Осмос капиллярный

Капиллярный осмос и диффузиофорез являются аналогами электроосмоса и электрофореза. [c.224]

Важным дополнением к этим теориям являются работы Дерягина и Духина, опубликованные в 1959 г. Эти авторы учли сопутствующий электрокинетическим явлениям эффект диффузии ионов. Он оказался особенно существенным для жидких поверхностей, например для эффекта Дорна при обратной седиментации (всплывании) пузырьков газа. При движении твердой сферической частицы в растворе электролита также возникают разность концентраций между ее полюсами по направлению движения и соответствующий диффузионный потенциал. Поправка, связанная с этим потенциалом, может оказаться того же порядка, что и сам потенциал перемещения частицы. Формулы, которые получаются при уточнении теории с учетом диффузии, а также закона сохранения анионов и катионов в отдельности, приобретают классическую форму только при равенстве коэффициентов диффузии анионов и катионов. Если учесть диффузию, то, исходя из требования симметрии кинетических коэффициентов в теории Онзагера, можно прийти к выводу, что наличие разности концентраций по обе стороны капилляра или пористой перегородки обязательно должно вызывать течение в растворе (капиллярный осмос), а частицы, находящиеся во взвешенном состоянии в растворе, в котором существует градиент концентрации, должны двигаться (диффузиофорез). Краткость изложения не позволяет нам приводить здесь конкретные выводы и формулы. [c.143]

Капиллярный осмос и диффузиофорез [c.224]

Под действием менисковых сил капиллярная вода может передвигаться во все стороны, сила тяжести при этом играет подчиненную роль. На направление и интенсивность передвижения капиллярной воды оказывают влияние градиент влажности, температурное поле, осмос. Капиллярная влага передвигается из зоны большего увлажнения в зону меньшего увлажнения, В конечном счете направление капиллярного потока влаги будет зависеть от алгебраической суммы градиентов капиллярного, термокапиллярного и химического, а также от градиента напора воды. [c.57]

Капиллярный осмос. Явление капиллярного осмоса, открытое Б. В. Дерягиным [57], состоит в том, что жидкость в капиллярах и порах способна перемещаться под действием градиента концентрации раствора. Причи.чой капиллярного осмоса является диффузность адсорбционных слоев растворенного компонента. Увлечение потоком жидкости подвижной части диффузных слоев с повышенной (или пониженной) концентрацией С х) растворенного вещества приводит к возникновению градиента концентрации. В соответствии с уравнениями термодинамики необратимых процессов это обусловливает, возможность перекрестного эффекта, а именно — течения жидкости под действием перепада концентраций. В связи с тем что граничные слои воды вблизи гидрофильных поверхностей обладают пониженной растворяющей способностью, толщина диффузных слоев того же порядка, что и толщина граничных слоев. В соответствии с теорией [57], это может заметно увеличивать скорость капиллярно-осмотического скольжения, равную [c.24]

В дальнейшем была развита теория капиллярного осмоса растворов электролитов, что позволило разделить эффекты, связанные с ионными и молекулярными диффузными слоями [c.24]

Капиллярный осмос играет важную роль в процессах мембранного транспорта, контролирующих обмен веществ между биологической клеткой и средой. Поэтому исследования капиллярного осмоса расширяются. [c.225]

Рис. 1.9 демонстрирует влияние капиллярного осмоса на течение растворов через обратноосмотические мембраны под действием перепада гидростатического давления АР. В этих опытах совместно проявляются оба эффекта обратный осмос и капиллярный осмос. Вследствие пониженной (из-за отрицательной адсорбции) концентрации раствора в порах при фильтрации возникает градиент концентрации раствора (обратный осмос) концентрация вытекающего раствора С/ ниже концентрации раствора Со, подаваемого на вход тонкопористой мембраны. Возникающая при этом разность концентраций АС вызывает капиллярно-осмотическое течение раствора, наклады- [c.25]

Современные представления, лежащие в основе капиллярно-фильтрационной модели механизма полупроницаемости (см. стр. 203), позволяют сделать вывод о возможности получения пористых селективных мембран для обратного осмоса и ультрафильтрации практически из [c.47]

Рассмотренная модель, названная нами капиллярно-фильтрационной [158], позволяет заключить, что обессоливание водных растворов электролитов обратным осмосом есть не что иное, как дегидратация ионов—отбор воды, наименее прочно связанной с ионами солей, мембраной под воздействием приложенного давления. [c.204]

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]

Следовательно, экспериментальные зависимости хорошо согласуются с выводами капиллярно-фильтрационной модели механизма полу-проницаемости. Следует ожидать, что данный подход с учетом взаимного влияния ионов и внешних факторов на процесс гидратации, а также с учетом влияния электролитов на толщину адсорбционных слоев растворителя даст возможность разработать количественную теорию обессоливания растворов обратным осмосом. Однако решение этой задачи невозможно без точного определения размеров пор и их распределения, толщины слоя связанной жидкости на внутренней поверхности пор при течении жидкости под действием градиента давлений. Уместно отметить, что и для процесса ультрафильтрации определение толщины слоя связанной жидкости также имеет важное значение, особенно при сравнительно небольших диаметрах пор (порядка 5 30 нм, или 50—300 А). Как было показано выше (см. стр. 105), в этом случае толщина слоя связанной жидкости становится соизмеримой с радиусом пор ультрафильтров. [c.211]

В случае ионных растворов капиллярный осмос осложнен электро-кинетическими явлениями, связанными с концентрационной зависимостью как -потенциала, так и дебаевского радиуса 1/х, определяющего протяженность диффузных ионных слоев. Для растворов электролита при выводе уравнения для скорости капиллярно-осмотического скольжения следует учесть соответствующие вклады диффузных слоев двух сортов частиц анионов и катионов. Для бинарных разбавленных растворов уравнение (Х.17) принимает следующий вид [9, 10] [c.295]

Теория капиллярного осмоса хорошо согласуется с аномалиями осмоса, обнаруженными на заряженных мембранах. Традиционная интерпретация осмоса, игнорирующая поверхностные явления и основывающаяся только на объемных свойствах (осмотическое давление раствора), сохраняет свое значение лишь для незаряженных мембран (при идеальной их полупроницаемости). Реальные мембраны обычно заряжены (но в разной степени) и проницаемы в различной степени для компонентов раствора. При этом возрастает роль поверхностных явлений в осмотическом транспорте, что наиболее ярко проявляется вдали от ИЭТ. [c.225]

ХП.7. Некоторые неравновесные поверхностные явления Капиллярный осмос и диффузиофорез. ... [c.5]

КАПИЛЛЯРНЫЙ осмос, см. Электроповерхностные явления. [c.311]

Диффузность адсорбционных слоев нейтральных молекул вытекает из исследованного одним из нас явления капиллярного осмоса (см. главу X, 1) и хорошо известного явления обратного осмоса, широко используемого для разделения растворов нри их течении, через тонкие поры (глава X, 2). Экспериментальные исследования капиллярного и обратного осмоса показывают, что размытость адсорбционного слоя нейтральных молекул может составлять десятки ангстрем. [c.115]

Капиллярный осмос можно характеризовать расходом жидкости, вызываемым градиентом химического потенциала при Ар = 0. Скорость потока V при этом условии равна [c.291]

Условие Ре 1 представляет наилучшую возможность измерения скорости капиллярного осмоса. Однако его трудно обеспечить [c.293]

Более точное решение задачи капиллярного осмоса растворов электролитов [11] показало, что с хорошей степенью точности как для симметричных, так и для несимметричных (2—1 и 1—2) электролитов может быть использовано приближенное выражение [c.295]

В общем случае скорости капиллярного осмоса и электроосмоса раствора электролита под действием Дф<г имеют одинаковый порядок величины. Для исключения влияния электроосмотического течения на скорость капиллярного осмоса в разделяемые мембраной объемы раствора следует поместить электроды и соединить их. [c.296]

Феноменологический коэффициент Ь а в уравнении (Х.10), определяющий скорость капиллярного осмоса, может быть найден, как это показано выше (в силу известного соотношения Онзагера), из выражения для массы переносимого растворенного вещества при АС = 0. Расчеты были сделаны применительно к щелевым порам шириной к и длиной I [13]. Полагая профиль скоростей пуазейлевским и принимая вязкость раствора не зависящей от его концентрации, получим [c.297]

Мы рассмотрели лишь некоторые, но наиболее важные примеры неравновесных электроповерхностных явлений, как линейных по полю (капиллярный осмос, диффузиофорез), так и нелинейных (диполофорез, электроориентационный эффект). Казалось бы, и классические электрокинетические явления (см. раздел ХП.З) следует также отнести к неравновесным электроповерхностным явлениям, поскольку они носят кинетический характер, сопряжены с потоками жидкости и заряда, отклоняющими ДЭС от строго равновесного состояния. Существенно, однако, что этим отклонением в первом приближении можно пренебречь Смолуховский установил законы электрокинетики в количественной форме, рассматривая ДЭС как равновесный. В следующем приближении можно учесть и это отклонение, что, например, в теории электрофореза приводит к поправкам (эффект релаксации, см. стр. 198). Рассмотренные здесь эффекты отличаются от классических электрокинетических явлений по той причине, что они могут всецело определяться отклонением ДЭС от равновесия равновесный ДЭС не вносит вклада в эти эффекты. [c.227]

В действительности, однако, могут представиться различные случаи, так как наряду с концентрационной поляризацией ДЭС течение вызывается и диффузионным потенциалом, знак которого зависит от соотношения величин подвижностей ионов (ХП.72). Эффект, механизм которого рассмотрен выше Дерягиным и Духиным , назван капиллярным осмосом. Предложенная ими количественная теория в дальнейшем обобщена Сасидаром и Рукенштейном . [c.247]

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]

Механизм осмоса и причины, вызывающие появление осмотического давления, еще не поняты окончательно. Мы уже упо п1нали о том, что мембраны могут действовать подобно мельчайшему ситу либо совокупности капиллярных трубок не исключено также, что в некоторых случаях они оказываются избирательными растворителями для одного из компонентов раствора, однако, вообще говоря, осмос считается физическим процессом. Большую роль в изучении явления осмоса играет термодинамический подход, однако ознакомление с ним выходит за пределы целей настоящей книги. [c.217]

В книге обсуждается роль поверхностных сил не только в статике, но и в кинетике. На основе неравновесной термодинамики проводится рассмотрение процессов переноса в тонкопористых телах и тонких пленках жидкостей. В таких системах дальнодействие поверхностных сил приводит к появлению новых кинетических эффектов, таких, например, как капиллярный осмос, обратный осмос и диффу-зиофорез, лежащих в основе ряда технологических процессов. Особенности течения жидкостей в тонких порах и пленках важны для понимания закономерностей фильтрации, капиллярной пропитки и диффузионного извлечения, сушки и многих других массообменных процессов. Совместный анализ процессов тепло- и массопереноса позволил развить теорию термоосмоса, а также теорию термокристаллизационного течения незамерзающих прослоек и пленок воды в промерзших пористых телах. Эта теория дала объяснение известных явлений морозного пучения грунтов и разрушения пористых тел при промораживании. [c.5]

В предыдущей главе рассмотрено в общем плане существование эффектов поверхностного дальнодействия вблизи фазовых поверхностей раздела — поверхностные силы первого рода. Эти силы и. эффекты ответственны за возникновение и равновесную величину межфазного натяжения и скачка потенциала. В тех случаях, когда отсутствует термодинамическое равновесие, эти силы обусловливают эффекты, ранее не изучавшиеся, за исключением класса электрокинетических эффектов. К таким сравнительно новым эффектам принадлежат капиллярный осмос, диффузиофорез, термбосмос и другие, которым посвящена глава X. [c.29]

Поле дальнодействующих поверхностных сил йзменяет состав и свойства жидкостей вблизи поверхностей раздела. Ясно, что эти изменения должны в той или иной мере влиять на протекающие здесь процессы массопереноса. К числу наиболее известных процессов переноса, обусловленных зарядом поверхностей,- относятся электрокинетические явления. Они не включены в эту главу в связи с тем, что составили содержание трех недавно вышедших монографий [1 —3]. Начнем дальнейшее изложение с менее известных явлений — капиллярного осмоса и диффузиофореза, впервые рассмотренных Дерягиным с сотр. [4]. Затем будут обсуждены явления фильтрации жидкостей в тонких порах и течение смачивающих пленок. В заключение этой главы обсуждается природа термоосмотического и термокристаллизационного течения жидкостей. [c.289]

Рис.х.2. Схема установки для исследований капиллярного осмоса радиоинди-каторным методом [c.294]

Экспериментальные исследования капиллярного осмоса [9] проводились на установке, устройство которой ясно из рис. Х.2. Мембрана 1 из пористого стекла (средний радиус пор г 10 мкм), разделяет объемы 2 я 3, где поддерживалась различная концентрация раствора. Шунтированием растворов трубкой 4 (с большим диффузионным сопротивлением) снимался конвективный перенос под действием разности давления. Перенос массы из одного объема в другой мог происходить только в результате диффузии через мембрану и капиллярно-осмотического течения, что и учитывается уравнением, (Х.19). Для измерения потока растворенного вещества была применена радиоиндикаторнаяметодика. Количество меченых молекул, перешедших из одного объема в другой, измерялось детектором р-излучения 5, установленным над поверхностью раствора с меньшей концентрацией. Перевод измеренных значений активности раствора I в концентрацию С осуществлялся на основе предварительной тарировки. [c.294]

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]

Применение для описания распределения концентрации вблизи одиночных поверхностей и в тонких порах уравнений (Х.13) и (Х.29) оправдано тем, что расчеты капиллярного осмоса включают лишь подвижную часть адсорбционного слоя. Для этой (диффузной) части, находящейся в поле дальнодействующих поверхностных сил, теория дисперсионных сил может быть применена в достаточной мере корректно. Как известно, на адсорбцию первого слоя молекул заметным образом влияют также и короткодействующие силы, свя-ванные с перекрытием электронных оболочек и не включенные в 1акроскопическую теорию дисперсионных сил. Расчеты течения жидкости обычно предполагают неподвижность первого слоя молекул, что составляет физическую основу известного в гидродинамике граничного условия — условия прилипания. Исключение составляет лишь случай лиофобных поверхностей, когда становится возможным проскальзывание [19—23]. В тонких порах (шириной менее [c.298]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология