Мембраны заряд при электродиализе

Мембраны для электродиализа — одна из важнейщих проблем электродиализа. Первые мембраны были получены растиранием ионообменных смол в порошок и напылением его на инертную пластмассу, которая далее затвердевала в форме пластины. Такие гетерогенные мембраны характеризуются относительно равномерным распределением данной электрической полярности. Мембраны получают также полимеризацией, подобно ионообменным смолам, причем заряженные поверхности появляются при химической обработке пленок, в результате чего достигается гомогенная структура с зарядами, распределенными по мембране. Некоторые пленки такого типа получают в виде бесконечных полос шириной до 1 м, другие — в виде стеклянных пластин размером от 0,5 до 1 м. [c.545]

На рис. 4 приведена схема электродиализатора. При электродиализе мембраны несут электрический заряд, и может произойти смена ионного состава коллоидной дисперсии, соответственно изменяется и ее pH. Эти изменения обусловлены тем, что электрически заряженные мембраны неодинаково проницаемы для катионов и анионов. Для устранения этого эффекта мембраны, применяемые в электродиализе, могут обрабатываться различными веществами, уменьшающими их собственный заряд. Избирательные свой-сва мембран в некоторых случаях используют и для селективной очистки или для еще большего ускорения электродиализа, когда применяют две мембраны — анодную и катодную, изготовленные из материалов с различными зарядами. [c.16]

В-третьих, может наблюдаться электроосмос через мембраны. Направление движения жидкости при электроосмосе зависит от знака заряда мембран и расположения их по отношению к электродам в электродиализаторе. Поэтому электроосмотический перенос жидкости может быть направлен как из средней камеры в электродные, так и наоборот. В результате может значительно изменяться объем раствора в средней камере. Если жидкость движется из электродных камер, где в процессе электродиализа образуются кислота и щелочь, в среднюю камеру, то вследствие этого там также может произойти изменение состава электролита. [c.224]

С увеличением разности чисел переноса ионов в анодной и катодной мембранах возрастает скорость изменения концентрации электролита в средней камере. Можно повысить скорость электродиализа, применяя мембраны одного знака заряда, но разной электрохимической активности. При этом, если мембраны приготовлены из одного и того же материала и имеют отрицательный заряд поверхности, то мембрану с большим средним радиусом пор ставят на анод. В случае двух положительно заряженных мембран анодная мембрана должна иметь меньший радиус пор по сравнению с катодной. Наиболее эффективно процесс электродиализа будет идти с идеально электрохимически активными мембранами разного знака заряДа. В этом случае разность чисел переноса ионов электролита в анодной и катодной мембранах достигает максимальной вели--чины, т. е.. единицы. [c.227]

Первоначально для электродиализа использовали те же мембраны, что и для диализа, т. е. коллодий, целлофан и т. д. Однако ряд факторов осложняет очистку электродиализом. Один из них — собственный заряд мембраны. Чаще всего целлюлозные мембраны приобретают отрицательный заряд, и катионы легче проходят сквозь них, чем анионы. По этой причине иногда наблюдается снижение водородного показателя среды при очистке. Другой фактор — электрическая проводимость мембран. Мембраны из целлофана и коллодия отличаются низкой электрической проводимостью, вследствие чего повышается общее электрическое сопротивление в аппарате и уменьшается скорость движения ионов. Для ускорения очистки мембраны часто изготовляют из ионообменных смол, электрическое сопротивление которых в воде значительно ниже такового пленок из коллодия и целлофана. [c.26]

Ускорение процесса диализа достигается наложением электрического поля (электродиализ), при этом также повышается эффективность разделения, особенно в конце, когда неравенство концентраций ионов по обеим сторонам мембраны становится меньше. Подвергаемый диализу раствор вводят в среднюю из трех камер, где его тщательно перемешивают. Две мембраны отделяют среднюю камеру от боковых камер, в которых расположены электроды. Через боковые камеры непрерывно поступает чистый растворитель. При прекращении перемешивания раствора в средней камере диализатора коллоидные частицы, имеющие собственный заряд или приобретающие заряд в процессе адсорбции ионов, движутся в электрическом поле и накапливаются у одной из мембран, где вследствие увеличения концентрации и плотности опускаются на дно диализатора и могут быть в дальнейшем отделены (процесс электродекантации). При помощи диализа можно разделить небольшие частицы растворов электролитов и частицы коллоидных растворов или высокополимерных веществ. Диализ позволяет определить молекулярный вес соединений и контролировать процессы образования молекулярных ассоциатов, сольватов и т. д. Применяя мембраны соответствующей пористости, можно проводить разделение частиц коллоидных растворов различной величины (ультрафильтрование) [77]. [c.386]

Рассмотрим классическую схему трехкамерной ячейки для электродиализа (рис. XII. 24). Пусть все три камеры, разделенные двумя мембранами, заполнены одним и тем же раствором электролита (КС1). Если мембраны не изменяют и,, очевидно, что прохождение тока не изменит с в средней камере. В случае же электрохимически активных мембран с различным знаком заряда, расположение их по схеме а приведет к очистке раствора в средней камере от электролита, тогда как обратное расположение (схема б) — к увеличению концентрации соли в средней камере. [c.217]

Большое значение имеет применение пористых мембран для электродиализа (см. стр. 38). При достаточно высокой пористости мембран числа переноса ионов в мембранах мало изменяются по сравнению с таковыми в водных растворах так, например, Григоров показал, что число переноса С1- -ионов в коллодийной мембране с размером пор выше 65 ти [X равно 0,504, как и в свободном растворе. В этом случае мембрана является электрохимически неактивной, хотя коллодийные мембраны, как и большинство других мембран, приобретает в растворе электролитов отрицательный заряд (положительный заряд приобретают белковые мембраны). Электрохимически неактивные мембраны лишь отделяют среднюю камеру от электродных камер, препятствуя перемешиванию очищаемого раствора и продуктов электролиза, уносимых с водой. [c.215]

Кроме разделения электролитов по знаку зарядов их ионов электродиализ можно использовать для разделения одноименно заряженных ионов на основе различных скоростей их переноса через мембраны. [c.337]

Ничего подобного не происходит при обычном электродиализе, в процессе которого электролиты из средней камеры выносятся в виде ионов через мембраны в катодную и анодную секции. При этом условия для синтеза новых минералов естественно исключаются, так как извлекаемые катионы, отдавая свои заряды платиновым электродам, выделяются в виде гидроокисей, которые в присутствии углекислоты в катодной камере переходят в карбонаты. В приводимых ниже опытах мы сделали попытку воспроизвести в пятикамерном электродиализаторе гидролиз основных силикатов в водной среде. [c.75]

Самым существенным элементом электродиализатора являются мембраны если бы они не обладали селективными свойствами по отношению к знаку заряда ионов,как это имеет место в случае электролизных аппаратов, то вода не очищалась бы от солей. Для обеспечения минимального расхода электроэнергии при электродиализе ионообменные мембраны должны быть как можно более селективны. Необходимо также, чтобы их толщина обеспе- [c.471]

Мембраны могут принадлежать к четырем классам. Некоторые из них сравнительно инертны в электрическом отношении, как, например, мембраны из ацетата целлюлозы, используемые для опреснения воды за счет обратного осмоса. К этому же классу можно отнести пористый стеклянный диск. Ионообменные мембраны имеют заряженные группы, связанные с матрицей мембраны [13]. Следовательно, они стремятся вытеснить ионы того же заряда, что и связанный. Так, в катионообменных смолах числа переноса анионов малы. Такие мембраны используются для опреснения воды путем электродиализа. Третий класс содержит стекла, керамику и твердые электролиты [14, 15]. Стеклянная мембрана, в которой число переноса ионов водорода в области изменения химических потенциалов равно единице, применяется для создания электрода, который по существу обратим по ионам водорода, подобно водородному электроду. Такие электроды используются при измерении pH, поскольку они удобнее водородных электродов. Интересный класс составляют биологические мембраны [16, 17], которые стали предметом обстоятельных исследований того, как живые клетки транспортируют вещества и как они генерируют нервные импульсы. [c.163]

Заряд мембраны имеет очень большое значение при электродиализе (стр. 45) по той причине, что скорость диффузии ионов через мембрану зависит от их заряда. Мембраны, заряженные отрицательно, хорошо проницаемы для катионов и мало проницаемы для анионов и, наоборот, мембраны, заряженные положительно, хорошо проницаемы для анионов и мало проницаемы для катионов. Поэтому целесообразно анодную мембрану делать из вещества, принимающего положительный заряд при погружении его в воду, а катодную — из электроотрицательного материала. [c.36]

Заряд мембраны имеет очень большое значение при электродиализе (стр. 48) по той причине, что скорость диффузии ионов через мембрану зависит от их заряда. Мембраны, заряженные отрицательно, хорошо проницаемы для катионов и мало проницаемы для анионов и, наоборот, мембраны, заряженные [c.38]

Значительно труднее приготовить электроположительную анодную мембрану. В практике электродиализа в качестве анодных мембран иногда применяются мембраны из амфотер-ных веществ, в частности белковые мембраны. В качестве электроположительной, мембраны (при pH-i-2) можно пользоваться продубленным желатином. Для анодных мембран можно в некоторых случаях брать коллодийные мембраны, на которых адсорбированы белки. Заряд таких мембран зависит от положения изоэлектрической точки адсорбированного белка, [c.39]

Ряд факторов осложняет очистку электродиализом. Один из них — собственный заряд мембран. Чаще всего мембраны приобретают отрицательный заряд, и катионы [c.22]

Диализные мембраны. Эти мембраны непроницаемы для воды, но проницаемы либо для любых ионов, либо для ионов определенного заряда. Действующей силой разделения раствора является разность химических потенциалов по обе стороны мембраны. Эта разность может быть обусловлена разностью концентраций (простой диализ) разностью давлений (пьезодиализ) разностью электрических потенциалов (электродиализ). [c.141]

Однако число таких детально изученных систем до настоящего времени весьма невелико. Кроме того, для реальных пористых тел, использующихся как мембраны в практических целях (например, для электродиализа), эти примеры не имеют большого значения. Для получения мембран определенного знака заряда К. Мейер путем добавления к раствору ацетилцеллюлозы [СбН702(0С0СНз)з]ж различных веществ получил мембраны кислого, амфотерного и основного характера. Так, добавление к раствору ацетилцеллюлозы полиакриловой кислоты (СНг=СН СООН)ас приводило к тому, что полученные мембраны имели кислый характер, т. е. были отрицательно заряжены. Мембраны амфотерного характера получались путем добавления к раствору ацетилцеллюлозы продукта конденсации триэтанола- [c.153]

Ионообменные мембраны. Иониты на основе искусственных смол, выпускаемые промышленностью в виде пленок или пластин, называют ионообменными мембранами. Ионогенными группами мембран являются сульфо-группы или остатки четвертичных оснований. Вследствие высокой плотности зарядов мембраны проявляют свойства селективных ионитов. При прохождении через мембрану ионы, имеющие одинаковый заряд с ионами мембраны, отталкиваются ею. По способу изготовления различают гомогенные и- гетерогенные мембраны. Гомогенные мембраны изготовляют методами литья из гелей ионитов. Для повышения механической прочности мембран их осаждают на носителях, таких, как стекловолокно или текстильные волокна. При изготовлении гетерогенных мембран спрессовывают тонкоизмельчен-ные гранулы ионита с инертным связующим (коллодионная пленка). Эти мембраны находят применение при определении активностей ионов и в электродиализе. [c.379]

Использование ионообменных мембран в анализе Ионообменной (ионитовой) мембраной называют пленку, полученную из ионообменной смолы. Находясь в растворе электролита, ионитовые мембраны избирательно пропускают ионы только одного знака заряда, а именно катионитовые мембраны пропускают только катионы, анионитовые — анионы. Это свойство ионитовых мембран используют для разделения катионов и анионов, а также для их отделения от неэлектролитов методом электродиализа. Центральную часть электродиализатора, в которой находится анализируемый раствор, отделяют от анодной части анионитной, а от катодной — катионитной мембраной. В процессе электродиализа к аноду мигрируют только анионы, так [c.205]

ЭЛЕКТРОДИАЛИЗ, метод разделения ионизированных соед. под действием электродвижущей силы, создаваемой в р-ре по обе стороны разделяющей его мембраны (М.). Использ. неселективные М., проницаемые для любых ионов (для отделения электролитов от неэлектролитов), и селективные, проницаемые только для катионов или только для анионов (для обессоливания р-ров электролитов или фракционирования ионов). Аппараты с селективными М. (см. рис.) состоят из ряда камер, по к-рым под давл. перемещаются р-ры электролитов. В крайних камерах расположены электроды. При прохождении электрич. тока через пакет М. катионы перемещаются к катоду, анионы — к аноду. Поскольку катионообменные М. пропускают только катионы, а анионообменные — только анионы, камеры поочередно обогащаются и обедняются электролитом. В результате исходный р-р электролита удается разделить на два потока— обессоленный и концентрированный. Разделение ионов с одинаковым знаком заряда происходит в результате различия между скоростями их переноса через М. [c.696]

Действие на систему внеш. электрич поля вызывает направленный перенос заряженных частиц-э л ектро диффузию. Примеры электромембранные процессы, напр, электродиализ - разделение под действием электрич. тока ионизированных соед. вследствие избират. переноса ионов через ионообменные мембраны, Д. носителей заряда-перемещение электронов проводимости и дырок, обусловленное неоднородностями их концентрации в полупроводниках. [c.102]

I х осложнений является электроосмос, т. е. перенос жидкости Через поры мембраны под влиянием приложенной разности потенциалов. При соприкосновении с растворами электролитов диафрагма, пронизанная огромным количеством мельчайших капилляров, приобретает заряд (в большинстве случаев отрицательный). В порах диафрагмы возникает ДЭС, наличие которого приводит к возникновению электроосмоса при замыкании цепи электрическога тока. В зависимости от природы диафрагмы и знака заряда ее поверхности процесс электродиализа либо ускоряется, либо замедляется, в связи с чем диафрагмы делятся, соответственно, на электрохимически активные и неактивные. Поэтому необходимо учитывать свойства диафрагмы при ее выборе для электродиализа. [c.203]

Для изменения концентрации электролитов в растворах путем электродиализа используются ионообменные мембраны — ионообме№-ники в виде пленки. Существуют два типа ионообменных мемфан анионообменные и катионообменные мембраны. Анионообменная мембрана содержит катионные группы, фиксированные в матрице смолы. Заряд фиксированных катионов нейтрализован зарядом подвижных анйонов, находящихся в порах смолы. При погружении такой мембраны в раствор электролита анионы раствора могут внедряться в матрицу смолы и замещать первоначально присутствующие в ней анионы, проникновению же катионов препятствуют силы отталкивания их фиксированными в смоле катионами. [c.13]

При обработке воды, содержащей значительное количество органических веш,еств, их ионы с большой относительной молекулярной массой мигрируют под действием электрического тока внутрь матрицы анионообмен 1Ых мембран, связываясь с их основным веществом (положительно заряженным). В результате мембраны приобретают отрицательный фиксированный заряд, проявляя свойства катионообменных мембран. Электрическое сопротивление мембран повышается, а селективность снижается. Влияние гуминовых и фульвокис-лот на процесс электродиализа изучалось Корнгольдом [35]. [c.85]

Электродиализ представляет собой процесс мембранного разделения, в котором ионы растворенного вещества переносятся через мембрану под действием электрического поля. Таким образом, движущей сшюй этого процесса является градиент электрического потенциала. Под действием электрического поля положительно заряженные ионы (катионы) перемещаются по направлению к отрицательному электроду (катоду). Отрицательные ионы (анионы) движутся по направлению к uoJЮЖитeJIьнo заряженному электроду (аноду). Электрическое поле не оказывает влияния на незаряженные молекулы. При использовании проницаемых для ионов неселективных мембран можно разделять электролиты и неэлектролиты. Когда применяются мембраны, более проницаемые для катионов или, наоборот, для анионов, с помощью электродиализа можно повысить или понизить концентрацию раствора электролита [13]. С этой целью используют ионообменные мембраны анионообменные и катионообменные. Матрица анионообменной мембраны содержит фиксированные катионные группы. Заряд фиксированных катионов нейтрализован зарядом подвижных анионов. [c.439]

Джуд и Каспер [IP4] получали анионитовые мембраны конденсацией метилольных производных фенолов со спиртовыми растворами полиаминов и формальдегидом в кислой среде. Для армирования применялся саран. Мембраны отливались и подвергались термообработке между стеклянными пластинками в атмосфере, насыщенной водяными парами. Позднее Джуд и Мак-Рей [1Р2] получили анионитовые мембраны, армированные хлопчатобумажной сеткой. Для реакции конденсации использовались резорцин, пирогаллол, солянокислый гуанидин и формальдегид в водном растворе pH раствора доводилось до 8,0 добавлением каустической соды. Температурная обработка и другие стадии процесса проводились так же, как и раньше. Мембраны этого типа использовали Дэви II и Джилайленд [IP3] в аппаратах для электродиализа и, в частности, в аппаратах, предназначенных для разделения ионов с одинаковым знаком заряда. [c.136]

На рис. 4 дана схема электродиализатора. Прп электродиализе, вследствие того что мембраны при контакте с жидкостью приобретают электрический заряд, могут произойти изменения в ионном составе коллоидного раствора и соответственно может изменяться его pH. Причиной этих изменений является то обстоятельство, что электрически заряженные мембраны неодинаково пропускают катионы и анионы. Чтобы устранить этот нежелательный эффект, мембраны для электродпализа обрабатывают различными веществами с целью ионижения их собственного заряда. Избирательная способность мембран в некоторых случаях используется для селективной очистки или для ускорения электродиализа. В этом случае обе мембраны — анодную и катодную — изготовляют из материалов, приобретающих при контакте с раствором заряды противоположного знака. [c.24]

В катодной и анодной камерах происходит увеличение концентрации растворенных веществ, а в средней камере происходит частичное снижение концентрации — обессоливание. Производительность такой установки невелика вследствие дополнительного переноса ионов через рабочую камеру. Повысить эффективность работы можно при использовании активных ионитовых мембран. Такие мембраны обладают соответственно свойствами катионита или анионита. Применение активных ионитовых мембран в электродиализе повышает эффективность применения этого процесса для обессоливания воды. На рис. 8 приведена схема трехкамерной электродиа-лизной установки. Катодная камера отделена от камеры обессоливания катионитовой мембраной, анодная камера — анионитовой. Исходная вода подается во все камеры. В процессе работы установки в средней камере происходит обессоливание воды, а в крайних наблюдается повышение концентрации раствора. Осуществление процесса электродиализа с применением ионитовых мембран основано на избирательном (селективном) переносе ионов определенного знака через мембрану. Анионитовая мембрана, несущая положительный заряд фиксированных на матрице катионов, избирательно пропускает только анионы из раствора, отрицательно заряженная катионитовая мембрана проницаема только для катионов. Благодаря селективной проницаемости ионитовых мембран катионы из камеры обессоливания беспрепятственно проходят в катод- [c.89]

Соли, или электролиты, представляют собой соединения, которые диссоциируют вводе на положительно (катионы) и отрицательно заряженные (анионы) ионы. Если постоянный электрический ток пропускать через раствор, то катионы и анионы будут проводить ток и двигаться в противоположных направлениях. Скорость и направление потока ионов будут зависеть от 1ютенциала и плотности тока, а также от сопротивления растворов и мембран и характеристик индивидуальных ионов — заряда и валентности. Электродиализ — исключительно экономически важный электромембранный процесс, который используется для обеднения (или концентрирования) водных растворов, содержащих ионы растворенных веществ низкой молекулярной массы. Описано много разновидностей этого процесса [39] наиболее распространенный вид электродиализа — перемещение ионов через селективные катионо- и анионообменные мембраны в результате прохождения электрического тока. Электродиализ может использоваться для отделения электролитов от неэлектролитов [40] для обеднения [41] или концентрирования [42] электролитов в ионном обмене [43] реакциях обмена [39] при фракционировании электролитов [44] и разделении продуктов электролиза [45]. [c.42]

Аппараты для опреснения воды представляют собой электролизеры сэндвичевого типа, снабженные ионообменными мембранами. Поведение такой мембраны связано с электродиализом. В данном случае последний направлен на разделение растворителя и растворенного вещества, когда раствор прогоняется через комбинацию мембран и пленок под воздействием электрического поля. На мембрану нанесена тонкая ионообменная пленка, которая приобретает заряд, противоположный тому, какой имеет сама слоистая мембрана. Наличие очищающей пленки с ионообменными свойствами придает всей мембране слоистое строение. Такие мембраны, состоящие из соприкасающихся катионных и анионных слоев, наподпша-ют биологические мембраны. Слоистые мембраны, в отличие от гомоген- [c.52]

В дальнейшем И. И. подробно исследовал роль электрокинетических явлений при электродиализе. И, И. исходил при этом из положения, что электрохимическое поведение мембран при электродиализе определяется знаком заряда мембраны и изменением чисел переноса ионов через мембрану по сравнению со свободным раствором. И. И. с сотрудниками количественно изучил зависимость э,лектроосмотического переноса н<идкости через мембраны не только от электрокинетического потенциала, но и от размеров пор, охарактеризовал наиболее важные мембраны по переносу жидкости и изменению чисел переноса ионов и установил возможность изменять в широких пределах заряд мембран путем введения в них посторонних веществ. [c.7]

В ряде наших работ по электродиализу [1, 2, 3, 4] было показано, что применение электрохимически активных диафрагм, т. е. изменяющих числа переноса ионов по сравнению со свободным раствором, в трехкамерной ячейке дает, значительно больший эффект, чем использование электрохимически неактивных диафрагм. При применении электродиализа к очистке естественных вод, однако, электрохимически активные мембраны, как правило, до сих пор не используются. Это связано, с одной стороны, с рядом затруднений при изготовлении технически пригодных анодных диафрагм с положительным зарядом и, с другой стороны, с малой изученностью самого процесса электродиализа, вследствие чего ряд условий, необходимых для осуществления желаемого направления процесса, оставался недостаточно ясным. Для получения бо,лее высоких выходов по току, по сравнению с электродиапизом при электрохимически неактивных мембранах, применение анодных диафрагм, положительно заряженных, не является обязательным. Увеличение выхода по току здесь идет пропорционально разности чисел переноса между диафрагмами, а такая разница чисел переноса может быть осуществлена и двумя отрицательно заряженными диафрагмами. Правда, при применении диафрагм различного знака заряда, разница чисел переноса принципиально может быть достигнута большая. Пределом служат диафрагмы идеально электрохимически активные, т. е. пропускающие ионы только одного знака заряда. В этом случае разница чисе.л переноса достигает своего максимума, т. е. единицы, а выход по току ЮОУо. Однако было показано [5], что, применяя керамические диафрагмы с различными радиусами пор, можно достигнуть довольно значительной разницы чисел переноса. Если взять в качестве анодной диафрагмы крупнопористую керамику из шамотной глины, не [c.308]

Явление расслоения было объяснено Бланком и Валько [15] как результат электрофоретического перекоса. На ранних стадиях электродиализа коллоид заряжен и притягивается к электроду противоположного заряда. В результате образуется тонкий, не содержащий коллоида слой вдоль одной мембраны, а на другой мембране, через которую коллоид не может проходить, образуется соответствующий слой со значительно возросшей концентрацией коллоида (рис. 32). Так как эти слои вертикальны, они гравитационно не стабильны и наступает течение с указанным выше результатом. Ешо более ясно была показана справедливость этого объяснения Фервеем и Кройтом,[143], применившими прибор, показанный на рис. 33, А. Трубка а, Ь, с, с1, g наполнялась золем йодистого серебра, а е и / закрывались полупроницаемыми мембранами. По мере электродиализа можно было наблюдать границу между золем и растворителем, образующуюся вверху в г и медленно движущуюся вниз. Аналогично можно было наблюдать в Ь [c.268]

При обратном электродиализе (в диалитической батарее соленая и пресная вода подаются в различные ячейки, такж ограниченные двумя разнотипными мембранами, через которы положительные (Na+) и отрицательные (С1 ) ионы проникаю в пресную воду. Такое направленное движение электрически зарядов создает в замкнутой цепи ток (рис. 7.10). Ионообменны мембраны изготовляют из пористых полимерных материалов, спс собных фиксировать анионы и катионы с достаточно большо молекулярной массой. Например, в качестве катионообменно мембраны может быть использована пленка из сополимера полк винилхлорида и сульфитированного полистирола, на стенках по [c.180]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология