Взаимодействие воды с полимером в мембранах

Вторая серия калориметрических экспериментов для получения зависимости характера и силы взаимодействия вода — полимер от структуры мембраны была выполнена на асимметричных мембранах р-2221. Использованные мембраны показаны на рис. 21.7 представленные микрофотографии сделаны с помощью электронного микроскопа с поперечных срезов мембраны. Условия формования мембран указаны в подписи к рисунку. Из этих фотографий видно, что с увеличением времени испарения рас- [c.356]

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]

Типичной ошибкой при определении коэффициентов диффузии является расчет D из данных по кинетике сорбции полимерами растворов электролита, например [189, 193]. Очевидно, что в условиях одновременной сорбции полимером из водного раствора воды и электролита, следует специально рассмотреть физический смысл коэффициента диффузии раствора электролита . Другая ошибка в определении D возникает при его вычислении из уравнения потока через мембрану, когда градиент концентрации в мембране заменяют отношением разности концентраций в растворах по обе стороны мембраны к ее толщине, например [183]. Получающаяся при этом величина является произведением D и коэффициента распределения электролита между раствором и мембраной. Наконец, иногда эту величину определяют из данных по проницаемости в условиях встречной диффузии воды и электролита в полимере [171, 194]. Взаимодействие воды и электролита приводит к задержке в переносе электролита [40, 195, 196] и возрастанию времени запаздывания , т. е. неконтролируемому занижению D. [c.139]

Образованные в результате такого гидрофобного взаимодействия соединения в дальнейшем связываются с гидрофобными частями полимера и образуют еще более малоподвижные молекулярные комплексы, которые могут укрупняться, образуя связь с уже имеющимися на поверхности мембраны молекулами неполярного вещества или их группами. Важным следствием такого гидрофобного взаимодействия является повышение числа свободных подвижных молекул воды в связанном слое, получаемых вследствие вытеснения некоторых молекул воды из моди- [c.221]

Величины 0, Сь V в уравнении (1.49) и 02, К — в уравнении (1.51) зависят от природы компонентов разделяемого раствора, кроме того на величины 0, />2, Си К влияет взаимодействие раствора с материалом мембраны. Это в значительной степени определяет выбор полимеров для изготовления мембран, разделяющих ту или иную систему. В частности для успешного разделения водных растворов важна определенная гидрофильность мембран. Известно, что вода образует ассоциаты флуктуационного характера — мерцательные кластеры [45], время жизни которых составляет —10 ° с, что на два-три десятичных порядка превышает период колебательного движения молекул [46]. Кластерная структура [c.33]

Таким образом, можно попытаться дать второе возможное объяснение факту непостоянства количества связанной воды. Если вода не замерзает не только в результате взаимодействия с объемной фазой полимера, но и вследствие взаимодействия на поверхности, можно ожидать, что зависимость количества связанной воды от величины поверхности мембраны линейна. Отрезок, отсекаемый такой линией на оси ординат, соответствует количеству воды, поглощенной объемом полимера, а количество воды, связанной с поверхностью, легко получить из наклона [c.358]

Понимание основных принципов, описывающих структуру воды и взаимодействие мембрана — вода, упрощает задачу тщательного отбора и синтеза новых перспективных полимеров для гиперфильтрационных мембран. Например, для гиперфильтрационных мембран из ацетата целлюлозы оказывается, что гидратация гидрофильных гидроксильных групп, образование водных оболочек около гидрофобных ацетатных групп и жесткость молекул целлюлозы оказывают совместное влияние на повышение вязкости (и, следовательно, на снижение е) воды, необходимое для практически полного выделения соли. [c.177]

Клетки млекопитающих представляют собой комплекс различных молекул, из которых наиболее простой является вода, В водном окружении содержатся компоненты всевозможных размеров от маленьких ионов до огромных полимеров, комплекс ДНК — хроматин, микротрубочки, микрофиламенты, белки различной формы и размеров, а также мембраны, содержащие липиды и связанные с ними белки, являющиеся частью этих внутриклеточных систем. Во внутриклеточной водной среде все компоненты взаимодействуют друг с другом. [c.301]

Подобно низкомолекулярным веществам, полимер не может быть растворен в любой жидкости. В одних жидкостях (при непосредственном контакте с ними) данный полимер самопроизвольно растворяется, в других жидкостях никаких признаков растворения не наблюдается. Иапример, натуральный каучук самопроизвольно растворяется в бензоле и пе взаимодействует с водой. Желатин хороию растворяется в воде и не взаимодействует с этиловым спиртом. Очевидно, в одних случаях полимер и низкомолекулярная жидкость имеют взаимное сродство, а в других оно отсутствует, В первом случае следует ожидать образования истинного раствора, во втором — коллоидного. Действительно, самопроизвольно образующиеся растворы полимероп имеют все признаки истинных растворов, в том числе основной признак — обратимость и равновесность, о чем свидетельствуют исследования применимости правила фаз к растворам полимеров (стр. 325). Однако истинные растворы полимеров имеют свои особенности, отличающие их от истинных растворов ннзкомолекулярных веществ. К ним относятся набухание, предпшствующее растворению, высокая вязкость, медленная диффузия и неспособность проникать через полупроницаемые мембраны. Все это обусловлено огромной разницей в размерах частиц смешиваемых компонентов. [c.316]

Механическим свойствам полимерных мембран на ранних стадиях их разработки уделяли мало внимания особое значение придавалось эксплуатационным характеристикам, таким как проницаемость, селективность. В результате не удалось добиться повышения прочности патронных фильтров, особенно тех, которые содержат микрофильтры с максимальной пористостью (а следовательно, с минимальной прочностью). Механические свойства зависят от строения химических групп, макромолекул, микрокристаллического и коллоидного уровней. Рассмотрим, например, значение структуры для одного из основных механических свойств — эластичности. Аморфные полимеры типа поликарбонатов и полисульфонов имеют характерную эластичность как в плотном, так и в пористом состоянии. Сильнокристаллические и сильносшитые полимеры, с другой стороны, имеют тенденцию к хрупкому состоянию. Поликристаллические полимеры могут быть отнесены к любому из этих классов в зависимости от природы сил молекулярного взаимодействия и способа, которым их перерабатывают. Например, разветвленный полиэтилен низкой плотности со слабыми когезионными силами проявляет соответствующую эластичность, поскольку подвижные аморфные области, не содержащие поперечных сшивок, проявляются как одна из форм внутренней пластификации со снятым напряжением. С другой стороны, поликристаллические полимеры, проявляющие склонность к образованию водородных связей, имеют тенденцию к повышению хрупкости, поскольку межмолекулярные и внутримолекулярные связи являются эффективными поперечными связями, а хрупкость пропорциональна плотности поперечных связей. Если набухшие в воде мембраны из целлюлозы и найлона 6,6 высушить, то капиллярные силы будут способствовать высокой концентрации эффективных поперечных связей, и в результате мембрана уплотнится и хрупкость ее повысится. Однако в том случае, когда сушку проводят, заменяя растворитель (например, часто заменяют изопропанол гексаном), плотность поперечных связей минимальна, а эластичность будет сохраняться и в сухом состоянии. [c.117]

Специфичность поведения исследованных нами мембран состоит в том, что АНв в данном случае включает в себя теплоту растворения кислорода в растворе ионов. Если перенос газа в полимере осуществляется в три стадии (адсорбция газа на поверхности полимера, растворение его в полимере и, наконец, десорбция газа с противоположной стороны полимерной мембраны), то процесс переноса газа в набухшей ионообменной мембране осложняется еще и стадиями растворения газа в растворе ионов и последующей десорбции. Вся эта картина дополняется ион-динольным взаимодействием молекул воды с ионами в растворе и ионообменными группами мембраны. Молекулы воды в заряженной мембране и в непосредственно прилегающем к ней слое находятся в жесткоориентированном состоянии вследствие ион-динольного взаимодействия молекул воды с ионами обменных групп мембраны. [c.126]

Одним из главных факторов в процессе осаждения путем погружения является выбор системы растворитель/нерастворитель. Для приготовления мембраны путем инверсии фаз полимер должен быть растворим. Хотя для выбранного полимера могут подходить различные растворители, используемые растворитель и нерастворитель должны быть полностью смешиваемы. Чаще всего в качестве нерастворителя служит вода, но также могут быть использованы и другие нерастворители. Некоторые растворители для АЦ и ПСФ, смешиваемые с водой, представлены в табл. П1-6. Растворимость этих органических растворителей в воде будет рассмотрена далее. Как описано в предыдущем разделе, смешиваемость компонентов всех типов определяется свободной энергией смешения AGm = АЯщ — TASm (уравнение П1-1). Для идеальных растворов АНщ = О и ASm = A-S m,ideal - Однако смесь органических растворителей и воды сильно отклоняется от идеального поведения, и большинство органических смесей не проявляют свойств идеальных растворов, поскольку в них возможны дипольные взаимодействия и водородные связи. Только очень слабо взаимодействующие растворители, например алканы, могут быть рассматриваться как идеальные. Для неидеальных систем свободная энергия смешения на один моль смеси может быть представлена следующим образом [c.140]

Другие примеры диффузии, скорость которой зависит от особенности состояния среды, в которой происходит массоперенос, показаны на рис. У-13. Этот рисунок схематически представляет величины коэффициентов диффузии в воде (или в другой низкомолекулярной жидкости) и в высокоэластическом полимере как функции молекулярной массы диффундирующего компонента. В воде коэффициенты диффузии слабо уменьшаются с ростом молекулярной массы по сравнению с каучуком. Это обычное явление для процесса диффузии в среде со слабыми взаимодействиями. Что касается концентрационнозависимых или сильно взаимодействующих систем, то в этом случае мембраны могут сильно набухать, при этом значительно изменяются [c.239]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология