Мембраны механизм селективности

Примером высокоспецифичного физико-химического метода может служить ионометрия, в основе которой лежит эффект установления воспроизводимого равновесного потенциала на границе раздела мембрана — исследуемый раствор, который пропорционален концентрации (активности) определенных ионов. Селективность (характеристичность в отношении заданных конов) обусловлена специфичностью (повышенной прочностью) соединений данного иона, существующих в мембране, и избирательностью ионного транспорта в фазе мембраны (механизма электрической проводимости через границу раздела фаз). [c.15]

Существует несколько механизмов ионного транспорта. Согласно механизму подвижных переносчиков ионофор Т-, вызывающий селективную проводимость мембраны, образует на поверхности мембраны комплекс с ионом С+ С+4-Т Х [СТ]. Этот нейтральный комплекс диффундирует к противоположной стороне мембраны и диссоциирует, так что С+ переходит в водную фазу, а Т" под действием электрического поля возвращается обратно [c.140]

В процессе разделения ПАВ адсорбируется на границе раздела мембрана — раствор и образует на поверхности мембраны жидкий селективный слой. Поэтому такие мембраны принято называть жидки-м и . Жидкие мембраны образуются за счет поверхностной активности молекул в растворе. С увеличением содержания ПАВ селективность мембраны возрастает, а проницаемость падает до тех пор, пока не будет достигнута критическая концентрация мицеллообразования (ККМ). При этой концентрации селективность и проницаемость достигают своих постоянных значений (рис. IV-23). Причиной этого является растущее покрытие поверхности раздела мембрана — раствор слоем адсорбированных молекул ПАВ. Этот слой увеличивает сопротивление прохождению как воды, так и соли вплоть до достижения ККМ, при которой покрытие нижележащей ацетатцеллюлозной мембраны полностью завершено. Инфракрасные спектры ПАВ показали сильное взаимодействие между гидрофильными группами эффективной добавки и молекулами воды (подробнее о механизме данного процесса см. стр. 212). [c.197]

Капиллярно-фильтрационная модель механизма селективной проницаемости позволяет объяснить влияние внешних факторов на процесс разделения электролитов и водных растворов органических веществ и получить некоторые расчетные зависимости для определения основных характеристик процесса. Так, учет влияния концентрации электролита в исходном растворе на эффективность разделения обратным осмосом может быть проведен на основе представлений об определяющем влиянии гидратирующей способности ионов [116, 158, 163]. Согласно этим представлениям, чем выше гидратирующая способность ионов электролита, тем больше и прочнее гидратная оболочка ионов, что, в свою очередь, затрудняет их переход через поры мембраны. Поэтому в разбавленных растворах, когда сила связи ион — вода меняется незначительно, селективность остается практически постоянной (область И на рис. IV-18,б). С увеличением концентрации электролита эта связь ослабевает и селективность снижается. [c.204]

Принято различать активный транспорт через биологические мембраны, требующий специальных источников энергии и обычно совершаемый против электрического или концентрационного градиента, и пассивный транспорт, определяемый только разностью концентраций переносимого агента на противоположных сторонах мембраны нли направлением поля. В обоих случаях, однако, должен существовать механизм селективного переноса данного вещества или иона, поскольку сама по себе липидная (липопротеиновая) мембрана для такого рода агентов практически непроницаема. [c.590]

Взаимоотношения между обменной селективностью и подвижностью ионов в твердой фазе получаются гораздо более сложными, если принять во внимание механизм движения ионов. Выражения для общего потенциала мембраны и селективности ее электродной функции выведены М. М. Шульцем (ДАН СССР, 1970, т. 194, с. 377) и М. М. Шульцем и О. К. Стефановой (Вестник ЛГУ, 1971, № 4, с. 22 1972, № 4, с. 80 1976, № 4, с. 88) для междуузельного ( сольватационного ), вакансионного, эстафетного (крокетного) и смешанных механизмов переноса заряда, а также (в последней работе) для направленно-диссоциационного механизма, т. е. для переноса иона из недиссоциированной ионогенной группы в междуузлия соседнего слоя. [c.92]

Халькогенидное стекло (60% Se, 28% Ge и 12% Sb) с добавками Fe, Со или Ni использовали в качестве мембраны электрода, селективного к Fe + в присутствии Ре + с нернстовской функцией в области концентраций от 10" до 10" М [93 ]. Механизм действия таких электродов скорее окислительно-восстановительный, чем ионообменный. Это подтверждается изменением мембранного потенциала с изменением концентрации Fe +. Известно, что потенциал редокс электрода определяется уравнением [c.195]

Ультрафильтрация — процесс разделения высокомолекулярных и низкомолекулярных соединений в жидкой фазе с использованием селективных мембран, пропускающих преимущественно или только молекулы низкомолекулярных соединений. Движущей силой ультрафильтрации является разность давлений (рабочего и атмосферного) по обе стороны мембраны. Обычно ультрафильтрацию проводят при сравнительно невысоких давлениях 0,3—1 МН/м (3— 10 кгс/см2). Обратный осмос и ультрафильтрация имеют много общего. Для их осуществления, например, используются полупроницаемые мембраны, приготовленные из одного и того же материала, но имеющие различные размеры пор. Аппараты для этих процессов аналогичны. Однако необходимо отметить, что механизм процессов обратного осмоса и ультрафильтрации различен (см. стр. 83). [c.12]

Рис. 1.3. Строение полупроницаемой мембраны в соответствии с гипотезой сорбционного механизма селективности

В главах 1, 2 и 3 рассмотрены основы массопереноса в мембранах, механизм переноса через непористые и пористые мембраны из полимерных и неорганических материалов, а также через мембраны кристаллической и жесткой аморфной структуры. Показано влияние сорбционных явлений на перенос через мембрану. Дан анализ проницаемости и селективности мембран. [c.7]

В мембранах с более крупными порами с ростом среднего давления селективность процесса значительно ниже предельной, причем наблюдается максимум селективности, смещающийся с ростом <гп) и Р в сторону больших значений Рд. Эти явления вполне объяснимы влиянием концентрационной диффузии, фильтрационного переноса, а также поверхностной диффузии [см. уравнения (2.69) —(2.71)]. Смещение максимума aij при фиксированном значении среднего давления в мембране определяется снижением давления в напорном канале и, следовательно, изменением механизма переноса в прилегающей области пористой мембраны. [c.66]

Для всех спиртов с Яс от 1 до 8 (рис. У-1) наблюдается хорошее соответствие между опытными и рассчитанными значениями селективности. Резкое выпадение из последовательности 1-нонанола (№ 9) указывает на иной механизм разделения этого спирта, который в отличие от других спиртов преимущественно сорбируется на поверхности мембраны из водного раствора. [c.229]

Разработка методов расчета мембранных процессов и аппаратов непосредственно связана с механизмом процессов. При решении данной проблемы возможны различные подходы. Один подход состоит в том, чтобы на основе уравнений гидродинамики (Навье — Стокса и неразрывности потока) и массопереноса (конвективной и молекулярной диффузии) получить уравнения для определения основных технологических характеристик (селективности, проницаемости, требуемой поверхности мембран). Этот подход наиболее верен. Его стремятся использовать для решения подобных задач применительно ко всем другим широко известным массообменным процессам (абсорбция, экстракция, ректификация и т. д.). Однако этот путь оказывается очень сложным трудно найти распределение концентраций в пограничных слоях фаз, часто затруднительно определить поверхность контакта фаз и т. д. Поэтому часто используют другой подход, широко применяемый в инженерных расчетах тепло-массообменной аппаратуры процесс разбивают на отдельные стадии, находят уравнения для определения скорости переноса на каждой стадии и по уравнению массопередачи рассчитывают необходимую поверхность массопереноса, в данном случае — рабочую поверхность мембраны. [c.162]

Ионометрия основана на применении ионоселективных мембранных электродов, функционирующих по механизму переноса ионов, т.е. обладающих ионной проводимостью. Поскольку мембрана проницаема для одного или ограниченного типа ионов, то это ее свойство обеспечивает достаточно высокую селективность электрода. С другой стороны, принципиально можно создать мембранный электрод иа подходящего материала, функционирующий обратимо относительно любого типа ионов. Ионоселе - [c.38]

Между тем анизотропные ацетатцеллюлозные мембраны позволяют достичь высокой селективности даже при концентрациях соли, приближающихся к однонормальной, когда диффузный слой очень тонок и условие (ХУШ.б), по-видимому, не выполняется. По этой и ряду других причин многие исследователи, признавая роль электрохимического механизма при концентрациях 0,01 М и менее, связывают опресняющее действие при больщих концентрациях соли с другими механизмами, чаще всего с эффектом нерастворяющего объема, открытым Думанским . Под влиянием гидрофильной поверхности структура воды в слое некоторой толщины изменяется, так что изменяются и ее свойства, в частности резко снижается растворяющая способность. Поэтому, если поры гидрофильной мембраны достаточно узки, концентрация соли в них может быть значительно меньше, чем в подлежащей опреснению соленой воде. Иными словами, при фильтрации лишь малая доля растворенного вещества, в частности ионов, способна войти в поры мембраны. [c.385]

Одинаковый характер воздействия разобщающих агентов на черные углеводородные пленки и биологические мембраны дополнительно указывает на их большое сходство. Исследование механизма ионной селективности модифицированных черных пленок имеет еще важное самостоятельное значение в электрохимии при создании ионселективных электродов. [c.168]

Механизм действия местных анестетиков, однако, более сложен, чем может показаться из этих опытов. Так, например, в мембранах аксонов натриевая проницаемость блокируется селективно. Различные механизмы местной анестезии обсуждаются в гл. 6. Здесь же отметим, что в общем имеются достаточные доказательства связи между эффективностью этих препаратов и их влиянием на текучесть мембран. При действии местных анестетиков увеличивается, например, агглютинация клеток млекопитающих лектинами растений [10], что опять-таки подтверждает связь их действия с текучестью клеточной мембраны. [c.74]

В гл. 3 уже упоминалось, что средства, используемые для местной анестезии, увеличивают текучесть липидной мембраны. Этот процесс сопровождается латеральным расширением мембраны, что, возможно, приводит к изменению ионных каналов с последующим блокированием нервного импульса. Местные анестетики селективно снижают натриевую проводимость ыа и влияют на воротной механизм. Известно несколько гипотез, объясняющих их действие [25, 26]. Латеральное расширение может непосредственно изменить структуру натриевого канала. Однако эти же изменения могут быть обусловлены увеличением текучести мембраны функциональная конформация ионных каналов стабилизируется жидкокристаллической средой липида, состояние которой может измениться под действием препарата. [c.154]

Каналы пассивного транспорта ионов, проходящих через возбудимые мембраны, содержат два функциональных компонента воротный механизм и селективный фильтр. Воротный механизм, способный открывать или закрывать канал, может быть активирован электрически путем изменения мембранного потенциала или химически, например в синапсе, связыванием с молекулой нейромедиатора. Селективный фильтр имеет такие размеры и такое строение, которые позволяют пропускать ли- [c.162]

Эта классификация, вероятно, самая употребительная, особенно в теоретических работах. Ион-селективные электроды нельзя классифицировать по гомогенности или гетерогенности мембраны, так как эти тер.мины относятся больше к способу изготовления электродов, а не к механизму их действия. [c.9]

Современные представления о капиллярно-фильтрационной модели механизма полупроницаемости (см. стр. 87) позволяют сделать вывод о возможности получения пористых селективных мембран для обратного осмоса и ультрафильтрации на основе практически любого лиофильного материала. Наибольшее практическое распространение получили синтетические полимерные мембраны, приготовленные по специальной технологии. [c.30]

Из рассмотрения механизма переноса через мембраны можно сделать важный для практики вывод о влиянии внешних факторов на процесс разделения, его скорость, селективность. К таким основным факторам относят давление, температуру, концентрацию, гидродинамические условия, природу разделяемых веществ и др. Правильная оценка влияния каждого из них в отдельности и совместно позволяет обоснованно подходить к выбору аппаратурного оформления процессов мембранной технологии и определению оптимальных условий их проведения. [c.239]

Показано, что, например, первый из упомянутых механизмов не может обеспечить значительной селективности к какому-нибудь иону, тогда как последний может привести к высокой специфичности электродной функции мембраны по отношению к избирательно поглощаемому противоиону. (Прим. редактора перевода.) [c.92]

Механизмом переноса веществ через неаористые полимерные мембраны в процессах испарения через мембрану так же, как и в процессах газоразделения, является сорбционно-диффузионный механизм. Перенос через мембрану осуществляется в три стадии растворение проникающих через мембрану веществ со стороны жидкости в полимерном материале диффузия этих веществ через мембрану их испарение с другой стороны мембраны. Селективность процесса определяется селективной сорбцией и (или) селективной диффузией. В отличие от газоразделения сильное сродство компонентов жидкой смеси к полимерному материалу мембраны вызывает повыщенную растворимость жидкости в полимере. В процессе первапорации ироисходит значительное анизотропное набухание материала мембраны. Со стороны паровой фазы мембрана остается практически сухой, а со стороны жидкости устанавливается равновесное состояние и степень набухания велика. Перенос компонентов смеси через неравномерно набухшую мембрану определяется величинами локальных коэффициентов диффузии компонентов, зависящими от их концентраций. В результате профиль концентрации каждого из компонентов в направлении, перпендикулярном к поверхности мембраны, оказывается существенно нелинейным. Тогда и коэффициент проницаемости не будет постоянной величиной, а будет существенно зависеть от состава смеси. Например [4], если для разделения системы этанол—вода в качестве полимера использовать поливиниловый спирт, то при низких концентрациях спирта мембрана сильно набухает и селективность равна нулю. При низких концентрациях воды поливиниловый спирт имеет высокую селективность по отношению к воде и достаточно большую проницаемость. [c.431]

Изучение мембранных явлений на живых организмах — чрезвычайно сложная экспериментальная задача. В 1962 г. П. Мюллер и сотрудники разработали методику приготовления бимолекулярных фое-фолипидных мембран, что предоставило возможность модельного исследования ионного транспорта через мембраны. Для приготовления искусственной мембраны каплю экстракта мозговых липидов в углеводородах наносят на отверстие в тефлоновом стаканчике (рис. 46, а). Искусственные мембраны имеют более простое строение, чем естественные (ср. рис. 45 и 46, б), но приближаются к последним по таким параметрам, как толщина, электрическая емкость, межфазное натяжение, проницаемость для воды и некоторых органических веществ. Однако электрическое сопротивление искусственных мембран на 4—5 порядков выше. Проводимость мембран увеличивают, добавляя ионофоры жирорастворимые кислоты (2,4-динитрофенол, дикумарол, пентахлорфе-нол и др.) или полипептиды (валиномицин, грамицидины А, В и С, ала-метицин и др.). Мембрана, модифицированная валиномицином, имеет сопротивление порядка 10 Ом/см , а ее проницаемость по К-" в 400 раз выше, чем по Ма+. На модифицированных моделях был изучен механизм селективной проницаемости мембран. В определенных условиях при добавлении белковых компонентов искусственная мембрана позволяет моделировать также свойство возбудимости. [c.140]

Лленадо [436] исследовал поведение жидкой мембраны Са -селективного электрода (Орион 92-20) в растворе хлористого кальция, содержащем линейные алкилбензолсульфонаты (ЛАС) (анионные ПАВ) или хлорид диизобутилфеноксиэтоксиэтил(диметил)бензиламмония (гиа-мин, катионное ПАВ). Как оказалось, оба соединения мешают определению кальция, хотя механизм их взаимодействия с мембраной различен. Соединения первой группы влияют на электродный потенциал в результате того, что на мембране протекают две параллельные конкурирующие реакции между Са и ЛАС и Са " и активным ионообменным центром. Мешающее действие ЛАС можно снять, введя в мембранную фазу равновесное количество ЛАС. После такой обработки электрод перестает ощущать влияние ПАВ, что позволяет использовать кальциевый электрод для исследования процесса взаимодействия Са - ПАВ. [c.151]

Гипотеза сорбционного механизма селективности была впервые предложена Бретоном в 1958 г. В последующем она была развита Соу-рираджаном. В соответствии с этой гипотезой в поверхностном ( активном ) слое полупроницаемой мембраны имеются поры диаметром (1 (рис. 1.3). Материал мембраны подобран таким образом, что на поверхностях мембраны и пор в ней адсорбируются преимущественно молекулы воды. Пусть толщина слоя воды у поверхности мембраны равна /. Если диаметр пор мембраны с1 < 2 , то они будут заполняться толь- [c.21]

Механизм, препятствующий вытеканию катионов вместе с водой из пор, рассмотрен в разделе ХП.З. В действительности некоторая утечка коионов через мембрану неизбежна, так как в поровом растворе, наряду с катионами, содержится ничтожная доля анионов. Именно это относительно малое количество анионов вместе с равным количеством катионов и определяет прохождение соли через мембрану, остаточную соленость фильтруемой воды. Итак, в качестве очень грубой оценки можно приравнять концентрацию соли в фильтрате с средней концентрации анионов при отрицательном заряде мембраны (катионов при положительном) в порах с". Тогда для коэффициента селективности, согласно формуле (ХУП1. 4), получаем [c.348]

Кристаллические мембраны обладают высокой селективностью. Перенос заряда в кристалле происходит за счет дефекта решетки в соответствии с механизмом, нри котором вакансии занимают соседние ионы. Вакансия идеально соответствует онределенному иону в отношении размера, формы и рас-иределения заряда, поэтому занятие ее благоприятно только для определенных ионов. Специфичность кристаллического электрода зависит от произведения растворимости соли, образующей кристалл. Схема ионоселективного электрода иредставлена на рис. 37. [c.95]

Вкратце рассмотрим a +.Mg + ATPaay мембраны саркоплазматического ретикулума, биохимические особенности которой подробно охарактеризованы. Молекула фермента состоит иэ одной полипептидной цепи (AI 100 000), возможно, это протеолипид. Частичное расщепление трипсином показало, что обе функции —гидролиз АТР и транспорт ионов — осуществляются на разных участках одной и той же полипептидной цепи. Фрагмент триптического расщепления с М 30 000 содержит участок, который, как и в Na+,K+-Ha o e, кратковременно фосфорилируется АТР другой фрагмент с М 20 000 может быть встроен в искусственную липидную мембрану с появлением селективной кальциевой проводимости. Возможно, что он представляет собой ионофор [9]. При этом, однако, не выяснен механизм сопряжения энергии гидролиза АТР с ионным транспортом. [c.179]

В книге кратко изложены основные механизмы мембранных процессов, обсуждены варианты их осуществления и связанные с ними перспективы, приведены свойства некоторых селективных мембран. От пичитепьной особенностью книги является большая информационная насыщенность графического материала. Обсуждены наиболее важные инженерные и экономические аспекты мембранных процессов разделения, тогда как описание конкретного устройства мембранных пакетов, механических, гидродинамических, электрических и других критериев конструирования аппаратуры для рассмотренных разделительных процессов носит скорее иллюстративный характер. Подход к учету взаимодействия мембраны и компонентов разделяемой смеси, приводящий в отдельных случаях к замене селективных мембран неселективными, является в некотором смысле диалектическим. [c.7]

При наличии пор переходного размера различные механизмы переноса будут наблюдаться одновременно. Тогда перенос газа через мембрану может происходить как за счет кнудсеновской диффузии, так и за счет вяз-коегного переноса и обьиной диффузии в порах. В результате проницаемость мембраны будет увеличиваться, но селективность, наоборот, уменьшаться. Более высокой селективностью могут обладать непористые полимерные мембраны. [c.419]