Осмос прямой

Законы осмотического давления. Осмометрия. Осмос играет важную регулирующую роль в жизнедеятельности растительных и животных организмов. Клеточные соки имеют низкую концентрацию солей, поэтому вначале огромное число измерений осмотического давления относилось к разбавленным водным растворам неэлектролитов. В 1887 г., применив для обобщения результатов измерений термодинамику и молекулярно-кинетическую теорию, Вант-Гофф пришел к выводу, что между состоянием вещества в очень сильно разбавленном растворе и газовым состоянием того же вещества имеется формальное количественное сходство, несмотря на то что характер движения молекул растворенного вещества в жидкости отличается от движения молекул газа. В частности, Вант-Гофф показал, что 1) при постоянной температуре осмотическое давление прямо пропорционально концентрации или обратно пропорционально молярному объему растворенного вещества (аналогия с законом Бойля) 2) при данной концентрации осмотическое давление пропорционально абсолютной температуре (аналогия с законом Гей-Люссака) 3) при одинаковой температуре [c.203]

Осмометры можно подразделить по принципу измерения осмотического давления и по диапазону измеряемого давления, от которого существенно зависит конструкция прибора. Измерение осмотического давления статическими методами проводится после наступления равновесия в системе раствор — мембрана — растворитель. В простейшем случае осмотическое давление измеряется по высоте столба жидкости. Недостатком статического метода является сложность определения момента наступления равновесия и значительные затраты времени. Для быстрых и точных измерений служит динамический метод. Идея этого метода заключается в измерении объемной скорости проницания через мембрану растворителя при различном давлении в ячейке (рис. 1-8). Интерполяцией данных в области прямого и обратного осмоса получаем значение осмотического давления. [c.38]

Отсюда становится понятнее и явление прямого осмоса, которое можно представить следующим образом. При разграничении воды и водного раствора гидрофильной полупроницаемой мембраной на поверхности и внутри пор мембраны образуется слой связанной воды. Тепловое движение ионов солей в растворе приводит к тому, что они захватывают воду у поверхности мембраны, включая ее в свои гидратные оболочки, и переносят в объем раствора, где вода перераспределяется между остальными нонами. Уменьшение концентрации воды на поверхности мембраны, обращенной к раствору, компенсируется переходом чистой воды через мембрану. Переход воды, обусловленный работой подобного гидратного насоса , происходит до тех пор, пока силы, определяемые притяжением воды к ионам, не будут уравновешены силами гидростатического давления со стороны раствора. [c.204]

Ультрафильтрация сырого сахарного сока дает чистый свободный от коллоидов фильтрат, из которого может быть прямо проведена кристаллизация сахарозы. При этом обеспечиваются высокий выход и высокая чистота продукта. Известны такие мембраны, задерживающие сахарозу, которые можно использовать для концентрирования раствора сахара и снижения концентрации инвертированного сахара и солей. Это позволяет не только снизить нагрузку на систему выпаривания и себестоимость процесса кристаллизации, но также повысить выход кристаллов и снизить потери с осадком. Так, установлено [195], что стоимость 1 л кленового сиропа, получаемого концентрированием (в 30— 40 раз) кленового сока кипячением при атмосферном давлении, может быть снижена на 54%, если предварительно из кленового сока удалить 75% воды с помощью обратного осмоса. [c.291]

Для обессоливания (деминерализации) воды и для ее очистки от других примесей все шире начинают использовать метод обратного осмоса. Трудность его применения связана с получением полупроницаемых мембран, стойких к высоким давлениям и способных достаточно быстро пропускать растворитель. Такую мембрану изготавливают из огромного числа тончайших волокон ацетата целлюлозы или ароматических полиамидов, спрессованных перпендикулярно поверхности мембраны. Сущность метода состоит в том, что к раствору нужно приложить давление выше осмотического, в результате чего практически чистый растворитель (вода) продавливается сквозь полупроницаемую перегородку. Если осмотическое давление обычной питьевой воды достигает 0 1 МПа, то для морской воды, содержащей 35 г солей в литре, я=2,5 МПа. Следовательно, внешнее давление для осуществления обратного осмоса должно быть еще выше, так как производительность установки прямо пропорциональна разности между приложенным и осмотическим давлением. [c.152]

Обратный осмос можно рассматривать как процесс обратный прямому осмосу. В прямом осмосе поток растворителя направлен из более разбавленного раствора в более концентрированный, в обратном осмосе — наоборот. При этом вследствие концентрирования раствора перед мембраной и разбавления на выходе возникают осмотическое давление и осмотический поток ( прямой осмос), направленный навстречу фильтрационному. В результате рабочее давление равно разности между приложенным и осмотическим. Чем выше концентрация подлежащего опреснению раствора, тем выше перепад осмотических давлений и тем больше гидродинамическое давление, необходимое для реализации опреснения. [c.383]

При осмосе раствор становится более разбавленным, но концентрация молекул растворителя в растворе продолжает оставаться меньшей, чем в растворителе. Однако дополнительное гидростатическое давление, испытываемое молекулами растворителя во внутреннем сосуде и определяемое разностью уровней в обоих сосудах (й), обусловливает равную скорость прямого и обратного проникновения молекул растворителя через полупроницаемую перегородку. [c.201]

Обратный осмос можно рассматривать как процесс, обратный прямому осмосу. Из термодинамики необратимых процессов следует определенная связь между прямым и обратным процессами в прямом осмосе поток жидкости направлен навстречу фильтрованию. Иными словами, в условиях обратного осмоса возникает прямой осмос, перепад осмотических давлений, вычитающийся из задаваемого перепада гидростатических давлений. Чем выше концентрация подлежащего опреснению раствора, тем выше перепад осмотических давлений и тем больше гидродинамическое давление, необходимое для реализации опреснения. [c.348]

Рис. 8.3. Зависимость коэффициента диффузии воды и поваренной соли через пирроно-вую мембрану из пиромеллитового диангид-рида и диаминобензидина от продолжительности прямого осмоса (толщина пленки 2,5 мкм) [14]

Рис. 4.1. Принципиальная схема прямого и обратного осмоса а—начало осмотического переноса 6—равновесное состояние в—обратный осмос 1—пресная вода 2—соленая вода 3—мембрана

Прямой Удерживание сопи осмос Г1 4/(/ ДС)] [c.323]

Как известно, упругость пара (точнее—депрессия упругости пара Лр=рд—р) над раствором находится в прямой зависимости от осмотического давления раствора. Отсюда ясно, что физическая природа явления набухания одинакова с природой осмоса набухающий полимер представляет собой как бы осмотическую ячейку, внутрь которой проникают молекулы низкомолекулярной жидкости. С этой точки зрения давление набухания в его максимальном значении следует рассматривать как предельное (максимальное) осмотическое давление в насыщенном растворе высокомолекулярного соединения. В связи с этим необходимо более подробно остановиться на особенностях осмотического давления в указанных растворах. [c.195]

При обратном осмосе воду нагнетают через мембрану, преодолевая естественное осмотическое давление этим достигается разделение воды и ионов. Процесс осмоса показан на рис. 7.25, где тонкая мембрана из ацетатной целлюлозы (пластмассы) разделяет два солевых раствора. Вода через мембрану течет в направлении от раствора с малой концентрацией к раствору с большой концентрацией (для выравнивания концентрации). Мембрана пропускает воду, но блокирует прохождение ионов соли (прямой осмос, рис. 7.25,а). Если прикладывать давление на стороне с более высоким содержанием соли, то поток воды может быть остановлен это давление, нри котором отсутствует движение потока воды, называется осмотическим давлением Ро (рис. [c.212]

Исследуя растворы, Пфейфер установил, что осмотическое давление прямо пропорционально концентрации раствора и абсолютной температуре. Обе эти закономерности аналогичны законам Гей-Люссака и Бойля— Мариотта для газов (1.6). На это сходство обратил внимание Вант-Гофф. Используя цифровой материал, он показал, что к явлениям осмоса применимо объединенное уравнение Менделеева — Клапейрона (1.7). Если я — осмотическое давление раствора, V — его объем, содержащий 1 моль вещества, Я — универсальная газовая постоянная, а Т — абсолютная температура, то для п молей [c.115]

На рис. 8.1 показаны удельные капитальные затраты на электродиализ (прямая 1 и обратный осмос (прямая 2) в зависимости от солесодержания исходной воды. Линия 3 относится к обратному осмосу, при осуществлении которого фильтрат смешивается с таким количеством исходной воды, которое поддерживает солесодержание продукта (смешанной воды) на уровне 500 мг/л. Из приведенных графиков видно, что при минерализации исходной воды выше 1,5 г/л обратный осмос экономичнее электродиализа, а при осуществлении смешивания фильтрата с опресняемой водой капитальные затраты на обратный осмос будут ниже, чем на электродиализ, во всем рассмотренном диапазоне концентраций солей в воде. Сопоставление значений капитальных затрат на сооружение обратноосмотических станций, опресняющих солоноватые воды (рис. 8.1), с представленными в табл. 8.1 данными работы [90] по действующим в Саудовской Аравии аналогичным станциям показывает, что полученные в работе [54] величины [около 260 дол/ /(м /сут)] являются реальными. Существует ряд станций, удельные капитальные затраты на сооружение которых ниже значений, приведенных Фрайвиплигом. [c.187]

Следовательно, общие свойства растворов проявляются в явлении осмоса, в понижении упругости пара над раствором, понижении температуры замерзания и повышении температуры кипения растворов. Все эти свойства растворов подчиняются одному закону — закону Рауля— Вант-Гоффа свойства разбавленных растворов неэлектролитов прямо пропорциональны числу растворенных частиц, т. е. моляльной концентрации растворенного веш,ества. [c.29]

В главе V было показано, что не только ионные атмосферы, но и адсорбционные слои нейтральных молекул в растворах могут иметь диффузное строение. При этом молекулы диффузной части адсорбционного слоя оказываются (как и ионы) в достаточной мере подвижными и могут увлекаться потоком жидкости. Перенос ионов диффузного слоя потоком жидкости или, напротив, увлечение жидкости ионами диффузного слоя при действии на них электрического поня являются причиной известных электрокинетических явлений [1—3]. По аналогии с этим можно рассмотреть и капиллярно-оомотические явления (на которые впервые было обращено внимание в работе [4]), а именно течение жидкости под действием градиента концентрации растворенного вещества (капиллярный осмос — аналог электроосмоса) и перенос молекул диффузного слоя потоком жидкости (обратный осмос), приводящий к возникновению разности концентраций (аналог потенциала течения). Заметим при этом, что само по себе экспериментальное наблюдение капиллярно-осмотических явлений (капиллярного осмоса или обратного осмоса) служит прямым подтверждением диффузности строения адсорбционных слоев. [c.289]

Понижение давления пара над раствором. находится в количественной связи с осмотическим давлением этого раствора. Для того чтобы уяснить указанную связь, представим себе замкнутый сосуд (рис. 24) с полупроницаемой перепонкой тп, не доходящей до верхней стенки. В левой части сосуда находится растворитель а в правой — раствор 5. Площади поверхностей обеих жидкостей равны между собой. Воздух из сосуда выкачан. Температура всей системы одинакова и Не изменяется во время опыта. Благодаря явлению осмоса уровень жидкости в правой части (раствор) будет стоять выше, чем в левой на величину к. Давление паров на уровне АВ для обеих жидкостей должно быть одинаковым (иначе система не находилась бы в равновесии, причем имела бы место перегонка растворителя в ту или другую сторону). Из рисунка видно, что давление паров Р над раствором равно давлению паров Ро над растворителем, уменьшенному на вес столба паров высотою Л. Так как последняя величина находится в прямой зависимости от осмотического давления раствора, то и уменьшение давления пара над раствором связано с величиной этого осмотического давления. [c.71]

Рис. 6.35. Схема осмоса (л = р Н — осмотичеекое давление) а — прямой осмос б — осмотическое равновесие в — обратный осмос

В обратном осмосе используются давления от 20 до 100 бар, т. е. гораздо более высокие, чем при ультрафильтрации. В противоположность ультрафильтрации и микрофильтрации выбор материала мембраны для обратного осмоса прямо (через константы А и В) влияет на эффективность разделения (уравнение VI-27). Попросту говоря, это означает, что для достижения эффективного разделения необходимо, чтобы константа А была бы по возможности большой, а константа В — по возможности малой. Другими словами, мембрана (материал) должна иметь высокое сродство к растворителю (главным образом к воде) и низкое сродство к растворенному компоненту. Сказанное подчеркивает, что выбор материала мембраны для обратного осмоса становится чрезвычайно вгокным, поскольку свойства материала определяют характеристические свойства мембраны. Здесь отчетливо проявляется отличие мембран для обратного осмоса от микрофильтрационных и ультрафильтрационных мембран, поскольку в последних разделительные свойства определяются порами в материале, а выбор материала диктуется в основном устойчивостью к химическим реагентам. [c.300]

Переходя к обратным электрокинетическим явлениям, отметим их сходство с пьезоэффектом — появлением разности потенциалов при деформировании некоторых кристаллических веществ — пьезоэлектриков. Отличие состоит в том, что пьезоэффект характеризует изменение равновесного состояния вещества при действии на него механических напряжений, а гидродинамическая поляризация дисперсной системы отражает интенсивность течения необратимого процесса — переноса заряда (электрического тока), который может быть вызван механической силой (градиентом давления) при надлежащих условиях. Величины эффектов, форму их проявления (в виде потенциала или тока гидродинамической поляризации), связь с прямыми элек-трокинетическими эффектами (форез, осмос) можно установить, основываясь на общих положениях термодинамики необратимых процессов. [c.612]

Исследования капиллярного осмоса электролитов [12] были выполнены на той же установке (см. рис. Х.2) дяя растворов Ма2304 различной концентрации (от Ю до 0,5 моль/л). В этих опытах прямо измерялась разность уровней жидкости в капиллярах, которые сообщались с объемами раствора, разделенными спеченной стеклянной мембраной со средним радиусом пор около 2,5 мкм. Капиллярно-осмотическое и электро-осмотическое давление вызывало подъем жидкости в капилляре, сообщающемся с нижним объемом, где концентрация электролита была выше. Для расчета у = Усо+ 1 е использовались уравнения (Х.24) и (Х.26) с учетом скорости фильтрации электролита через мембрану под действием возникавшей разности уровней жидкости. Теоретически рассчитанные величины суммы оказались на порядок ниже эксперимен- [c.296]

Умягчение воды достигается прямым удалением кальция и магния. Эта задача сходна с задачей удаления тяжелых металлов. Применяемые мембраны обычно задерживают 50-80% хлорида натрия и 99% сульфатов, хлоридов и бикарбонатов кальция и магния, Мембранные процессы по сравнению с другими методами умяг чения воды обладают определенным преимуществом. При умягчении БОДЫ натронной известью или ионообменным методом образуются значительные количества отходов. В первом случае образуется шлам из карбоната кальция и гидроокиси магния, обезвоживание и ликвидация которого составляют трудную задачу. Во втором случае при регенерации ионообменного материала образуются потоки с высоким содержанием твердых веществ, обработка которых перед сбро-сом также составляет сложную задачу. Концентрированные потоки, образующиеся при умягчении воды методом обратного осмоса, не содержат взвешенных частиц, а если и содержат, то избавиться от них обычно гораздо легче, чем от отходов двух других методов умягчения воды. [c.293]

Но как только под пленку проникает влага, она образует концентрированный в микрообъеме раствор различных солей, встреченных под пленкой. В результате по одну (наружную) сторону полупроницаемой органической пленки имеется раствор с малой концентрацией ионов, по другую (внутреннюю) — с большой концентрацией, т. е. созданы условия для осмоса (рис. 57). С этого момента начинается ускоренное осмотическое перемещение влаги под пленку. Скорость перемещения прямо пропорциональна разности концентраций. Обозначим 1 1 и Р концентрацию раствора и давление под пленкой полимера, а 2 и 2 — концентрацию раствора и давление в наружной йленке влаги. Если 51>Р2, то Р >Р2- Под пленкой возникает значительное давление, приводящее к отслаиванию и вспучиванию. [c.163]

Эксперименты по обратному осмосу были проведены при 95 - 98 атм за исключением "г", питающий раствор 0.1 н. Na l при прямом осмосе АС = 2.9H.Na l. [c.323]

Основные научные работы посвящены исследованию поверхностных явлений. Развил термодинамику систем с учетом введенного им понятия расклинивающего давления тонких прослоек. Впервые осуществил прямые измерения молекулярного притяжения твердых тел в функции расстояния и расклинивающего давления тонких слоев жидкостей. Теоретически обосновал влияние перекрытия ионных атмосфер на расклинивающее давление жидких прослоек и взаимодействие коллоидных частиц, что позволило ему создать теорию коагуляции и гетерокоагуляции коллоидных и дисперсных систем. Совместно с советским физиком Л. Д. Ландау создал (1928) теорию устойчивости лиофобных коллоидов, известную ныне под названием теории ДЛФО (теория устойчивости дисперсных систем Дерягина — Ландау — Фервея — Овербека). Обнаружил особые свойства граничных слоев жидкостей, определяемые их специфической (анизотропной) структурой. Развил теории термоосмоса и капиллярного осмоса в жидкостях, термофореза и диффузиофореза аэрозольных частиц. Автор двучленного закона внещнего трения. Под его руководством впервые синтезированы при низких давлениях нитевидные кристаллы алмаза — усы . Разработал методы наращивания алмазных кристаллов и порощков из газа при низких давлениях. [c.171]

Теория капиллярного осмоса первоначально 13] была разработана на основе метода наложения вспомогательного молекулярного поля, позднее [8] — на основе применения соотношения взаимности Онза-гера к отклонению концентрации раствора, выносимого при протекании через капилляр, от первоначальной (аналог потенциала течения), и наконец, на основе прямого метода — Коптеловой [5]. [c.17]

Рис 5.1. Принципиальная схема прямого и обратного осмоса, а — начало осмотического переноса б — равковесиое стояние е — обрашый осмос / — пресная вода 2 — соленая вода 3 — мембрана. [c.99]

Первые работы по Ф.-х. г. относятся к 80-м гг. 19 в. (В. Нернст и др.). Совр. методы Ф.-х. г. позволяют рассчитывать эффективность пек-рмх пром. массообменных аппаратов — прямо- и противоточных экстракц. колонн с малым объемным содержанием дисперсной капельной фазы, ртутных амальгаматоров, электролизеров с капиллярной матрицей, аппаратов с орошаемой стенкой, опреснит, установок, работающих по принципу обратного осМоса, я др. Перспективы развития Ф.-х. 1. связаны гл. обр. с разработкой мекн дов вычислит, математики, а также с созданием количеств, теории турбулентности и развитием прецизионных эксперим. методов Зондирования тонкой (в масштабе от Ю до 10 см) структуры турбуяейгных потоков в гетероген-яых системах. [c.619]

Понижение удельной энтальпии граничного слоя, обнаруженное для нитробензола прямыми калориметрическими измерениями, позволяет объяснить ряд интересных эффектов, обнаруженных ранее, преноде всего термо-осмос — движение жидкостей через пористые перегородки или капилляры в направлении градиента температур. Теория, развитая в [24] на основе принципа симметрии кинетических коэффициентов Опзагера, показывает, что градиент температур в,Т1й1, параллельный поверхности раздела подкладка/ жидкость, вызывает тепловое скольжение последней по стенке со скоростью [c.36]

Такую мембрану изготавливают из огромного числа тончайших волокон ацетата целлюлозы или ароматических полиамидов, спрессованных перпендикулярно поверхности мембраны. Сущность метода заключается в приложении к раствору давления, превышающего его осмотическое давление, в результате чего практически чистый растворитель (вода) продавливается сквозь полупроницаемую перегородку. Если осмотическое давление обычной питьевой воды достигает 1 бар, то для морской воды, содержащей 35 г солей в литре, Pq m = 25 бар. Следовательно, внешнее давление для осуществления обратного осмоса должно быть еще выше, так как производительность установки прямо пропорциональна разности между внешним и осмотическим давлением. [c.232]

Достоинства обратного осмоса — yнивep aJп>нo ть, возможность очистки воды одновременно от ионных и органических загрязнений, высокомолекулярных соединений, взвесей, бактерий и других примесей. Поток фильтрата прямо пропорционален площади поверхности мембраны и обратно пропорционален ее толщине. [c.402]

На рис. 4-15 представлены результаты опытов по концентрированию водного раствора капролактама. Для данной системы селективность не зависит от концентрации во всем интервале ее изменения. С увеличением концентрации проницаемость снижается в результате уменьшения движущей силы процесса вследствие повышения осмотического давления раствора. Постоянство селективности обусловлено, по-видимому, тем, что с изменением концентрации капролактама структура раствора не изменяется, а следовательно не изменяется и примембранный слой, который оказывает определяющее влияние на селективность процесса разделения обратным осмосом. Это подтверждается рис. 4-16, на котором зависимость Х2=1(Х1) экстраполируется в начало координат. Кроме того, это свидетельствует о том, что в системе капролактам — вода оба компонента смеси обладают способностью сорбироваться на поверхности мембраны. Наклон этой прямой характеризует их относительную способность к сорбции. [c.90]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология