Гелий мембрану

Известно много методов для иммобилизации клеток включение в различные гели, например, в полиакриламидный гель, агар, в мембраны из поливинилового спирта или фоточувствительных полимеров, в белковые мембраны, сшитые диальдегидом крахмала адсорбция на различных целлюлозах и крупнопористой керамике ковалентное связывание с активированным силикагелем. [c.166]

Изменения температуры сильно влияют на проведение гиперфильтрации, так же как и на другие мембранные процессы. Повышается скорость движения молекул растворителя и растворенного вещества при уменьшении взаимодействий между ними мембранная структура может испытывать изменения на молекулярном, надмолекулярном и коллоидном уровнях. Полный эффект увеличения температуры (особенно сверх Гс) проявляется в уменьшении содержания воды в геле мембраны (см. гл. 7). Взаимодействия в системах мембрана — раствор и мембрана — растворенное вещество также зависят от температуры. Необходимо отметить, однако, что растворимость с увеличением температуры может и увеличиваться, и уменьшаться. Для веществ, растворимость которых уменьшается с повышением температуры (например, неконденсируемые газы), отмечено ослабление взаимодействий при повышении температуры. [c.74]

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]

Механические методы иммобилизации основаны на включении микробных клеток в различные гели, мембраны. [c.94]

Рис, 24. Барьерный электрофорез [1335]. / —столбики геля —мембрана 3— электродные сосуды 4 —электроды. Подробное описание см. в тексте. [c.66]

Для применения иа практике мембраны должны обладать высокой абсолютной проницаемостью для гелия и селективностью, быть химически и физически стабильными, обладать высокой прочностью и не иметь дефектов в виде микропор. Ведутся широкие исследования для разработки и совершенствования мембранной технологии. [c.207]

Кристаллические и, плотные аморфные материалы обычно непригодны для создания мембран. Это обусловлено малой долей свободного объема и большим временем релаксации для процессов перераспределения вакансий и других дефектов структуры, в результате чего резко снижается растворимость газов и скорость миграции растворенного вещества. Равновесные и кинетические свойства подобных систем во многом определяются высокими значениями потенциала межатомного (межмолекулярного) взаимодействия, обычно превышающего средние значения кинетической энергии КьГ этим объясняется малая подвижность структурных элементов. Однако легкие разы типа Нг, Не, Оа, N2 с наиболее низкими значениями параметров (е,/, о, ) парного потенциала молекулярного взаимодействия могут в некоторых плотных матрицах образовывать системы с повышенной растворимостью и удовлетво рительными диффузионными характеристиками. Наиболее перспективны металлические мембраны на основе палладия для извлечения водорода, а также стекла для выделения гелия [8, 10, 19—21]. [c.114]

Более эффективными представляются производительные, хотя и менее селективные, полимерные мембраны. Фактор разделения бинарной смеси гелий — метан у большинства полимеров значительно больше единицы и может достигать высоких значений, вплоть до 150 — у полиэфиримидов (ПЭИ) [54, 55], [c.323]

После осушителя С-4/1 осушенный гелий дожимается до давления не выше 19,0 МПа и при температуре не выше 40 °С подается в масловлагоотделитель Е-15. Масловлагоотделитель Е-15 служит для улавливания масла, унесенного с потоком в случае разрыва мембраны в компрессоре, а также используется в качестве буферной емкости. [c.170]

Анализ влияния газоразделительных свойств мембран на параметры процесса разделения представлен на рис. 8.36, 8.37 ЦП]. Из рисунков видно, что с увеличением коэффициента деления потока 0 растет степень извлечения гелия из газов, но одновременно падает его концентрация в пермеате. Для достижения 85%-й степени извлечения гелия (ф = 0,85 является параметром криогенного процесса получения гелия) и высокой степени обогащения необходимо применять мембраны с фактором разделения а ЗО. Однако результаты расчетов [112, ПЗ] показали, что увеличение фактора разделения мембран выще 50—100 не приводит к значительному росту концентрации гелия в пермеате табл. 8.23. Как видно из таблицы, при выборе мембран для извлечения гелия, кроме селективности, важным параметром является и проницаемость. Так, при увеличении фактора разделения в 100 раз степень обогащения возрастает только в 5 раз, в то время как поверхность мембран увеличивается в 8000 раз (при одинаковой степени извлечения гелия). [c.325]

Эффект Доннана обусловливает распределение электролитов в тканях орга--низма и является причиной возникновения биопотенциалов. Для лиофобных систем, как мы указывали в гл. Ill, эффект Доннана также имеет большое значение. Здесь роль мембраны или геля играют сами коллоидные частицы, на которых адсорбированы недиффундирующие ионы, что приводит к неравномерному распределению электролита в растворе. Особенно такое неравномерное распределение сказывается при центрифугировании золей (аоль-концентрационный эффект) или при оседании суспензии (суспензионный эффект Пальмана — Вигнера). При ультрафильтраций доннановский эффект может приводить к неравномерному распределению электролитов в ультрафильтрате и в межмицеллярной жидкости. [c.477]

Раствор, приготовленный из ацетата целлюлозы, растворителя (ацетона и воды) и агента набухания (перхлората магния, иногда формамида) в соотношении 22,2 66,7 10,0 и 1,1% (масс.), поливается тонким слоем на стеклянную пластину, подсушивается в течение нескольких минут и затем погружается в холодную воду при температуре около О °С, где выдерживается в течение 1 ч до отделения пленки от подложки. За это время происходит практически полное формование мембраны. В начальной стадии формования ацетон быстро испаряется с поверхности отлитой пленки и на ней образуется гелеобразный слой, препятствующий испарению растворителя с более глубоких слоев раствора полимера Таким образом, в момент погружения в воду, являющуюся осадителем для данного раствора, система представляет собой желированную оболочку, внутри которой находится раствор. В момент соприкосновения с водой гель затвердевает, сохраняя очень тонкую структуру пор поверхностного слоя. Раствор полимера, находящийся внутри оболочки, коагулирует медленнее, так как диффузия воды сквозь поверхностный слой затруднена. При этом водой вымывается как растворитель, так и порообразователь. [c.48]

Для ультрафильтрации скорость процесса также вначале увеличивается с повышением рабочего давления, однако вскоре становится постоянной (рис. 1У-9 кривые 3 и 4 и У1-4). При достаточно высокой скорости перемешивания концентрация раствора в объеме неизменная. При этом толщина пограничного слоя и профиль концентраций в нем становятся практически постоянными. Если проницаемость за счет рабочего давления увеличивается до такого состояния, что на поверхности мембраны образуется гель, то концентрация растворенного вещества у мембранной поверхности становится постоянной и не зависит от рабочего давления. При этом скорость процесса и селективность мембраны также постоянны. Расчет основных характеристик процесса ультрафильтрации для этого случая рассмотрен ниже (см. гл. V). / [c.183]

Проблема извлечения гелия сводится к отделению от гелия всех присутствующих компонентов. Традиционно в производстве гелия используются низкотемпературные (криогенные) методы низкотемпературные конденсация, ректификация и адсорбция. Часто в современные поточные схемы производства гелия включают блоки селективной диффузии через мембраны [4]. [c.159]

После окончания просушки осмотическую ячейку тщательно споласкивают дистиллированной водой и погружают мембраной вниз в чашку с дистиллированной водой не менее чем на сутки. За это время происходит коагуляция коллодия и образуется гель, диаметр пор которого зависит от длительности просушки мембраны. Изготовленную таким способом осмотическую ячейку после каждого опыта промывают дистиллированной водой и хранят под слоем воды, в которую добавлено несколько капель толуола или хлороформа. Коллодиевая мембрана довольно прочна, однако в этом она несколько уступает мембране, приготовленной из свиного пузыря. [c.46]

Ударная труба, по существу, является устройством, в котором в результате внезапного разрыва мембраны, разделяющей газы под высоким и низким давлениями, образуется плоская ударная волна. Камера низкого давления трубы (I 4—6) наполняется исследуемым газом, а камера высокого давления (I 1—2 м) — толкающим газом, обычно водородом или гелием. При разрыве мембраны волна сжатия, распространяющаяся в камере с исследуемым газом, быстро превращается в ударную волну. Одновременно в камеру высокого давления движется волна разрежения (или волна расширения). Область непосредственного раздела между толкающим и исследуемым газами называется поверхностью контактного разрыва или контактной поверхностью . Ударная волна в исследуемом газе характеризуется резким перепадом давления во фронте и высокой температурой. В идеальных условиях температура газа возрастает во фронте скачком от начальной комнатной температуры до достаточно большого значения (1000—15 ООО К) и остается неизменной вплоть до контактной поверхности. Зона нагретого газа имеет протяженность в несколько десятков сантиметров и существует в течение нескольких сотен микросекунд. [c.353]

Термальные гели очень хороши в качестве подложек в комбинированных мембранах, так как могут иметь изотропную структуру, а собственно термическая желатинизация позволяет получить структуру полимерной пленки практически любой пористости. Так, используя термальный метод формования, можно получить полупроницаемую мембрану прямым прессованием трехкомпонентной композиции, включающей эфир целлюлозы (триацетат), пластификатор (тетраметиленсуль-фон, диметилсульфоксид и др.) и порообразователь — полиол (три- или тетраэтиленгликоль). Отпрессованную при 200 °С пленку промывают водой для удаления добавок. Полученные таким образом мембраны имеют улучшенные механические свойства и повышенную водопроницаемость по сравнению с мембранами из регенерированной целлюлозы. [c.52]

В заключение следует отметить, что осмотические явления обнаруживаются не только при наличии мембраны, препятствующей диффузии растворенных и диспергированных веществ. Подобные явления отмечают и в других системах, имеющих ограничения для свободного перемещения коллоидных частиц или макромолекул полимеров, например в гелях, студнях, ионообменных адсорбентах, где частицы взаимно фиксированы в виде ажурной пространственной сетки. [c.374]

Неравномерное распределение низкомолекулярного электролита по обе стороны мембраны или между гелем и раствором существенно влияет на величину измеряемого осмотического давления. В связи с этим осмотическое давление собственно коллоидных частиц или полиэлектролитов может быть определено только при значительном превышении их концентрации над концентрацией истинного электролита во внешнем растворе (при i l z). При i< g измеряемая величина осмотического давления составляет половину от осмотического давления коллоидных частиц. При промежуточных соотношениях концентраций в измеряемые значения осмотического давления необходимо вводить поправку, учитывающую мембранное равновесие. [c.471]

Гели отличаются как от разбавленных растворов, в которых каждая коллоидная частица или макромолекула является кинетически индивидуальной частицей, так и от компактных коагулятов или твердых полимеров. По ряду свойств гели занимают промежуточное положение между растворами и твердыми полимерами. К гелям относятся различные пористые и ионообменные адсорбенты, ультрафильтры и искусственные мембраны, волокна мышечных тканей, оболочки клеток, хрящи, различные мембраны в организме. [c.371]

На рис. VI-3 показано молекулярно-массовое распределение исходного и фракционированного с помощью ультрафнльтрации поливинилпирролидона (использовались мембраны, задерживающие вещества с молекулярной массой от 50 000 и выше). Помимо того что данный процесс очень эффективен, использование ультрафильтрации в гель-хроматографии позволяет быстро оценить молекулярно-массовое распределение простым измерением вязкости или концентрации. [c.285]

Все дисперсные системы можно разделить на 2 класса — свободнодисперсные, в которых частицы дисперсной фазы не связаны между собой и могут перемещаться свободно (суспензии, эмульсии, золи, в том числе аэрозоли) и связнодисперсные, в которых одна из фаз не перемещается свободно, поскольку структурно закреплена. К ним относятся капиллярно-пористые тела, называемые часто диафрагмами или капиллярными системами, мембраны — тонкие пленки, обычно полимерные, проницаемые для жидкостей и газов, гели и студни, пены — жидкие сетки с воздушными ячейками, твердые растворы. [c.14]

Палладий в виде фольги используют как фильтр для отделения водорода от других газов. Так, например, легко отделить водород от гелия, поставив мембрану из палладия водород через него проходит, сорбируясь из смеси газов и десорбируясь с другой стороны мембраны, а Не как инертный газ (Is ) в палладии не растворяется и через него пройти не может. Это явление используется при анализе газов, содержащихся в металлах. [c.379]

Более эффективны производительные, хотя и менее селективные, полимерные мембраны [15, 43]. Фактор разделения бинарной смеси гелий - метан у большинства полимеров может достигать высоких значений, вплоть до 150 - у полиэфи-римидов, 325 - у полиперфтор-2-метилен-4-метил-1,3-диоксала-наи 1310 - у блоксополимера с тетрафторэтиленом. Перспективны также мембраны на основе ацетата целлюлозы, поликарбонатов и полисульфонов. Возможно, именно эти мембраны [c.173]

Мембраны. Практически идеальным для селективного извлечения гелия из обедненных газов представляется использование кварцевого стекла (в виде капилляров), пропускающего при высокой (673 К) температуре гелий [Лне = 3,26-10 моль-м/(м - с- Па)] и непроницаемого для метана и азота 1Лсн4, N2 6,38 [c.323]

Испытано также оригинальное решение [6] - применять для извлечения газов из бедных отечественных месторождений (0,02 - 0,06 % по объему Не) мембраны, более проницаемые по метану, чем по гелию такие как мембраны из силара, которые характеризуются резким уменьшением коэффициента проницаемости по гелию и фактора разделения гелий - метан. При применении силара выше степень обогащения потока гелием, кроме того, можно исключить из процесса стадию компримирования исходного газа и гелиевого концентрата, подаваемого на установку низкотемпературной ректификации. Анализ влияния газоразделительных свойств мембран на параметры процесса показывает, что с увеличением коэффициента деления растет степень извлечения гелия из газов, одновременно падает его концентрация в пермеате. Для достижения 85 %-ной степени извлечения гелия (<р = 0,85 является параметром криогенного процесса получения гелия) и высокой степени обогащения необходимо применять мембраны с фактором разделения а > 30. [c.174]

Рис. 8.37. Влияние фактора разделения мембраны а на степенА извлечения гелия ф при различном коэффициенте деления потока 0=<7р/<7,

Предложено и испытано [110] оригинальное решение —применять для извлечения газов из бедных отечественных месторождений [0,02—0,06% (об.) Не] мембраны, более проницаемые по метану, чем по гелию. Так, для силара характерно резкое уменьшение коэффициента проницаемости по гелию и фактора разделения Не/СН4 при парциальных давлениях гелия 4000— 1000 Па [Л соответствеиио до 12-10 и 0,124 моль-м/(м - с-Па)]. Расчеты показали, что за счет высокого парциального давления метана в разделяемом газе поверхность мембран из силара (для одной и той же нагрузки по газу) на два порядка меньше, чем для мембраны из ПВТМС. При применении силара выше степень обогащения потока гелием, кроме того, можно иоключить из процесса стадию компримирования исходного газа и гелиевого концентрата, подаваемого на установку низкотемпературной ректификации. [c.324]

Полупроницаемые мембраны могут быть пористыми и непористыми. Непористые полимерные мембраны являются квазигомо-генными гелями, через которые растворитель и растворенные вещества проникают под действием градиента концентраций (молекулярная диффузия). Поэтому такие мембраны часто называют диффузионными. Скорость, с которой проходят через мембрану отдельные компоненты. [c.45]

Нагревание первичного геля, которое проводят при получении мембран, в значительной степени изменяет относительное содержание обеих форм растворителя в поверхностном слое и объеме мембраны. Капиллярная вода легче удаляется из мембраны, чем связанная, так как энергия ее связи с полимером ничтожно мала [57]. Это обстоятельство очень важно для последующего эффекта солезадержания, поскольку связанная вода, использовав свою сольватирующую способность на связывание со свободными гидроксильными группами в ацетатцеллюлозе, не может сольватировать ионы растворенных солей, а капиллярная вода в состоянии сольватировать эти ионы и увлекать их через мембрану. Кроме того, свободные гидроксильные группы полимера могут либо реагировать с проникающим веществом, либо оставаться инертными по отношению к нему, в зависимости от способности последнего растворяться в полимере. [c.68]

Скорость диффузии растворенного вещества с большой молекулярной массой (>500) в раствор низка и значительно меньше скорости диффузии электролита. Поэтому влияние концентрационной поляризации на процесс ультрафильтрации намного сильнее, чем на процесс обратного осмоса. Концентрация у поверхности мембраны при ультрафильтрации может достигнуть такого значения, что на мембране может образоваться слой геля, который резко снижает скорость процесса. Для того чтобы повысить скорость ультрафнльтрации, приходится интенсивно перемешивать раствор или прокачивать его с большой скоростью (до 3—5 м/с) над мембраной. Однако в ряде случаев такой путь оказывается непригодным, так как приводит к резкому повышению расхода энергии на циркуляцию раствора, недопустимому повышению температуры раствора, разрушению структуры некоторых биополимеров и т. п. В этих случаях более рациональным может оказаться применение турбулизирующих вставок. [c.174]

Методы селективной диффузии через мембраны и капилляры используют высокую проникающую способность гелия. Методы выделения гелия с применением мембранной технологии менее энергоемки, особенно при небольшом содержании гелия. Для применения на практике мембраны должны обладать высокой абсолютной проницаемостью для гелия и высокой селективностью, быть химически и физически стабильными, обла-дааь высокой прочностью и не иметь дефектов в виде микропор. Именно в этих направлениях проводятся широкие исследования для разработки и совершенствования мембранной технологии. В настоящее время за рубежом мембранные технологии нашли широкое применение. У нас эти процессы находятся в стадии опытных и опытно-промышленных испытаний. [c.159]

Для разделения смеси гелий - азот испытано большое количество различных полимерных мембран. Фактор разделения смеси гелий - азот у большинства полимеров значительно больше единицы и может достигать 100 у ацетатцеллюлозных, 300 у фтор- и кислородсодержащих полимеров. Высокой производительностью обладают асимметричные мембраны из ПВТМС, но поскольку значение фактора разделения для этих мембран 15-20, то необходим многоступенчатый процесс. [c.176]

При отсутствии недиализуемых ионов, т. е. при =0, л = С2/2 — концентрация Na l в равновесных растворах одинакова. При l сг значение х очень мало. Это означает, что низкомолекулярный электролит Na l практически не переходит через мембрану. Подобная система может возникнуть и в отсутствие мембраны, например при равновесии раствор — набухший гель, частицы которого связаны друг с другом и не могут свободно диффундировать. [c.471]

Ионообменные мембраны. Иониты на основе искусственных смол, выпускаемые промышленностью в виде пленок или пластин, называют ионообменными мембранами. Ионогенными группами мембран являются сульфо-группы или остатки четвертичных оснований. Вследствие высокой плотности зарядов мембраны проявляют свойства селективных ионитов. При прохождении через мембрану ионы, имеющие одинаковый заряд с ионами мембраны, отталкиваются ею. По способу изготовления различают гомогенные и- гетерогенные мембраны. Гомогенные мембраны изготовляют методами литья из гелей ионитов. Для повышения механической прочности мембран их осаждают на носителях, таких, как стекловолокно или текстильные волокна. При изготовлении гетерогенных мембран спрессовывают тонкоизмельчен-ные гранулы ионита с инертным связующим (коллодионная пленка). Эти мембраны находят применение при определении активностей ионов и в электродиализе. [c.379]

Другой источник биопотенциалов, действующий в неравновесных системах (в отличие от А д ), — мембранные потенциалы Агрм- Эти разности потенциалов между двумя растворами электролитов различной концентрации возникают при разделении растворов полиэлектролитом в форме мембраны (например, иони-товой) геля или золя. Теория показывает, что Афм равен алгебраической сумме трех скачков потенциала диффузионного в мембране и двух Афдц,, на границах мембраны с растворами, и связан с изменением чисел переноса ионов в мембране. [c.330]

Высокая дисперсность и огромная поверхность характерны не только для множеств малых частиц, диспергированных в жидкой, твердой или газообразной средах (свободнодисперсные системы), но и для тел, пронизанных тончайшими порами. К этому, не менее значительному классу дисперсных систем (называемых связнодис-персньши) относятся все капиллярно-пористые тела, а именно почвы, грунты, многие горные породы, поглотители (адсорбенты), катализаторы, спрессованные порошки и т. д. у активных углей, широко применяемых в качестве поглотителей, удельная поверхность достигает многих сотен и даже тысяч м /г. Предельное состояние этого класса дисперсных систем — мембраны , гели [c.7]

Гели играют важную роль в практической деятельности человека и в биологических процессах. В частности, значение гелей велико в процессах почвообразования и жизни почвы, так как в почве коллоиды находятся преимущественно в состоянии геля. К гелям относятся различные пористые и ионообменные адсорбенты, ультрафильтры, искусстэенные мембраны, волокна мышечных тканей, хрящи, клеточные оболочки, оболочки эритроцитов и различные мембраны в организмах. Основным содержанием любой живой клетки является протоплазма, которую можно рассматривать как весьма подвижный студень, построенный в основном из молекул белка. [c.371]

Материал мембраны может быть либо жидким, либо твердым. Наиболее часто применяют мембраны из специального стекла. Толщина мембраны порядка 0,1 мм. При соприкосновении с водным раствором поверхность стекла до глубины около 10" мм превращается в гидратированный гель. Натриевые ионы геля способны обмениваться с находящимися в растворе ионами гидроксония. Через негидратирован-ный слой стекла ионы гидроксония все же проходить не могут. Однако оказывается, что через этот слой передаются заряды и возникает мембранный потенциал. Для образования разности потенциалов неважно, какими ионами и каким образом через мембрану передаются заряды, важно, что они передаются. Но так как заряды первоначально принадлежали ионам гидроксония, электродная функция стеклянного электрода зависит от pH в растворе 2 [c.265]