Мембраны гидратация

Водородная функция стеклянного электрода связана с составом стекла, его гигроскопичностью, химической устойчивостью и толщиной мембраны. При подготовке стеклянного электрода к работе происходят гидратация и набухание поверхностного слоя мембраны. Гидратация мембраны оказывает заметное влияние на водородную функцию электрода чем больше гидратация мембраны, тем в большей степени водородная функция приближается к идеальной. [c.255]

Для анализа степени гидратации поверхности (описываемой параметром Ь) необходимо найти решение, аналогичное (9.32) при произвольном Ь. В результате, ограничиваясь случаем нейтральной мембраны в чистой воде, получаем для Р к) следующее выражение [c.165]

В—структурная константа мембраны при расчете селективности D—коэффициент диффузии Dam—коэффициент диффузии растворителя в мембране d—диаметр поры мембраны dr.a—диаметр гидратированного иона а—эквивалентный диаметр канала /о— пористость мембраны G—проницаемость мембраны АЯ—теплота гидратации I— ионная сила раствора 1—коэффициент Вант-Гоффа К—степень очистки раствора /Ср—коэффициент разделения к, La, Lp—расход концентрата, исходной жидкости и растворителя соответственно [c.11]

Фильтрационный эффект (увеличение концентрации перед мембраной и уменьшение на выходе) определяется тем, что часть сечения пор мембраны занята связанной водой, теряющей частично растворяющую способность. При диаметре поры, равном двойной толщине слоя связанной воды, через мембрану будет проходить чистая вода и гидратация после появления слоя новообразований будет протекать не при воздействии раствора, а под действием воды. [c.87]

Причины избирательности клеток в отношении К+ далеко не очевидны возможно, все дело в различной степени гидратации ионов К+ и Na+ (гл. 4, разд. В.8.б). Эти ионы могут иметь первостепенное значение для обеспечения возбудимости мембран (разд. Б.З) даже у бактерий. Различные концентрации двух данных ионов по разные стороны от мембраны обеспечивают существование легкодоступного источника энергии для многих связанных с функционированием мембран процессов. [c.363]

Обычно мембраны имеют поры различного диаметра, в том числе и крупные ( / > 21 + с1 , а связанная вода, хотя и в малых количествах, но все же растворяет неорганические соли. Поэтому селективность мембран тем выше, чем больше толщина слоя связанной воды и чем больше гидратирующая способность иона, определяемая энергией или теплотой гидратации. [c.326]

Электропроводность мембран резко снижается с увеличением валентности противоиона и меньше с увеличением степени гидратации противоиона. По электропроводности солевые формы мембраны МК-40 можно расположить в ряд [c.143]

Установлено, что гидравлическая протекаемость мембраны увеличивается с ростом энергии гидратации насыщающего катиона. При этом относительное различие коэффициентов протекаемости по отношению к НгО и D2O уменьшается. [c.69]

Поскольку высокие электропроводность и селективная проницаемость являются положительными свойствами мембраны, для их увеличения, очевидно, следует стремиться к получению мембран с высокой обменной емкостью, или (что то же самое) с высокой концентрацией фиксированных ионов. Большая пористость и высокая степень гидратации мембраны увеличивают ее проводимость вследствие диффузии доннановского типа в мембрану, однако эти же факторы резко снижают селективную проницаемость. [c.153]

В результате гидратации поверхностей мембраны в поверхностном слое стекла ионы лития (или другие однозарядные катионы) становятся гидратированными и могут обмениваться на протоны из соответствующего раствора [c.373]

Потенциал полуэлемента №/0Е при постоянной ионной силе определяется уравнением (7-8), где Ео зависит от pH внутреннего раствора, потенциала полуэлемента сравнения, потенциала асимметрии мембраны, который незначительно меняется со временем. Область концентраций водородных ионов, в которой уравнение (7-8) сохраняет силу для данного электрода, зависит от типа стекла и его гидратации. Отклонения чаще всего встречаются в сильнокислых и в щелочных растворах. В последнем случае так называемая щелочная ошибка особенно заметна при высоких концентрациях катионов металлов главной под-групы 1-й и 2-й групп, но при применении литиевого стекла она может быть значительно уменьшена. Область pH, в которой уравнение (7-8) справедливо для электродов, выпускаемых промышленностью, указывается в описании, но ее следует проверить экспериментально через частые интервалы (стр. 189). [c.169]

Связь селективности мембраны с теплотой гидратации ионов. Выше отмечалось влияние гидратирующей способности ионов на их задержание мембраной, поэтому в качестве основной характеристики электролита естественно выбрать энергию (теплоту) гидратации (Ай) составляющих его ионов, которая характеризует степень взаимодействия между ионом и его гидратной оболочкой. [c.385]

Для иона и+ характерна гидратная оболочка из четырех молекул воды, создающих тетраэдрическое окружение. Она наблюдается в различных кристаллических солях и, вероятно, реализуется также в растворе. Ионы Ыа+ и К+ тоже содержат четыре молекулы в первой гидратной оболочке, а рубидий и цезий, повидимому, координируют б молекул воды. Однако электростатические силы, действующие между первой гидратной оболочкой и последующими слоями молекул воды, ограничивают гидратацию. Размеры такой вторичной гидратной оболочки, как оказывается, изменяются обратно пропорционально размерам голого катиона. Поэтому по мере увеличения кристаллических радиусов полные числа гидратации, радиусы гидратированного иона и энергии гидратации уменьшаются. При уменьшении радиуса гидратированного иона возрастает подвижность иона. Эти тенденции можно легко проследить по данным табл. 10.1. Они определяют поведение ионов щелочных металлов на ионообменных смолах и их способность проходить через стенки клеток и другие биологические мембраны, хотя кроме чисел гидратации и размеров большое значение имеют и другие факторы. [c.264]

Гигроскопичность стеклянных мембран. Было показано, что для того чтобы стеклянная мембрана функционировала как рН-электрод, она должна быть гидратирована. Негигроскопичные стекла не обладают рН-функцией. Даже стекло корнинг 015 слабо реагирует на изменение pH после дегидратации при хранении над осушителем. Чувствительность к ионам водорода восстанавливается после выдерживания электрода в течение нескольких часов в воде. В этом случае при гидратации адсорбируется приблизительно 50 мг воды на кубический сантиметр стекла. [c.427]

Из рис. 1У-25 видно, что положительно заряженные обратноосмотические мембраны задерживают положительно заряженные ионы и свободно пропускают отрицательно заряженные. Отрицательно заряженные— наоборот. Фильтрат, выходящий со стороны отрицательно заряженных мембран, представляет собой щелочь, со стороны положительно заряженных мембран — кислоту. При разделении Кононов обнаружено большое влияние на процесс теплоты гидратации ионов — чем больше различие в теплотах гидратации, тем больше для Кононов значения /Ср. Это объясняется, по-видимому, тем, что на данный процесс, названный электроосмофильтрацией (ЭОФ), большое влияние оказывает понный двойной электрический слой (ДЭС) на границе раздела связанный слой жидкости — объемный раствор. Наличие двух факторов — связанного слоя жидкости и ДЭС в основном и определяет направление и скорость процесса переноса (транспорта) ионов через заряженные электрическим током обратноосмотические мембраны. Соответственно значения /Ср должны зависеть от относительного вклада этих двух факторов в транспорт ионов, находящихся в разделяемом растворе. [c.199]

Концентрация растворенных в-в в р-ре-важный фактор, определяющий не только характеристики мембран, но и возможность применения всех баромембранных процессов, в т. ч. обратного осмоса. Последний эффективно используют обычно при концентрациях электролитов в р-рах от 5 до 20% по массе. Для р-ров орг. соединений интервал концентраций шире и определяется размерами молекул в-ва, их строением н степенью взаимод. с материалом мембраны. От концентрации растворенных в-в зависит также способность мн. из них, напр. 2пС12 и перхлоратов, к сольватации (в случае водных р-ров-к гидратации), к-рая нарушает структуру мембран вследствие их обезвоживания и приводит к снижению осн. характеристик. [c.24]

Явление влагопоглощення ИОМ объясняется гидратацией фиксированных катионов и противоионов. Набухшая в воде мембрана фактически представляет собой твердый электролит, к которому применимы многие закономерности, типичные для жидких электролитов, в частности снижение электростатического взаимодействия ионов и рост их подвижности с уменьшением концентрации раствора электролита. Поэтому увеличение содержания влаги в мембране при одном и том же значении обменной емкости несколько снижает р (рис. 6.3). [c.297]

Бислои — основной компонент множества клеточных мембран. Гликолипиды на основе глицерина, сфинголипиды на основе сфингозинов и стеринов — главные амфифильные составляющие бислойных мембран с ламеллярной упаковкой. Эти встречающиеся в природе липиды, различные по форме и заряду, как правило, асимметричны. Их структура зависит от того, находятся ли они преимущественно во внутренне или внешне повернутом монослое бислойной мембраны. Распределение заряда по голове липида оказывает существенное влияние на структуру локального двойного электрического слоя, а также на гидратацию головы. [c.179]

Ионитовые смолы и приготовленные на их основе ионитовые мембраны не имеют в своей структуре пор в обычном понимании этого слова [1, 2]. Переток молекул воды через мембрану происходит вследствие ее набухания, являющегося результатом гидратации активных групп и нейтрализующих их подвижных ионов 13]. Если ряд соприкасающихся гидратных оболочек соседних групп начинается на одной стороне мембраны и заканчивается на другой, то он является каналом, по которому вода проникает через мембрану [41. Сечение каналов в мембране, очевидно, должно увеличиваться с ростом ее набухаемости. Последняя зависит от вида противоиона и повышается с ростом полярности молекул растворителя. Ранее [5] была показана предпочтительная проницаемость ионитовой мембраны по отношению к парам легкой воды по сра вненню с тяжелой водой и установлена ее зависимость от вида насыщающего противоиона и содержания ОаО в исходной смеси. Было найдено, что различие в проницаемости по отношению к парам НаО и ВгО существенно уменьшается с ростом набухаемости мембраны. Можно полагать, что и гидравлическая протекаемость ионитовых мембран должна зависеть от их солевой формы и по отношению к НгО быть выше, чем к менее полярной ОгО. [c.65]

Рис. Ха показывает, что для всех изучавшихся солевых форм гидравлическая протекаемость мембраны, как и ее проницаемость по отношению к парам НаО и ОгО (51, уменьшается с ростом содержания окиси дейтерия в исходной смеси. Следовательно, молекулы НгО проникают через мембрану в большем количестве, и продиффундировавшая доля смеси частично обогащена окисью протия. При переходе от калиевой к натриевой и затем литиевой формам протекаемость мембраны увеличивается по отношению ко всем изотопным формам. В такой же последовательности увеличивается и ее набухаемость (рис. 2). Последняя, как и в случае гранулированных сульфокатио-нитов 18], возрастает с увеличением энергии гидратации насыщающего иона.

Рис. 2. Зависимость набухаемости катионитовой мембраны от энергии гидратации щающего иона

В обычном виде стекло не содержит водородных ионов. Однако при вымачивании стеклянного электрода в водных растворах, поверхностный слой его на некоторую глубину подвергается изменениям — в него проникают молекулы воды, происходят процессы гидратации и некоторого набухания. Часть ионов натрия в поверхностном слое вымывается и заменяется ионами водорода из раствора. Между водородны.ми ионами в поверхностном слое и в растворе устанавливается равновесие, в результате которого возникает равновесный межфазный потенциал. Основная особенность этого поверхностного слоя — исключительно высокая селективность к ионам водорода (по сравнению с ионами натрия или другими катионами). Для разных видов стекла коэффициент селективности других ионов составляет 0-з—В связи с этим обе стороны мембраны действуют как хорошие водородные электроды. В отличие от других видов г оиоселсктивкых. иембран, в средней части стеклянной [c.398]

Мембраны имеют поры различного размера, в том числе и крупные ( > 2 ), а связанная вода, хоть и в малых количествах, но все же растворяет неорганические соли, поэтому селективность мембран тем выше, чем больше толщина слоя связанной воды и чем больше гидратирующая способность иона, определяемая энергией или тешютой гидратации. При переходе иона из раствора в связанную воду его вторичная гидратная оболочка перестраивается вследствие 1юниженной диэлектрической прошщае.мости связанной воды первичная гидратная оболочка при этом практически не меняется. [c.384]

Известно, что обратноосмотическая мембрана имеет неодинаковую проницаемость по отнощению к разным ионам чем больше теплота гидратации иона, тем труднее он переносится через мембрану. Поэтому при разделении растворов электролитов на 1рани-це разделяемого раствора и мембраны происходит скачок электрического потенциала, который уравно-веЩйвает скорости поступления анионов и катионов в мембрану. [c.386]

Влагосодержание огределяется равновесием между набуханием в результате гидратации ионообменных групп и противоионов и сжатием главной цепи полимера, при этом устанавливается определенная концентрация ионообменных групп в водной фазе мембраны, которую и называют концентрацией фиксированных ионов. Чем выше концентрация фиксированных ионов в мембране, тем эффективнее удаляются ионы того же знака (анионы ОН , С1 ") и тем больше избирательность мембраны к противоионам (Na ). [c.342]

Усиление или ослабление гидратации ионообменных групп оказывает сильное влияние на влагосодержание мембраны (№ ) и концентрацию фиксированных ионов (/ ). Перфторкарбоновая кислота (-СГ -—СО —)является слабой кислотой, кислотность которой в 400 раз ниже кислотности перфторсульфокислоты (— СГ ЗО ), а гидратация слабее, чем у сульфокислоты. Ниже излагается, каким образом это различие в структуре мембран связано с их свойствами. [c.342]

Другим источником ошибок при измерениях ионной активности является невыполнение уравнения Нернста при использовании того или иного ионоселективного электрода. В случае одновалентных ионов при 25°С изменение потенциала мембраны может составлять менее 59 мВ при 10-кратном изменении активности. Например, на изменение активности водородных ионов не все стекла реагируют в одинаковой степени — плавленый кварц не реагирует вообще стекло состава 2% ЫагО и 98% ЗЮг характеризуется изменением потенциала 15 мВ на единицу pH, стекло состава 30% ЫагО и 70% 5102 приводит к изменению потенциала 23 мВ на единицу pH. Лишь стекла определенного состава характеризуются изменением 59 мВ на единицу pH. Термин э. д. с.-эффективность определяется [44] как отношение наблюдаемого изменения потенциала к ожидаемому для двух растворов, содержащих данный ион. Эффективные рН-чувствительные стеклянные электроды имеют э.д.с.-эффективность, близкую к единице (0,995) в широком интервале pH. Чтобы свести к минимуму ошибку измерения, необходимо стандартизовать ионоселективный электрод с помощью стандартного раствора сравнения, активность ионов которого по возможности близка к активности ионов испытуемого раствора. Так, если рН-электрод стандартизован с помощью буферного раствора с pH = 4, а используется для измерений рас-гворов с pH =10, то ошибка составляет 0,03 единицы pH, несмотря на то, что э. д. с.-эффективность равна 0,995. В ионочувствительных стеклах э. д. с.-эффективность связана со степенью гидратации поверхности мембраны. По мере приближения к предельно обнаруживаемой конце 1трации э. д. с.-эффективность уменьшается. Ошибки, возникающие при этом, могут быть частично лпквизированы, если стандартизовать электрод с помощью двух растворов, один из которых имеет концентрацию чуть выше, а другой— чуть ниже концентрации испытуемого раствора. Таким способом можно также снизить ошибку при измерениях потенциала жидкостного соединения. [c.279]

Процесс злектродиализа сопровождается переносом воды через мембраны. Происходит перенос воды, связанный с первичной гидратацией ионов, а также перенос в результате процесса электроосмоса D11]. Это деление относительное в практическом электродиализе общее количество воды, перенесенной при прохождении тока, обычно относят к электроосмосу. Изучение ионной гидратации еще недостаточно для четкого объяснения механизма переноса воды на этой основе. Кроме того, при электродиализе осмотический перенос воды происходит обычно в том же направлении, что и перенос соли. Осмос и электроосмос — эффекты, которые ограничивают применимость электродиализа как метода концентрирования растворов электролита. [c.22]

Осмотическая проницаемость мембраны зависит от степени ее набухания в растворе электролита и меняется с изменением кон центрации и природы электролита, в который мембрана погружается, Метод приготовления мембраны также влияет на ее осмотическую проницаемость. Однако в общем, если мембрана обладает хорошей ионной селективностью в широком интервале концентраций, она будет проявлять низкую осмотическую проницаемость и осмос не будет оказывать серьезного влияния на ее эксплуатацию при концентрации рассола ниже 2N. Было найдено, что если мембраны обладают достаточно низкой проницаемостью для электролита, числа переноса воды, или w моль/фарадей), для различных типов катионитовых и анионитовых мембран соответственно очень близки к первичному числу гидратации, например для Na" vif =8, для С1 ш =4. Так, для пары мембран, работающих в растворе Na l, общее число переноса w—w +w 12. С изменением концентрации были найдены небольшие отклонения от этой величины [М51]. [c.22]

В настоящее время для измерения pH чаще всего применяют стеклянный электрод с водородной функцией, изобретенный в 1909 году Габером и Клемен-севичем. Это стеклянная трубка, заканчивающаяся тоненькой мембраной из стекла точно определенного состава. Электрод (мембрану) погружают в раствор, pH которого измеряют. Внутри трубки находится раствор постоянного состава, в который погружена серебряная проволока, покрытая хлоридом серебра.Потенциал внутреннего хлорсеребряного электрода постоянен, так как внутренний раствор имеет постоянную концентрацию хлоридов (например, 0,1 М НС1). По механизму действия стеклянный электрод отличается от ранее рассмотренных, так как за его потенциал ответственна не окислительно-восстановительная реакция, а разность потенциалов на границе раздела фаз раствор - стеклянная мембрана. В контакте с водным раствором поверхностный слой стеклянной мембраны подвергается гидратации, происходят процессы ионного обмена между стеклом и раствором, а ионы водорода диффундируют внутрь гидратированного (гелеобразного) слоя стекла Благодаря этим явлениям устанавливается разность потенциалов между электродом и раствором, величина которой так же зависит от pH, как потенциалы ранее рассмотренных окислительно-восстановительных электродов. Стеклянный электрод для измерения pH является примером мембранных электродов. Дополнительное определение этого электрода "с водородной функцией" стало необходимым в последние годы, так как путем соответствующего подбора состава стекла мембраны стали получать электроды, например, с натриевой или калиевой функцией. Достоинством стеклянного электрода с водородной функцией является то, что в отличие от других типов электродов в случае его применения рН-метрическому измерению могут помешать лишь очень немногие вещества в исследуемом растворе. В табл. 2-4 приведена краткая характеристика рН-метрических электродов. [c.67]

Из таблицы видно, что обе мембраны заканчивают гидратацию и на первом и втором участках приблизительно при одмих и тех же р/ро, но при этом сорбция воды мембраной МРФ в конце второго участка в 1,3 раза болыпе. Возможно, введение фтора усиливает связь 50з-групп с бензольным кольцом, что облегчает диссоциацию кислоты и гидратацию Н+-иона. [c.112]

МПФС и МК-102 приведены на рис. 3, б. Наиболее глубокий минимум. характерен для мембраны МПФС, что согласуется с. ходом изотерм сорбции при этой температуре. Для гетерогенной мембраны МК-102 минимума в отрицательной области вообще не обнаружено. Очевидно, фторопластовая матрица настолько жесткая, что не дает выявиться эффекту сжатия при гидратации. Интересно, что [c.114]

При изготовлении опытных образцов ионообменных мембран часто используют смесь мономеров, из которой отливают мембрану на стеклянной пластине с боковыми кромками. Вследствие относительно большой толщины ( 2 мм) ионообменные мембраны правильней классифицировать как лист, а не пленку, и использовать ее следует в плоскорамных элементах. С другой стороны, иономеры можно отлить или сформовать либо как самостоятельный материал, либо из смеси с неионогенными (нейтральными) полимерами в форме прочных и эластичных пленок и полых волокон. По мере увеличения ионообменной емкости (ИОЕ) иономера его склонность к гидратации и набуханию растет, что ограничивает использование в качестве пленкообразователя, нерастворимого в воде. В конце концов, это может привести к образованию водорастворимых полимеров, называемых полиэлектролитами. [c.156]

Перфторйрованиые иономеры содержат небольшое количество кристаллических доменов, которые являются эффективными поперечными сшивками и ограничивают набухание. В них также присутствуют две различные аморфные фазы гидрофобная фторуглеродная фаза и гидрофильные ионные домены. Гидратацию и набухание можно увеличить при кипячении мембраны в воде. Содержание воды при этом повысится на 50% сверх того количества, которое находилось в мембране в равновесном состоянии при комнатной температуре.> Процесс набухания необратим при охлаждении до комнатной температуры Мембраны также будут абсорбировать заметные количества спиртов, а если эквивалентная масса иономера меньше 970,—растворяться в них. Полимеры с более высокой (1100 и 1200) эквивалентной массой могут растворяться в водно-,спир-товых смесях при нагреве их в автоклаве [119]. [c.166]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология