Мембраны растворимость

В настоящей главе рассмотрим основные типы равновесий, характеризующихся неполнотой в распределении компонентов. Мы не будем делать каких-либо предположений относительно механизма осуществления таких равновесий, и наши выводы не будут связаны с существованием действительной мембраны, разделяющей растворы. Если последнее имеет место, можно считать вещество мембраны растворимым (хотя бы как угодно мало) в обеих фазах и включить его в число п общих компонентов системы. Удобно считать вещество мембраны п-и компонентом, молярная доля которого не входит в конечные выражения. [c.239]

Применение удобрений , которые выделяли бы углекислоту, непрактично, так как для этого нужны слишком большие их количества. Однако более тонкие приемы могут дать хорошие результаты. Степень ассимиляции углекислоты в фотосинтетическом цикле лимитируется скоростью ее поступления через устьица листьев и прохождения через различные мембраны, растворимостью в различных жидких средах и концентрацией око- [c.243]

Вирусологический анализ воды. Прежде всего вирусы должны быть сконцентрированы материал газ, применявшийся длительное время, сейчас не используется. Процедура концентрирования вирусов состоит в следующем фильтрование через мембраны (растворимые и нерастворимые ) или применение патронов, электрофорез или электроосмос, коагуляция — флокуляция, центрифугирование (в присутствии адсорбента, не смешивающегося с водой, или без не- [c.412]

Как мы уже говорили, некоторые вещества, например газы, могут проникать в клетку за счет трансмембранной диффузии по электрохимическому градиенту при этом никаких энергетических затрат не требуется. Скорость простой диффузии через мембрану растворенных веществ определяется тепловым движением перемещающихся молекул, трансмембранным концентрационным градиентом вещества и его растворимостью (коэффициентом проницаемости рис. 42.6) в гидрофобном слое мембраны. Растворимость обратно пропорциональна числу водородных связей, которые должны быть разорваны, чтобы растворенное в водной среде вещество оказалось включенным в гидрофобный слой. Электролиты, слабо растворимые в липидах, не образуют с водой водородных связей, но они обладают водной оболочкой, образующейся в результате электростатических взаимодействий. Размер оболочки прямо пропорционален плотности заряда электролита. Электролиты с большей плотностью заряда обладают большей гидратной оболочкой и, таким образом, меньшей скоростью диффузии. Ионы На+, например, характеризуются большей плотностью заряда, чем ионы К +. Следовательно, гидратированный Na+ имеет больший размер, чем К +, и его скорость пассивной диффузии ниже. [c.138]

Цитохром -единственный из белковых переносчиков электронов, который можно путем мягкой обработки отделить от внутренней митохондриальной мембраны. Растворимость этого периферического мембранного белка в воде облегчает его очистку и кристаллизацию. Действительно, о структуре цитохрома с известно значительно больше, чем о структуре какого-либо другого белка переносчика электронов. [c.88]

Имеются сообщения о хороших результатах, полученных при разделении сложных смесей жидких веществ при помощи непористых пластмассовых мембран. Разделение компонентов жидкой смеси в этом случае достигается вследствие растворимости одного из компонентов в материале, из которого изготовлена мембрана. Выделяемый компонент проходит через пленку мембраны и выделяется с другой ее стороны в парообразном состоянии. [c.35]

Увеличение энергии связи приводит к усилению роли сорбционных явлений в общем процессе разделения. В частности, скачкообразное изменение концентрации компонентов на границах мембраны не только повышает проницаемость целевого компонента, но может принципиально изменить процесс разделения смеси. В полимерах коэффициенты диффузии более легких растворенных газов, как правило выше, а растворимость их ниже, чем у более тяжелых газов. В итоге скорость проницания последних часто превосходит проницаемость той же мембраны по более легким газам. [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]

Нелинейность подобной системы обусловлена торможением процесса в результате связывания фермента в неактивный комплекс Е8 при повышенных концентрациях субстрата этот процесс аналогичен изменению свойств матрицы мембраны при значительной растворимости газов. [c.35]

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]

Для анализа температурной зависимости растворимости различных газов в мембране установим связь между энтальпией растворения АЯ, " (3.8) и параметрами межмолекулярного взаимодействия газа элементов и матрицы мембраны. [c.74]

Из соотношений (3.45) и (3.46) следует, что по мере роста фкр все большая часть растворенного вещества фиксируется дисперсной фазой и не участвует в массопереносе. Чем выше доля свободного объема в аморфной фазе, тем больше растворимость и диффузия газа в матрице. Для некоторых полимерных материалов значения ф р и f приведены в литературе [6] там же проанализированы особенности диффузии в других полимерных системах, в том числе при высоких значениях фкр. Ограничившись линейной областью изотермы сорбции, можно оценить коэффициент растворимости газа в двухфазной матрице мембраны по уравнению [c.81]

Проницаемость непористых полимерных мембран зависит от растворимости и диффузии компонентов разделяемой газовой смеси в матрице мембраны. Найдем соотношения, связывающие коэффициент проницаемости и фактор разделения с константой растворимости и коэффициентом диффузии. [c.83]

Ранее уже отмечалось, что растворимость и диффузия газов во многом определяются долей свободного объема и подвижностью структурных элементов матрицы мембраны. На основе безактивационной модели диффузии и теории свободного объема получены общие соотношения для анализа влияния давления на коэффициенты диффузии в растворах полимеров [см. уравнения (3.25), (3.31), (3.44), (3.46)]. [c.94]

Подведем итог сказанному о влиянии давления на проницаемость полимерных мембран и сопоставим с результатами эксперимента. Можно утверждать, что коэффициент проницаемости не зависит от давления при следующих допущениях в матрице мембраны исключены любые виды деформации структуры под воздействием внешнего давления растворимость газов строго следует линейному закону, что соответствует независимости константы Генри и коэффициента летучести от давления коэффициент диффузии не зависит от концентрации растворенного вещества в полимере. [c.99]

Если рассматривать растворимость как двухстадийный процесс поверхностной сорбции и смешения конденсированных фаз компонента газовой смеси и вещества мембраны, то константу сорбционного равновесия в уравнении (3.6) можно представить [c.105]

Таким образом, идеальный фактор разделения оказывается функцией параметров парного потенциала молекулярного взаимодействия ац и Ей [см. уравнения (3.12) —(3.15)] и координационных чисел Za и Z,/ в конденсированной фазе чистых компонентов. Постоянные Ь и и, характеризующие свойства матрицы мембраны, могут быть рассчитаны по известным значениям коэффициентов диффузии и растворимости близких го- [c.106]

Первый член в показателе экспоненты учитывает различие в концентрационной зависимости коэффициентов самодиффузии чистых компонентов в данном полимере, величины и р, характеризуют, согласно (3.64), изменение свободного объема диффузионной среды с ростом объемной доли ф, растворенного компонента, /(7, Р, ф,=0)—доля свободного объема матрицы мембраны. Величины ф, и ф определяются растворимостью компонентов и являются функцией давления. [c.109]

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]

Скорость диффузии различна в упорядоченной и неупорядоченной фазах раствора экспериментальные данные свидетельствуют о заметном росте значений Dim в области высоких концентраций водорода [8]. Ранее отмечалось, что образование упорядоченной фазы раствора внедрения сопровождается сильным деформационным взаимодействием в матрице, приводящим к заметному увеличению параметров кристаллической решетки, что эквивалентно росту доли свободного объема при пластификации аморфной матрицы полимерной мембраны. Эти явления также приводят к увеличению скорости диффузии и растворимости. При температурах, меньших критических, процесс диффузии по существу происходит в гетерофазной системе, состоящей из зон упорядоченной и неупорядоченной фаз с различными диффузионными характеристиками. В этой области эффективный коэффициент диффузии будет зависеть от субструктуры кристаллической матрицы мембраны, по аналогии с гетерофазными полимерными матрицами [см. уравнения (3.44) и (3.45)]. [c.117]

На перенос вещества влияют некоторые очень тонкие химические и физико-химические явления, что становится очевидным при более пристальном рассмотрении проникающих веществ, например воды. Сама по себе вода существует в виде связанных водородной связью групп, состоящих примерно из сотни молекул, причем каждая из них имеет от четырех до шести соседей. Устойчивость таких групп, однако, зависит не только от температуры, но и от природы растворимых частиц и физико-химических свойств мембраны. Гидрофобные вещества и мембраны стремятся оттолкнуть молекулы воды, превращая их в большие льдоподобные, а следовательно, и более трудно проникающие группы. [c.66]

Другим способом контроля набухания полимерных мембран является сшивание первоначально растворимого в воде полимера путем образования ковалентных поперечных связей между соседними звеньями. Для управления набухаемостью мембран можно использовать как длину сшивающих агентов, так и плотность сшивания. Вследствие того, что основная цепь сильно взаимодействует с водой, такой подход будет особенно ценным в тех случаях, когда желательна большая степень набухания, например в диализных мембранах из сшитого поливинилового спирта. Эти мембраны также особенно ценны, если желательно [c.69]

Мембраны нанесенного типа в зависимости от способа их получения можно подразделить на пропитанные, напыленные и осажденные. В качестве пористой основы при получении пропитанных мембран могут использоваться различные материалы пористая нержавеющая сталь (ПНС), металлокерамические перегородки (ФНС) и другие, а в качестве веществ, уменьшающих размеры пор, — нерастворимые соли, которые получаются в результате химического взаимодействия между специально подобранными растворимыми солями. [c.75]

В области больших разведений, когда концентрации соли в слое связанной воды и разделяемом растворе становятся сопоставимыми, следует ожидать, что ф высокоселективной мембраны будет находиться в обратной зависимости от растворимости в слое связанной воды. Увеличение концентрации исходного раствора приводит к уменьшению вклада этого эффекта в процесс разделения. Проницаемость в первой области остается практически постоянной, что объясняется прежде всего отсутствием заметного влияния концентрации раствора на движущую силу процесса. Из факта снижения селективности при большом разбавлении (I область) следует важный для практики вывод, что уровень примесей в воде, очищенной обратным осмосом, определяется их растворимостью в слое связанной воды. [c.211]

Селективность действия мембран для обратного осмоса зависит от коэффициентов диффузии и растворимости компонентов раствора в материале мембраны, а также от электрических сил, формы и размера молекул, концентрации, температуры. Для перегородок селективность действия не имеет значения к ним предъявляется требование полного разделения суспензии с получением чистого фильтрата. [c.83]

Разделение смесей (например, газовых) с помощью мембран основано на их способности проникать через материал мембраны с различной скоростью вследствие различия подвижностей или растворимостей. Для целей промышленного применения [c.21]

Вследствие малой скорости диффу ши газов через непористые мембраны осуществить процесс в газовой фазе в промышленном масштабе не удалось. Поэтому практический интерес представляет лишь процесс в жидкой фазе. Разделение основано на различии в форме молекул разделяемых компонентов н растворимости их в материале мембраны. [c.79]

Разделение смесей диффузией через полимерные мембраны основано на различии в форме молекул разделяемых компонентов и их растворимости в материале мембраны [101]. Чем меньше поперечное сечение молекул, тем выше скорость диффузии — на этом основано выделение п-ксилола из смеси с другими изомерами [102], разделение нормальных и разветвленных алканов [103]. [c.67]

Она выдерживает значительное осмотическое давление, обусловленное растворимыми веществами, содержащимися внутри хруп кой цитоплазматической мембраны. [c.247]

Впоследствии коллодиевые мембраны для препаративного диализа были повсеместно вытеснены целлофановыми. Целлофан представляет собой пленочный материал из особой структурной модификации целлюлозы — гидратцеллюлозы. Для его получения природную целлюлозу (из хлопка, древесины и т. п.) обработкой концентрированной щелочью и сульфидом углерода переводят в растворимое состояние. Продавливая раствор через узкие щели, формуют пленку или трубку, в которые вводят пластификатор — вещество, улучшающее эластичность материала. Пластификатором для целлофана обычно служит глицерин. [c.19]

В гомогенных электродах в качестве мембран используются тонкие пластинки кристаллических соединений, обладающие ионной проводимостью при комнатной температуре. Твердые мембраны должны быть механически прочными, химически устойчивыми и обладать малой растворимостью. [c.22]

С началом образования геля пустоты, которые в будущей мембране станут порами, по мере испарения растворителя приводя к зарождению капель вокруг порообразователя. Глобулоподобные полости, образующиеся при желатинировании полимера, будучи вначале цельными и несоединенными друг с другом, при последующей сушке и сжатии могут войти в контакт между собой и изменить форму, превращаясь в полиэдры, стенки которых будут разрываться, что приведет к возникновению соединенных между собой пор с открытыми ячейками. Резкое торможение процесса образования мембраны, имеющее место, как правило, при перенесении зарождающейся мембраны в воду, не только приостанавливает процесс геле-образования, но и способствует выделению из мембраны растворимых в воде компонентов. [c.52]

Матрица мембраны, изготовленная из сплава, обычно представляет гетерофазнуго систему с довольно сложной субструктурой, зависящей также и от технологии получения. Сорбционные и диффузионные характеристики каждой из фаз различны, средние значения растворимости и коэффициента диффузии, определяющие проницаемость мембраны, зависят от формы и размеров кристаллических образований, их взаимного расположения, концентрации растворенного вещества и других характеристик морфологии гетерофазных твердых растворов. [c.118]

Разделение смесей (например, газовых) с помощью мембран основано на их способности проникать через материал мембраны с различной скоростью вследствие различия подвижностей или растворимостей. Для целей промышленного применения мембрана должна обладать соответствующей эффективностью разделения (фактором разделения или эффективности). Типичные смеси, которые могут быть разделены известными мембранами (на основе ацетатцеллюлозы или полисульфонных) в настоящее время и в ближайшем будущем, приведены в табл. 4.2 [13]. [c.86]

На различии, главным образом, растворимостей углеводородов в материале мембраны основано разделение алканов и аренов. Мембрана может быть получена, например, из винилиденфторида, пластифицированного 3-метилсульфоленом, повышаюшим скорость диффузии бензола в -15 раз [104]. Роль пластификатора полимерной пленки могут выполнять и такие селективные растворители, как диметилформамид или диметилсульфоксид 105]. Преимущество этого способа по сравнению с экстракцией состоит в значительно меньшем расходе растворителя, содержание которого в смеси составляет всего 5—6%- Скорость диффузии обратно пропорциональна толщине мембраны, поэтому для обеспечения достаточно высокой производительности обычно используют тонкие пленки (0,01—0,1 мм), толщина которых определяется механической прочностью материала. [c.67]

В настоящее время известно довольно большое количество электродов с гомогенными мембранами как с катионной, так и анионной функцией, В качестве мембран используют тонкие пластины кристаллических соещшеняй. Мембраны должны быть механически прочными, химически усто11чивыми и обладать малой растворимостью. Типичным примером гомогенного твердого мембранного электрода является фторид-селективный электрод на основе фторида лантана. Для уменьи ения объемного сопротивпения монокристалла вводят добавки двухзарядного катиона, например ионов Фторидная функция с теоретическим [c.53]

В [ 3 ] автором показано, что граничный потенциал мембр шного электрода. в котором перенос через твердую фазу отсутствует (т.е, диффузя-онны" потенциал не возникает ), селективность определяется только произведениями растворимости ЛР,ч1 я , где М металл мембраны, а t к j - аниояы (например. М - Ад, а с и j- ввиову хлора и бромида), выражается уравнением [c.7]

Поглощение катионов двухвалентных металлов сопровождается выделением эквивалентного количества протонов из мембраны, так что фактически мембрана (ее связывающие единицы) обменивают протоны на катионы металлов. Перенос ионов приводит к проникновению воды, и митохондрия набухает набухания не происходит, если ионы связываются неорганическим фосфатом и образуют осадок. Одновалентные ионы калия и натрия способны и пассивна проникать во внутреннее пространство, если имеются анионы и субстрат этот процесс также ведет к набуханию митохондрии. В процессе переноса через мембрану, например, аниона фосфорной кислоты, он прежде чем войти в белково-липидный слой мембраны, превращается в нейтральную частицу (лучшая растворимость в липидной среде). По этой причине протоны вместе с анионами также переносятся из внешней во внутреннюю зону. Работа митохондрий по созданиго макроэргических связей не ограничивается образованием только АТФ первичные продукты деятельности аппарата сопряжения, поставляющие активные богатые энергией вещества и для транслоказы, и для образования НАДФ-Нг, и для синтеза АТФ, мало исследованы, хотя работы по их изучению ведутся интенсивно. [c.390]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология