекулы, температуры кипения или упругости паров [99], растворимости в воде и растворимости в восках или проникновения [35]. Сначала нематоциды отбирали [35] путем определения количества вещества, необходимого для растворения определенного количества холестерина. Этот критерий был выбран вследствие того, что яйца нематод, которые являются наиболее устойчивой стадией в их жизненном цикле, содержат вителли-новую оболочку, дающую некоторые реакции стероидов. Предполагали, что эта оболочка служит барьером для проникновения нематоцидов. Позднее установили, что эта мембрана по своим физическим свойствам совершенно аналогична пчелиному воску, так что вместо растворения холестерина учитывали растворимость воска. Аллилацетон, хотя и не является органическим галоидопроизводным, представляет собой исключение вследствие соответствия, которое имеется между растворимостью в пчелином воске и нематоцидной активностью [168] очевидно, имеются и другие подобные соединения. Вероятно, не существует других токсичных групп, за исключением нитрогруппы. Галоид в органическом галоидопроизводном функционирует как носитель для остальной части молекулы и тем самым обеспечивает проникновение в нематоды, погибающие в результате осаждения коллоидных систем [35]. Большая токсичность бромида по сравнению с соответствующим хлоридом объясняется, по-видимому, его меньшей растворимостью в воде и увеличением растворимости в воске. Наличие двойной связи и положение галоида оказывают влияние на нематоцидную активность только при действии трех физических факторов растворимости в воде, температуры кипения или упругости пара и растворимости в восках [35]. [c.104]

При лечении инфекционных заболеваний применяется п,елый ряд соединений, содержащих нитрогрунны. Эффект от использования препарата заключается обычио не в его влиянии на организм больного, а, скорее, в избирательном действии на находящихся в организме паразитов. Токсичность рассмотренных препаратов — понятие относительное они могут проявлять достаточно общую токсичность по отношению к метаболическим системам, которые в конце концов одинаковы даже у организмов, на первый взгляд совершенно различных. Решающими факторами, определяющими пригодность препарата для терапевтических целей, являются химические и физические свойства, которые могут практически совсем не зависеть от присутствия нитро- или нитрозогрупп. Часто чрезвычайно важными оказываются свойства, определяющие способность лекарственных препаратов проникать через мембраны такими свойствами являются константы диссоциации, полярность, гидрофильный или гидрофобный характер и др. Эти свойства могут, например, определять, будет ли препарат при данном pH проникать в организм кишечных паразитов и не всасываться через стенки кишок больного. [c.202]

Необходимо отметить, что кроме сегрегирующего холестерин проявляет и другое важное влияние на структуру и физические свойства липидного бислоя. Встраивание холестерина в фосфолипидный бислой вызывает как нарушение квазикристал-лической упаковки цепей, так и уменьшение подвижности цепей. Эти эффекты холестерина называют, соответственно, разжижающим и конденсирующим . При температуре, превышающей точку фазового перехода фосфолипида, холестерин уменьшает подвижность углеводородных цепей. При добавлении холестерина площадь молекулы лецитина уменьшается с 0,96 до 0,56 нм . Вот почему высокое содержание холестерина характерно для миелина и плазматических мембран, тогда как внутриклеточные мембраны содержат его в небольших количествах. В плотных миелиновых мембранах фосфолипиды и холестерин содержатся в отношении 1 1, а в менее плотных митохондриальных мембранах это отношение равно 3 1 или 8 1. Этот уплотняющий эффект холестерина максимален в районе цен-фального участка жирнокислотных радикалов и ослабевает в направлении концевых метильных фупп. При температуре ниже точки фазового перехода фосфолипидов холестерин разжижает углеводородную область бислоя. [c.107]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология