Химически мембраны

Приведем два примера. В клетках, фиксированных химически, мембраны эндоплазматической сети кажутся темными на светлом фоне. При лиофильной сушке получается совершенно обратная картина. Вероятно, при действии химических реактивов определенные компоненты плазмы, образующей фон, теряются. Второй пример. На лиофилизированных срезах вообще не видно никаких гранул. Из этого, однако, не следует делать вывод, что рибосомы, видимые на нормально фиксированных срезах,— артефакт. Рибосомы можно выделить и из лиофилизированного материала после гомогенизации и центрифугирования, и они оказываются вполне работоспособными следовательно, они там все же имеются, просто они не видны в электронный микроскоп. В остальном результаты, полученные различными методами фиксации, очень хорошо совпадают. И тем не менее ни в коем случае нельзя забывать, что электронный микроскоп дает только эквивалентные картины [c.216]

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]

Сброс давления взрыва через предохранительные устройства. К устройствам, осуществляющим принудительный сброс давления при взрыве, относятся сбросные предохранительные клапаны, откидные заслонки, люки, мембраны и другие, отверстия в которых раскрываются при срабатывании детонатора по сигналу индикатора взрыва. Решение вопроса о возможности сброса давления взрыва через предохранительные устройства должно приниматься с учетом физико-химических свойств сбрасываемой среды токсичности, вероятности образования вторичного взрыва при соприкосновении с атмосферой, а также объема сосуда. Устройства для принудительного сброса давления целесообразно применять в тех случаях, когда обычные разрывные мембраны оказываются недостаточно чувствительными. Например, такими устройствами защищают циклоны и мешочные фильтры в установках для измельчения ацетатной целлюлозы и пиритов, а также при дроблении и сушке различных твердых материалов. Как правило, метод сброса давления через предохранительные устройства применяют в различных комбинациях с другими методами активной взрывозащиты. Сброс давления взрыва обычно осуществляется так, чтобы при начальном атмосферном давлении в защищаемом аппарате максимальное избыточное давление не превышало 7 кПа. [c.177]

Перемещение твердых мелкодисперсных веществ в аппаратуре и трубопроводах, как правило, сопровождается электризацией этих транспортируемых сред. Поэтому во всех случаях работы с пылями следует принимать меры по отводу статического электричества, часто являющегося источником искровых разрядов, воспламеняющих пылевоздушные горючие смеси. Для исключения опасного искрения электрооборудования необходимо строго соблюдать соответствующие правила устройства и эксплуатации электроустановок во взрывоопасных химических производствах. Чтобы предотвратить воспламенение от открытого пламени, а также от искр при электросварочных, газосварочных и газорезательных работах, необходимо принимать организационные меры, регламентированные действующими типовыми положениями и инструкциями по эксплуатации взрывоопасных химических и нефтехимических производств. Однако не всегда представляется возможным полностью исключить образование смеси взрывоопасной концентрации в аппарате и возможные источники их воспламенения. В этих случаях для защиты корпуса аппарата используют ослабленные элементы (мембраны, клапаны и др.), при разрушении или открытии которых снижается давление взрыва. Мембрана или другой ослабленный элемент должны срабатывать при давлении, на 20—30% превышающем рабочее. В качестве материала используют металлическую фольгу, крафт-бумагу, лакоткань, прорезиненный асбест, полиэтиленовую пленку, целлофан и др. [c.284]

Организм имет ряд защитных механизмов, защищающих человека от ядовитых и опасных веществ. Например, мембраны, покрывающие тело, в том числе легкие и пищеварительный тракт, оказывают сопротивление большинству опасных микроорганизмов. Эти же мембраны защищают от поражения многими химическими веществами из окружающей среды. Кислота желудочного сока (pH 1 - 2) тоже помогает разрушить большинство микроорганизмов еще в желудке, до попадания их в кровь. [c.485]

Пневмопривод обеспечивает надежность, плавную работу и полную взрывобезопасность, благодаря чему он ширО КО распространен а химических предприятиях. Пневмоприводом в виде гибкой мембраны, прогибающейся под действием сжатого воздуха, оснащены регулирующие клапаны. [c.71]

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]

Мембраны второго типа характеризуются существенным влиянием поверхностных явлений, прежде всего адсорбции возможно появление конденсированной фазы и эффекта капиллярности химический потенциал компонента зависит не только от температуры, давления и состава газовой смеси, но также и от свойств матрицы за счет поверхностной энергии. Влияние скелета мембраны на процесс разделения не ограничено, как в газодиффузионных, чисто структурными характеристиками, а предполагает появление новых видов массопереноса. Однако транспорт компонентов в основном материале мембраны исключен. Примером такого рода систем являются микропористые структуры и газовые смеси под давлением, содержащие компоненты со значительной молекулярной массой. [c.13]

В непористых сорбционно-диффузионных мембранах сплошная матрица и газы образуют раствор. Структурная основа мембраны может быть кристаллической, аморфной или аморфно-кристаллической. Химический потенциал каждого компонента определяется, в первую очередь, взаимодействием с матрицей, а также другими компонентами разделяемой газовой смеси. Природа связи — физико-химическая (силовое поле молекул), механизм переноса — диффузионный, возможна диссоциа ция молекул, однако образование новых химических соединений [c.13]

Таким образом, каждый тип мембраны характеризуется видом взаимодействия молекул газа и структурных элементов матрицы. Количественными характеристиками этого.взаимодействия являются энергия связи и потенциал, зависящие от параметров межмолекулярного взаимодействия, молекулярной природы и морфологии матрицы мембраны. Энергия связи определяется тепловым эффектом, сопровождающим образование системы мембрана — газ для сорбционно-диффузионных мембран— теплотой сорбции, в реакционно-диффузионных мембранах, кроме энтальпии растворения газов, заметный вклад вносит тепловой эффект химической реакции. В газодиффузионных мембранах энергия связи близка к нулю. [c.14]

Потенциал характеризует работу перемещения единицы массы компонента из объемной газовой фазы в поле действия сил материала мембраны градиент этой величины определяет движущую силу массопереноса. В пористых сорбционно-диффузионных мембранах заметное влияние оказывают адсорбционный и капиллярный потенциалы, в непористых — парциальный химический потенциал и химическое сродство. [c.14]

В мембранных системах с возрастающей энергией связи повышение селективности сопровождается снижением проницаемости и, следовательно, производительности мембранных модулей. В ряде случаев этого удается избежать путем формирования оптимальной структуры матрицы мембраны, направленного синтеза полимерных материалов для разделения газовых смесей определенного состава, причем особенно перспективны реакционно-диффузионные мембраны, в которых возможно максимальное приближение к природным мембранным системам за счет сопряжения процессов диффузии, сорбции и химических превращений. [c.15]

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]

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<годновременно химические 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]

Для выявления механизма мембранного переноса и целенаправленного синтеза мембран необходимо установить возможные состояния мембранной системы и их взаимные переходы при различных значениях управляющего параметра а. В качестве управляющего может быть использован любой параметр, вызывающий возмущение в системе, отклонение ее от исходного равновесного или устойчивого стационарного состояния. Поскольку основным неравновесным процессом являются химические реакции, естественно в качестве управляющего параметра использовать величины, влияющие на состав реагентов в каждой точке мембраны. Обычно используют концентрации переносимого компонента на границах мембраны в газовой фазе (С ) или (С/)", изменение которых влияет на приток или отток реагентов и вызывает возмущение как в распределенной системе в целом, так и в локальной области мембраны. [c.30]

Мембраны в общем случае следует рассматривать как распределенные системы, кинетическая модель которых описывается дифференциальными уравнениями (1.26) или (1.27). В таких системах вдали от равновесия возмущения, являясь функцией времени и координаты, могут развиваться, конкурируя со стабилизирующими их диссипативными эффектами, обусловленными нелинейностью химических реакций. Анализ устойчивости подобных систем методом линеаризации достаточно сложен. В частности, для однородных в пространстве, но периодических во времени распределений концентраций в одномерной системе с одной переменной х получено следующее решение [4] для возмущения [c.37]

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]

Исследуем селективность процесса разделения смеси. Сначала выясним влияние состава и температуры на идеальный фактор разделения ац° (Т, Рст) при Рст О затем определим влияние неидеальности газовой фазы, т. е. отношения коэффициентов активности Р, Хг,. . . , Хп)(Т, Р, Хи. . , Хп) далее, оценим влияние функции давления Qi/(Р, Г, С],.. ., С ) наконец, рассмотрим взаимосвязь между селективностью, проницаемостью и химической природой полимерной матрицы мембраны. [c.105]

Исследуем влияние степени сопряжения и отношения движущих сил массопереноса и химической реакции на энергетическую эффективность мембранного процесса. Процесс буде.м считать изотермичным (Г=7 ср), проницание компонентов газовой смеси взаимно независимым, кроме того, допустим, что сопряжение с химической реакцией наблюдается только для целевого компонента 1, все остальные ( >1) мигрируют в матрице мембраны только под действием внешней движущей силы —А я.. [c.250]

Здесь, как и ранее в (7.35), в качестве затрат эксергии принята убыль эксергии энтальпии суммарного проникшего потока. Это оправдано, если процесс стационарен, вещества матрицы мембраны, участвующие в реакциях, нелетучи и образуют замкнутую цепь превращений, компоненты газовой смеси на выходе из мембраны сохраняют химическую природу, меняется лишь состав и давление проникающего газового потока. [c.251]

При определенных условиях на поверхности реакционно-диффузионной мембраны в дренажном канале можно поддерживать более низкие значения химического потенциала, чем в напорном канале (ц1"<[11 ) — это соответствует положительным значениям приведенной движущей силы при >0, т. е. происходит ускоренный реакцией массоперенос в направлении диффузии компонента под действием внешней движущей силы. Область стационарных состояний при и х>1 на рис. 1.2 заключена в правом верхнем квадрате, где происходит монотонное возрастание приведенной скорости массопереноса 1 1 г с увеличением движущей силы —ц/ОМг, хотя коэффициент ускорения при этом падает (см. рис. 1.4). Энергетическая эффективность такого процесса, определяемая общим соотношением (7.71), при этом также монотонно возрастает, причем сохраняется сильная зависимость к. п. д. от степени сопряжения. [c.253]

Уравнение (7.77) получено из общего выражения для диссипативной функции (7.42) с учетом соотношений для сопряженных потоков и перекрестных коэффициентов (см. уравнения разд. 1.2). Первая сумма в уравнении (7.77) оценивает рассеяние свободной энергии в диффузионных процессах в матрице мембраны для всех компонентов, которые приняты взаимно независимыми. Интегральное значение потерь эксергии за счет диффузии каждого компонента может быть вычислено по уравнениям (7.46) или (7.47), следует учесть, что распределение компонента 1 находится решением дифференциального уравнения диффузии, сопряженного с реакцией (см. разд. 1.4.2). Третья сумма в уравнении (7.77) оценивает рассеяние свободной энергии в цепи химических превращений, вторая сумма характеризует изменение свободной энергии в процессах переноса и химических превращениях, обусловленное их взаимным влиянием. Все составляющие первой и третьей сумм положительны — это следует из условия Ьц>0 и Lrr>0. Составляющие второй суммы могут быть отрицательны, это зависит от знака сопряжения Ljr O и направленности градиента ii. [c.254]

Мембраны. Для разделения изотопов используются как полимерные мембраны, так и мембраны из неорганических материалов— металлов и их оксидов, керамики, стекла. Мембраны могут быть как пористыми, так и сплошными, иметь гомогенную или анизотропную структуру и т. д. Выбор типа мембраны (из перечисленных выше) для разделения газов с близкими молекулярными массами и U), обладающих схожими физико-химическими свойствами,— задача весьма трудная. Усложняет- [c.314]

Различные мембранные системы многие авторы- применяли для измерений концентрационных потенциалов и БИП. Для исследования влияния Na" и на агрегацию липидов в структуре мембраны определяли БИП необычных систем со стеаратом [24— 26]. Селективность к Na+ и К синтетических мембран, содержащих группы фосфо- и сульфокислот, получена из измеренных значений БИП [27]. Значения потенциалов коррелировали с относительными подвижностями ионов в мембране и с коэффициентами селективности, определенными химически. Мембрана из привитого полиэтиленстирольного сополимера, содержащая сульфогруппы, обладает при pH = 5 и 13 большей селективностью к К+, чем к Na мембрана же с группами фосфокислоты показала обратное. Однако мембрана с сульфогруппами более селективна к Na+, чем к №. [c.102]

В самом простом случае назначение мембраны сводится к предотвращению смешения растворов без ограничения транспорта ионов. Такие разделяющие мембраны, называемые обычно диафрагмами, не участвуют непосредственно в установлении равновесия в электрохимической системе и не вносят собственного вклада в ее э.д.с. Электрохимические системы с диафрагмами широко применяются в разных отраслях электрохимической промышленности, (прн производстве хлора и щелочи, при электросинтезе, в гальва-иотехнике, в химических источниках тока и т. д.). [c.207]

В качестве упругих элементов применяют пружины с манжетами и резиновыми кольцами, упругие прокладки, сильфоны и мембраны с пружинами или без них. При работе пружин в химически нейтральных жидкостях в качестве материалов для их изготовления используют углеродистые и легированные стали марок 60Т, 60СТ, 4X13 и др. В коррозионно-активных средах применяют пружины из указанных сталей с покрытием резиной, фторопластом, полиэтиленом и другими пластмассами, а также из нержавеющих сталей марок XI8, НДТ, Х17Н13, МЗТ и т. д. (проволоку подвергают предварительной поверхностной нагартовке). [c.146]

Таким образом, при равновесии разность химических потенциалов растворителя в (а) и (а) не равна нулю, а уравновещивается разностью давлений по обе стороны мембраны [уравнение (XXI, 22)]. Эта разность давлений есть осмотическое давление раствора (а) относительно раствора (в), которое возникает только при наличии определенных условий. Разность химических потенциалов иоиов одного знака, как видно из уравнений (XXI, 27) и (XXI, 28), также не равна нулю, а уравновещивается разностью давлений и разностью электрических потенциалов по обе стороны мембраны. Сложив уравнения (XXI, 27) и (XXI, 28), получим [c.572]

После доставки непосредственно к месту действия в организме, как дальше работает леклрство Специфичность лекарств, подобная специфичности ферментов, часто зависит от формы молекулы. Многие лекарства действуют на рецепторы — области белка или клеточной мембраны, по форме и химическим свойствам соответствующие лекарствам, - помогая начать требуемый биологический ответ (подавление боли, понижение температуры и т. д.) [c.481]

Мембраны, свободно проницаемые только для одного компонента, принято называть полупроницаемыми, а остальные — селективно-проницаемыми, или просто проницаемыми. При разделении газовых смесей обычно имеют дело с селективно-проницаемыми мембранами, поэтому из напорного канала через стенки разделительного элемента проникают все компоненты смеси, но с различной скоростью. Поскольку движущая сила переноса компонента определяется разностью химических потенциалов в напорном и дренажном каналах, скорость проницания каждого компонента меняется по длине мембранного элемента и зависит (как показано ниже) от термодинамических и гидродинамических параметров процесса. Скорость проницания компонентов через мембрану традиционно определяют, используя понятия и феноменологические соотношения фильтрационного процесса. Плотность потока -го компонента через мембра-ну принимают линейно зависящей от перепада давлений над и под мембраной [c.12]

Непористые реакционно-диффузионные мембраны отличаются от прочих химической формой связи компонентов разделяемой смеси и исходного материала мембраны. Химические реакции приводят к образованию новых веществ, участвующих в транспорте целевого компонента. Массоперенос компонентов разделяемой газовой смеси определяется не только внешними параметрами и особенностями структуры матрицы, но и химическими реакциями, протекающими в мембране. В подобных системах за счет энергетического сопряжения процессов диффузии и химического превращения возможно ускорение или замедление мембранного переноса, в определенных условиях возникает активный транспорт, т. е. результирующий перенос компонента в направлении, противоположном движению под действием градиента химического потенциала этого компонента. В сильнонеравновесных мембранных системах могут формироваться структуры, в которых возникают принципиально иные механизмы переноса, например триггерный и осциллирующий режимы функционирования мембранной системы. Обменные процессы такого рода обнаружены в природных мембранах, но есть основания полагать, что синтетические реакционно-диффузионные мембраны в будущем станут основным типом разделительных систем, в частности, при извлечении токсичных примесей из промышленных газовых выбросов. [c.14]

В реакционно-диффузионных мембранах, где возникают, мигрируют и распадаются промежуточные химические соединения, массоперенос описывается системой нелинейных дифференциальных уравнений, решение которых неоднозначно и сильно зависит от степени неравновесностн системы при этом в результате сопряжения диффузии и химической реакции возможно возникновение новых потоков массы, усиливающих или ослабляющих проницаемость и селективность мембраны по целевому компоненту. При определенных пороговых значениях неравно-весности, в так называемых точках бифуркации, возможна потеря устойчивости системы, развитие диссипативных структур, обладающих элементами самоорганизации. Это характерно для биологических природных мембран, а также для синтезированных полимерных мембранных систем, моделирующих процессы метаболизма [1—4]. [c.16]

На рис. 1.5 показаны возможные режимы сопряженного массопереноса в мембране при положительном (а) и отрицательном (б) сопря жении. Условие равенства химических потенциалов на границах мембраны (ti = n"i) соответствует состоянию с фиксированным потоком (Xi = 0, h LirAr, АгфО), которое делит возможные режимы на две группы с положительными и отрицательными значениями приведенной движущей силы сопряженного массопереноса ZXijAr (рис. 1.5, а). Предельное положительное значение этой величины ZX IAr соответствует нулевому химическому потенциалу в дренажном канале (ji,"j->0), который можно создать при бесконечно большой скорости отвода проникшего потока (например, с помощью газа-носителя [c.24]

Нулевая скорость отвода проникшего потока в стационарном состоянии соответствует режиму с фиксированной силой (/ = 0, 0, 4г = onst), когда результирующий поток через мембрану равен нулю за счет компенсации величин Д, и LirAr, а на границах мембраны поддерживается определенная разность химических потенциалов (ц, —м- г<0 при и>0 и я 1—ц 1>0 при х<0). [c.25]

Очевидно, при а=а, когда критерий эволюции или кинетический потенциал равны нулю, происходит потеря устойчивости, и возможен скачкообразный переход в качественно новое состояние мембранной системы. Зависимость переменных хну от управляющего параметра а называют бифуркационной диаграммой, а состояние при а=а — бифуркационной точкой. На рис. 1.7 показана бифуркационная диаграмма для системы с одной переменной х в бифуркационной точке происходит переход с нижней ветви устойчивых состояний в область неустойчивости, т. е. из области I в области III или V (см. также рис. 1.6). Переходы типа узел — фокус (1- П) возможны на термодинамической ветви состояний, т. е. ао<а< а при этом нарушается лишь монотонный характер приближения к стационарному состоянию, возникают затухающие колебания концентраций. Как отмечалось выше, термодинамический критерий эволюции в виде соотношения (1.24) фиксирует условия, где возможны переходы в новые состояния, но не определяет новую структуру мембраны. Последнее возможно на основе анализа неустойчивости, если известен конкретный вид функций Fx x, у) и Fy(x, у) т. е. описание кинетики в йепи химических превращений в мембране. [c.34]

Обязательными условиями возникновения автоколебательных режимов являются открытость системы и сильная нелинейность химических превращений, которые обязательно должны включать реакции автокаталитического типа, когда одни реагенты усиливают, а другие подавляют собственное образование. Реакционно-диффузионные мембраны при определенной модели химических превращений (типа брюсселятор—) вполне отвечают этим условиям. [c.37]

Мембраны из поликомпонентных сплавов на основе палладия, серебра и никеля допускают эксплуатацию при температурах до 600 °С, при этом необходима предварительная очистка разделяемой газовой смеси от серосодержащих соединений, окиси углерода, галогеивдов и других примесей, которые способны образовывать с металлами устойчивые химические соединения (гидриды, карбиды, нитриды, оксиды), снижающие скорость диффузии. Следует помнить, что при более низких температурах, помимо снижения коэффициента диффузии, падает скорость диссоциации газа и химическая стадия процесса проницания становится лимитирующей. [c.119]

Скорость реакции определяется числом молей йещества п, убывающего или возникающего за счет химического превращения в объеме мембраны, соответствующей единице ее поверхности [c.250]

Подставив выражения для химического сродства Аг, скорости реакции Vrr и перекрестного коэффициента г в уравнение диссипативной функции (7.77) и интегрируя ifo по объему мембраны (см. 7.45), можно получить уравнение для расчета и анализа потерь эксергии в процессе селективного проницания через реакционно-диффузионную мембрану. Необходимое значение степени сопряжения массопереноса и химического превращения находят по уравнению (1.18) на основе опытных значений коэффициента ускорения Фь Предполагается также, что известно распределение концентраций всех компонентов разделяемой газовой смеои и веществ матрицы мембраны, участвующих в реакциях, как решение системы нелинейных дифференциальных уравнений (1.26). Энергетическая эффективность процесса при 7 = Гер оценивает эксергетический к. п.д., вычисляемый по уравнению (7.71). [c.255]

Следует отметить, что в настоящее время многими исследователями ускоренно разрабатываются и так называемые квазн-жидкие мембраны, принцип действия которых основан на протекании обратимой химической реакции материала мембраны (для кислых газов это обычно щелочи, или соли щелочных металлов) с выделяемым (целевым) компонентом и облегченным переносом этого компонента (обычно в виде комплекса с поглотителем) через мембрану. Применение такого рода мембран, отличающихся сверхвысокой селективностью ( апример, для смеси СО2—СНд значение фактора разделения может достигать нескольких тысяч) может позволить улучшить эффективность проведения процессов мембранного газоразделения, расширить область их применения. Однако мембраны этого типа пока еще не вышли из стадии лабораторных разработок [51, 57—59]. [c.286]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология