Понятие о мембранных процессах

Понятие о мембранных процессах [c.222]

Начало электрохимии собственно мембранных процессов заложено в 1890 г. работой В. Оствальда [81], в которой было сформулировано понятие полупроницаемой мембраны как мембраны, селективно влияющей на мембранный транспорт ионов. Согласно Оствальду, не только электрические токи в мышцах и нервах, но также и таинственные явления, происходящие в электрических рыбах, находят объяснение в свойствах полупроницаемых мембран . [c.12]

Термодинамические и кинетические представления о процессе проницания газов через мембраны опираются прежде всего на понятия о формах энергетического взаимодействия проникающих газов с матрицей и о механизме массопереноса. Оба критерия позволяют провести довольно детальную классификацию газоразделительных мембран, однако целесообразно ограничиться главными признаками. Все мембраны в зависимости от возможности фазового массопереноса можно разделить на две группы —с пористой и сплошной матрицей. По энергетическому критерию можно выделить четыре типа мембранных систем пористые газодиффузионные и сорбционно-диффузионные, непористые сорбционно-диффузионные и реакционно-диффузионные. [c.13]

Энергетическое совершенство процессов в этом основном элементе во многом определяет эксплуатационные затраты и экономическую эффективность технологической системы разделения в целом. Проведем анализ в следующей последовательности вначале введем понятие эксергетического к. п. д. как меры термодинамического совершенства процесса и далее используем это представление для анализа селективного проницания газов через мембрану и оценки потерь от необратимости в напорных и дренажных каналах и в мембранном модуле в целом. [c.239]

Вывод уравнения (12.8) несколько выходит за рамки понятий, рассматриваемых в данной главе. Это уравнение связывает осмотическое давление с движущей силой осмотического процесса (о движущих силах см. в гл. 17), которая определяется стоящим в правой части равенства множителем 1ё( р.,я/Рр.ра) процессе осмоса массонеренос растворителя через мембрану вызывает появление давления и сопровождается изменением концентрации растворов, находящихся по обе стороны от мембраны. При выводе уравнения [c.217]

Оствальд [5] первым начал изучать электрохи.мические процессы в мембранах, он ввел понятие полупроницаемой мембраны, т. е, мембраны, способной пропускать частицы только одного вида. [c.7]

Пример, показанный на рис. 2.3, должен помочь читателю понять разницу между обратимым и необратимым процессами и разъяснить понятие максимальной работы. На рис. 2.3, А мы видим сосуд, содержащий один моль газа в объеме при общем давлении Рь которое равно атмосферному давлению плюс давление т г песка, находящегося на ограничивающей газ воображаемой невесомой мембране, не обладающей трением. На рис. 2.3, Б 1 2 — объем, занимаемый газом в результате уменьшения массы песка в два раза при конечном общем давлении Рг- Можно представить себе два пути перехода из состояния А в состояние Б. В обоих случаях мы должны подавать в систему столько тепла, сколько необходимо для поддержания в ней несходной температуры. В данном случае системой является газ, а все остальное составляет окружающую среду. [c.69]

Цель занятия дать понятие о метаболизме и его регуляции. Изучить процессы переваривания и всасывания основных компонентов пищи и регуляцию пищеварения. Изучить строение мембран, трансмембранный транспорт и роль мембран в интеграции метаболизма. [c.95]

Понятие обратный осмос показывает обратимость процесса естественного осмоса, рассмотренного в 3. Известно, что прямой (или естественный) осмос (рис, 26, а) наблюдается, если чистая вода А и водный раствор Б разделены полупроницаемой мембраной В, через которую вода устремляется в сторону раствора. Этот процесс продолжается до тех пор, пока уровень раствора не поднимается на высоту Я, равную осмотическому давлению раствора (рис, 26, б). При зтом достигается осмотическое равновесие. Для того, чтобы заставить молекулы воды двигаться в противоположном прямому осмосу направлении к раствору Б, нужно приложить гидростатическое давление Р, величина которого должна быть больше осмотического давления Я (рис. 26, в). Упрощенная схема обратного осмоса показана на рис, 26, г. Очищаемая вода 1 [c.168]

При использовании таких уравнений транспортные процессы считаются макроскопическими, а мембрана — черным ящиком. Введение понятия структуры мембраны эквивалентно учету трения или сопротивления проникающей через мембрану молекуле или частице. [c.32]

Как показано на рис. 3, трансмембранная разность электрохимических потенциалов (А[гН, или протонный потенциал) занимает центральное положение в системе процессов трансформации энергии, происходящих в протонных мембранах. А яН состоит из двух компонентов электрического и химического (иначе концентрационного, или осмотического). Первый из них — трансмембранная разность электрических потенциалов (А-ф), второй — трансмембранная разность концентраций ионов водорода (АрН). Рис. 4 иллюстрирует эти два понятия. [c.18]

Если процессы продуцирования энергии (фотосинтез, фотосин-тетическое и окислительное фосфорилирование) блокированы, перенос электронов в ФС II или трансформация энергии в дыхательных процессах попадают в тупик , иначе говоря, многие мембранные процессы протекают без синтеза АТФ. При этом одни вещества накапливаются в избытке, другие же оказываются полностью израсходованными из-за нарушений в механизме переноса веществ через мембрану. С активным переносом связано и понятие конкурентного торможения. Проявляется оно в том, что транспорт одного вещества замедляется или прекращается в присутствии другого, сходного по строению биологически активного вещества. Вещества обоих типов вступают в борьбу за молекулы, осуществляющие активный перенос, и возможно, что с одной стороны мембраны на другую будет транспортироваться не необходимое природное, а конкурирующее с ним биологически активное вещество, образующее в процессе метаболизма комплексное соединение с транспортной молекулой. [c.48]

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]

Уравнение кинетической кривой связывает составы потоков, пермеата и ретанта, выходящих из одной и той же ступени. Кинетическую кривую в процессах мембранного разделения чаще называют линией равновесия [12—15], оговариваясь при этом, что понятие равновесие ни в коем случае не является термодинамическим, а используется только по аналогии с дистилляцией [12, 16]. Вид уравнения кинетической кривой определяется соотношением скоростей массопереноса компонентов газовой смеси через мембранный аппарат данной ступени, структурой потоков в модуле. Например, при идеальном перемешивании в напорном и дренажном каналах уравнение кинетической кривой имеет вид [c.204]

Термин фракционирование применяют очень часто, понимая под этим фракционированную перегонку или ректификацию. В действительности же перегонка является лишь одним из способов, при пойощи которого может быть достигнуто фракционирование смеси. В этом широком смысле фракционирование включает любой процесс систематического разделения смеси на относительно чистые фракции. Смешение близких по составу фракций и повторение основного процесса разделения обычно также включаются в понятие фракционирования. Наиболее широко известным примером фракционирования при помощи способа разделения, отличного от перегонки, является так называемая дробная кристаллизация. Она часто применяется, например, при выделении некоторых редкоземельных элементов [17]. Более современным примером фракционирования является разделение фторидов урана с помощью диффузионных мембран [18]. С этой целью была сконструирована весьма остроумная система для объединения определенных фракций и повторного их разделения с минимальной затратой ручного труда. Систематическое фракционированное осаждение высокополимерных соединений из растворов представляет общий интерес как метод, позволяющий находить функцию распределения молекул по размерам. Отмывка загрязнений от твердых тел является также часто применяемым способом разделения, а экстракция из одной жидкости в другую неоднократно обсуждалась в литературе и применяется как способ разделения и фракционирования . [c.12]

Системы полимер — растворитель (1) — растворитель (2), которые Рейтлингер относил к системам полимер — жидкость — (газ) [133], по нашему мнению, включают две группы трехкомпонентных систем. Основную группу составляют системы, в которых полимерная мембрана приводится в контакт со смесью двух (или более [220]) растворителей-диффузантов, одновременно проникающих через мембрану, либо сорбируемых ею. Вторую группу образуют системы, в которых один из компонентов предварительно равномерно распределен в мембране, а другой — диффузант участвует в процессе переноса. Очевидно, что системы первой группы составляют основной предмет исследования в мембранной технологии, к системам второй группы относятся пластифицированные и модифицированные полимеры в широком смысле этих понятий (т. е. не только содержащие традиционные пластификаторы, но и увлажненные, насыщенные парами растворителей, мономерами и т. п.). Покажем, чем анализ диффузионных свойств этих систем может быть выполнен в рамках одного подхода. [c.137]

В предыдущих работах [1, 2] было показано, что кинетика обмена водородного иона на другие катионы в катионитах может быть понята, если принять, что водородные ионы в катионитах так же, как и в растворах, обладают аномально большой подвижностью. В этих работах исследовали нестационарные процессы диффузии. Применение ионообменных мембран позволяет исследовать сиор ость диффузии в более простых стационарных процессах. [c.76]

Процесс адсорбции хорошо описывается уравнением Гиббса. Адсорбция и ориентация частиц на поверхности раздела фаз приводят к минимуму свободной энергии системы. Адсорбционные и сольватные слои оказывают стабилизирующее действие. Адсорбционное равновесие точно описывается в термодинамических понятиях. Однако мембранное равновесие в явном виде не входит в полученные уравнения. Поэтому лучше применять более наглядные термодинамические соображения, исходя из определенной модели, имеющей физический смысл. При этом можно исходить из системы, состоящей из каркаса — сетки с фиксированными на нем функциональными группами, подвижныхми противоионами и коионами и молекулами растворителя. Этим путем часто идут при электрохимических рассмотрениях. Понятие иона отсутствует у Гиббса, физические свойства ионов, их объемы, [c.63]

В пособии рассматриваются важнейшие закономерности взаимодействия света с веществом, основные понятия фотофизики и фотохимии, общие стадии различных фотобиологических процессов и приводится классификация фотобиологических реакций. Подробно освещены практически исе известные на данный момент фотобиоло-гические процессы. Центральное место отведено систематическому описанию фотосинтеза и зрения. В соответствии с современными представлениями о механизмах фотобиологических реакций внимание читателя акцентируется также на молекулярных и мембранных аспектах проблемы. [c.2]

Существенным для понимания всех аспектов переноса электронов в мембранах, а также сопряженных с ним процессов является вращательная и латеральная диффузия не только подвижных переносчиков, но и отдельных комплексов и их агрегатов. Подвижность комплексов приводит к тому, что теряет смысл понятие единой структурной электронтранспортной цепи, так как стехиометрия взаимодействия комплексов определена лишь в среднем и может меняться при изменении внешних условий. Если регулируемая условиями внешней среды латеральная асимметрия в распределении комплексов переносчиков достаточно хорошо установлена для фотосинтетического аппарата высших растений, то, несомненно, аналогичные процессы регулирования пространственной обособленности отдельных реакций могут происходить и у фотосинтезрфующих бактерий и митохондрий. Динамическая организация электронного транспорта, проявляющаяся в процессах агрегации— дезагрегации как отдельных переносчиков электронов с комплексами, так и самих комплексов, приводит к быстрому и высокоэффективному переносу электронов (внутри комплексов), увеличивает надежность функционирования цепи переноса электронов, обеспечивая возможность замены вышедших из строя элементов, а также их встраивание в процессе б иогенеза и, кроме того, обеспечивает возможность эффективных способов регуляции транспорта электронов за счет изменения степени агрегации комплексов, их пространственной обособленности и взаимного положения в мембране. Асимметричная латеральная и трансмембранная организация комплексов в мембране может направленно регулироваться такими факторами, как липидный состав мембраны, соотношение липид/белок, микровязкость, энзиматическая модификация белков, ионный состав среды и др. [c.286]

Медицинские аспекты мембранологии. Свободнорадикальное пероксидное окисление липидов мембран в норме и при патологических процессах. Активные формы кислорода, механизм их образования, свойства, пути утилизации, роль в регулировании метаболических процессов в биосистемах. Антиоксиданты, их классификация, локализация, свойства, механизм биологического действия. Понятие о прооксидантах и окислительном стрессе. [c.283]

Участие компонентов биомембран в осуществлении и регулировании метаболических процессов в клетке. Общая характеристика процессов передачи информации в клетке. Понятие о первичных и вторичных мессенджерах. Классификация, особенности структурно-функциональной организации мембранных белков-рецепторов. Характеристика аденилатциклазного и фосфо-инозитидного пути передачи сигнала в клетку. Роль ионов в осуществлении метаболических процессов с участием мембран. Адсорбционный тип регуляции метаболизма. Понятие о метаболоне, физиологическое значение его образования. Пространствен-но-структурная организация ферментных систем клетки (на примере гликолитического комплекса и цикла Кребса), Экспериментальные исследования взаимодействия ферментов гликолиза с различными структурными компонентами клетки. Модели структуры гликолитического комплекса в скелетных мышцах и на внутренней поверхности мембран эритроцитов. Эстафетный механизм работы ферментов в клетке. Механизмы регулирования функциональной активности векторных ферментов биомембран. Пути нейрогуморальной регуляции функций клеток. [c.284]

Следует пояснить это понятие. Пенетрантом н 1зывают низкомолекулярное вещество, диффундирующее через полимерную пленку или мембрану (синоним — диффузант). Применительно к растворению полимера или обратному процессу выделения твердой фазы из раствора в качестве пенетранта выступает растворитель. — Прим. ред. [c.110]

Для математического моделирования фармакокинетических процессов организм представляют в виде одной или нескольких частей (камер), ограниченных проницаемой мембраной, в которых равномерно распределяется лекарственное средство. Понятие камера условно, так как оно не означает какое-нибудь анатомически ограниченное пространство. Это — единица формализованной фармакокинетической системы. [c.252]