Потенциалы диффузионные мембранные

В непористых сорбционно-диффузионных мембранах сплошная матрица и газы образуют раствор. Структурная основа мембраны может быть кристаллической, аморфной или аморфно-кристаллической. Химический потенциал каждого компонента определяется, в первую очередь, взаимодействием с матрицей, а также другими компонентами разделяемой газовой смеси. Природа связи — физико-химическая (силовое поле молекул), механизм переноса — диффузионный, возможна диссоциа ция молекул, однако образование новых химических соединений [c.13]

Таким образом, каждый тип мембраны характеризуется видом взаимодействия молекул газа и структурных элементов матрицы. Количественными характеристиками этого.взаимодействия являются энергия связи и потенциал, зависящие от параметров межмолекулярного взаимодействия, молекулярной природы и морфологии матрицы мембраны. Энергия связи определяется тепловым эффектом, сопровождающим образование системы мембрана — газ для сорбционно-диффузионных мембран— теплотой сорбции, в реакционно-диффузионных мембранах, кроме энтальпии растворения газов, заметный вклад вносит тепловой эффект химической реакции. В газодиффузионных мембранах энергия связи близка к нулю. [c.14]

Потенциал характеризует работу перемещения единицы массы компонента из объемной газовой фазы в поле действия сил материала мембраны градиент этой величины определяет движущую силу массопереноса. В пористых сорбционно-диффузионных мембранах заметное влияние оказывают адсорбционный и капиллярный потенциалы, в непористых — парциальный химический потенциал и химическое сродство. [c.14]

Для выяснения механизма выделения водорода используется и ряд других методов. Так, например, определенные выводы о механизме выделения водорода можно сделать, изучая проникновение водорода в решетку металла. Такие опыты проводятся в ячейках, которые разделены на две части фольгой — мембраной из исследуемого металла. Одну сторону (поляризационную) мембраны подвергают катодной поляризации и следят за изменением потенциала противоположной стороны (диффузионной). При катодной поляризации одной стороны мембраны потенциал диффузионной стороны также смещается в отрицательную сторону, что свидетельствует об избыточной поверхностной концентрации водорода на поляризационной стороне, вызванной замедленностью стадий удаления водорода, и диффузии водорода через металл. [c.347]

Мембранный потенциал. Диффузионный потенциал может сильно возрасти, если растворы электролитов разных концентраций разделить мембраной, проницаемой только для ионов с каким-либо одним зарядом. Такое свойство некоторых мембран объясняют, в частности, тем, что свободные карбоксильные группы таких мембран, заряженные отрицательно, притягивают и пропускают только катионы и отталкивают анионы (рис. 21). Но существуют также мембраны, проницаемые только для анионов, например оболочка эритроцитов. Возможно, что там избирательность мембраны в какой-то степени обусловлена положительно заряженными аминогруппами. Возникновение мембранного потенциала связано не только с особенностями химической структуры и строением мембран, но и с возможным несоответствием размеров ионов и пор в мембране (стр. 24). [c.51]

Электрический потенциал подобного происхождения называется диффузионным (мембранным). Под влиянием этого электрического поля возникает электроосмотическое течение жидкости, пропорциональное логарифму отношения концентрации и разности коэффициентов диффузии Л, в мембране. Но и при й+ = 0- (и, соответственно, в отсутствие электроосмоса) можно показать, что возникает поток жидкости через мембрану. Он обусловлен поляризацией ДЭС (ХП.6) под влиянием изменения концентрации вдоль его внешней границы, и его направление, в отличие от электроосмоса, не зависит от знака -потенциала. [c.224]

Другой источник биопотенциалов, действующий в отличие от 1 дои неравновесных условиях — мембранный потенциал А м — разность потенциалов между двумя растворами электролитов различной концентрации, разделенными мембраной из полиэлектролита (например, ионита). Теория показывает, что А 1)м равен алгебраической сумме трех скачков потенциала диффузионного в мембране и двух на ее границах с растворами, и [c.315]

Возникновение диффузионного потенциала в мембране ионообменного электрода объясняется тем, что в общем случае растворы, прилегающие к обеим сторонам мембраны, имеют различные состав и активности ионов Н и Ме. Поэтому в результате ионообменного процесса должны быть разными активности и концентрации этих ионов в поверхностных слоях мембраны, прилегающих к тому и другому раствору. При этом, если концентрация ионов Н будет больше в одном из слоев, то для ионов Ме соотношение концентраций в слоях будет обратным. Это приведет к встречной их диффузии от одного слоя к другому и при различии в скоростях движения ионов возникнет градиент электрического потенциала, который и определяется как диффузионный. В стеклянных мембранах, в отличие от собственно ионитовых, практически в течение всего срока существования электрода остается незатронутым этим процессом слой в толще мембраны [10—12]. Поэтому здесь имеется два слоя (прилегающие к наружному и внутреннему растворам), в которых потоки ионов Ме направлены из толщи мембраны к ее поверхности, а ионов Н в обратном направлении. Таким образом возникает градиент потенциала в том и другом поверхностном слое мембраны, а в толще мембраны его нет. [c.305]

Выражение для диффузионного потенциала в мембране можно получить интегрированием уравнения (III.ПО) в пределах от X = О цо X = d (d — толщина мембраны) [c.78]

Так как потенциал асимметрии мембранных электродов иногда изменяется во времени, то градуировочная кривая может перемещаться параллельно самой себе. Поэтому перед измерениями необходимо проверить градуировку, определив две-три точки в растворах с известными концентрациями. В связи с тем, что для практических измерений с ионоселективными электродами всегда проводится предварительная градуировка, то в принципе может быть использован любой постоянный электрод сравнения в отдельном (своем) растворе. Последнее, однако, вызывает необходимость учета или элиминирования диффузионного потенциала при изменении концентрации раствора, которое отражается на градуировочной кривой [c.211]

Для диффузионного потенциала в мембране в этом случае может быть записано дифференциальное соотношение [З] [c.96]

ЯГ/пГ) 1п + Е д, Е д — диффузионный потенциал в мембране. [c.58]

Существуют три различных способа, с помощью которых может быть создан истинный мембранный потенциал (т. е. трансмембранная разность электрических потенциалов). Во-первых, он может возникать при работе электрогенных ионных помп, как это происходит в сопрягающих мембранах. Во-вторых, если по одну сторону мембраны добавить соль, катион и анион которой с разной скоростью проникают через мембрану, то благодаря именно этой разности скоростей возникает диффузионный потенциал. Диффузионный потенциал можно создать на сопрягающей мембране, например добавив К" в присутствии валиномицина (рис. 4.7). На сопрягающих мембранах органелл диффузионные потенциалы быстро рассеиваются благодаря движению противоионов-. В случае плазматической мембраны эукариотической клетки, где транспортные процессы в основном происходят медленно, такие потенциалы могут существовать часами. [c.61]

Следующим значительным шагом вперед явились работы Нернста [75, 76] и Планка [83, 84] по транспорту ионов в растворах электролитов. В этих работах было уже дано определение диффузионного потенциала. Диффузионный потенциал возникает в том случае, когда подвижности электрически заряженных компонентов электролита различаются. Понятие диффузионного потенциала является важным как для описания условий ионного транспорта внутри мембран, так и для количественного определения потенциала жидкостного соединения. [c.12]

Материал данной главы основывается на термодинамической теории мембранных потенциалов ИСЭ. Кинетические явления рассматриваются только в связи с возникновением диффузионного потенциала в мембране. В присутствии мешающего иона мембрану ИСЭ можно представить как корродированный электрод [46а], на поверхности которого происходят реакции переноса заряда различной химической природы [15, 16]. Именно поэтому параметры потенциалов ИСЭ можно получить при помощи поляризационных кривых процесса электролиза на грани- [c.43]

Теперь рассмотрим случай, когда исследуемый раствор содержит одновременно определяемый J+ и мещающий К+ ионы, ни один из которых не образует ионной пары с ионом ионообменника А . Предположим, что подвижности ионов J+ и К+ равны, так что диффузионный потенциал в мембране не образуется. Мещающее влияние иона К" определяется тем, что в результате обменной реакции [c.48]

Рассмотрим теперь систему с анализируемым раствором, содержащим одновременно определяемый и мешающий К" " ионы с различной подвижностью, вследствие чего в мембране возникает диффузионный потенциал. Для описания основных характеристик мембранного потенциала в этой системе воспользуемся приближением, основанным на уравнении Гендерсона для расчета диффузионного потенциала в мембране. В соответствии с уравнением (2.1.9) общее выражение для мембранного потенциала подразделяется на три части две разности потенциалов между мембраной и контактирующими с ней растворами Д1 ф и Д ,ф и диффузионный потенциал внутри мембраны [c.53]

Поскольку комплексы различных ионов с одним и тем же нейтральным переносчиком имеют, как правило, одинаковое строение (комплексы изостерны [17, 23, 25]), их подвижности Б мембранной фазе близки между собой. Следовательно, диффузионный потенциал в мембране не образуется. Коэффициент селективности (см. с. 50) записывается в этом случае как [c.58]

Рассмотрим электрохимическую мембрану, представляющую собой малорастворимую соль ЛА. Мембрана разделяет два раствора с различными концентрациями аниона А с2 и С1). Замечет различий в активностях этого иона возникает мембранный потенциал. Диффузионный потенциал внутри мембраны не образуется. В этих условиях при установлении равновесия между мембраной и раствором 1 имеем [c.63]

Одновременно с этим потенциал диффузионной стороны также становится более отрицательным. Такой переход водорода н передача потенциала с поляризационной стороны на диффузионную возможны в том случае, если образующийся в процессе разряда атомарный водород не успевает покинуть поверхность электрода. Его ко1щентрация увеличивается по сравнению с равновесной, и он начинает проникать в глубь палладия, достигая диффузионной стороны мембраны. Появление избыточного водорода на диффузионной стороне сдвигает ее потенциал в отрицательном направлении, что также указывает на медленное протекание рекомбинации. Однако, по Фрумкину, иереиапря-жение водорода на палладии нельзя приписать только замедленности рекомбинации. Если поляризовать мембрану малым током до постоянного значения потенциала, а затем выключить ток, то для каждой из ее сторон получаются различные кривые спада потенциала. На поляризационной стороне непосредственно после выключения тока наблюдается резкое падение перенапряжения, которое затем уменьшается значительно медленнее. На диффузионной стороне проявляется только второй участок, т. е. после выключения тока потенциал постепенно сдвигается к его разновесному значению в данном растворе. Быстрый спад перенапряжения объясняется замедленностью разряда, медленный спад — удалением избыточного водорода. [c.418]

Другой источник биопотенциалов, действующий в неравновесных системах (в отличие от А д ), — мембранные потенциалы Агрм- Эти разности потенциалов между двумя растворами электролитов различной концентрации возникают при разделении растворов полиэлектролитом в форме мембраны (например, иони-товой) геля или золя. Теория показывает, что Афм равен алгебраической сумме трех скачков потенциала диффузионного в мембране и двух Афдц,, на границах мембраны с растворами, и связан с изменением чисел переноса ионов в мембране. [c.330]

МЕМБРАННЫЕ ПРОЦЁССЫ РАЗДЕЛЁНИЯ, основаны на преим. проницаемости одного или неск. компонентов жидкой либо газовой смеси, а также коллоидной системы через разделительную перегородку-мембрану. Фаза, прошедшая через нее, наз. пермеатом (иногда - фильтратом), задержанная - концентратом. Движущая сила М. п. р. - разность хим. или электрохим. потенциалов по обе стороны перегородки. Мембранные процессы м. б. обусловлены градиентами давления (баромембранные процессы), электрич. потенциала (электромембранные процессы), концентрации (диффузионно-мембранные процессы) или комбинацией неск. факторов. [c.23]

Мембранные процессы классифицируются по виду основной движущей силы процесса. Движущей силой мембранного процесса является градиент химического (для незаряженных частиц потока) или электрохимического (для заряженных частиц потока) потенциала. Однако для технических расчетов таких процессов, так же как и для других массообменных процессов, в качестве движущей силы мембранного процесса принимают градиент фактора, определяющего скорость данного процесса, например градиент давления, температуры и т.д. Таким образом, основной движущей силой мембранного процесса может быть градиент тяяекия - баромембранные процессы (обратный осмос, нано-, ультра- и микрофилыра-ция), градиент концентраций-диффузионно-мембранные процессы (диализ, испарение через мембрану, мембранное разделение газов и др.), градиент электрического потенциала-электромембранные процессы (электродиализ, электроосмос и др.), градиент температурпроцессы (мембранная дистилляция и др.). В некоторых мембранных процессах возможно сочетание двух или даже трех названных выше движущих сил. [c.314]

Диффузионный мембранный метод в системе жидкость- твердое тело - газ получил название исиарение через мембрану или первапорация. Метод основан на селективной проницаемости некоторых материалов для различных компонентов жидких смесей. Явление селективной проницаемости впервые обнаружено на каучуковых мембранах для смесей углеводород - спирт. От.чичи-тельной особенностью процесса мембранного испарения от других мембранных процессов является переход проникающих через мембрану веществ из жидкого состояния в парообразное, для чего требуется подвод к системе энергии, 1Ю меньшей мере равной теплоте испарения пермеата. Из этого следует, что испарение через мембрану может быть использовано практически лишь тогда, когда селективность переноса гораздо выше, чем при простом испарении, в частности, для разделения азеотропных и близко кипящих смесей. Движущей силой процесса мембранного испарения является разность химических потенциалов по обе стороны мембраны. Длл поддержания химического потенциала на достаточно высоком уровне необходимо предотвратить конденсацию иермеата на поверхности мембраны со стороны пара. Это достигается непрерывным отводом пара, обдувом инертным газом или вакуумированием. [c.217]

Существует возможность также очищать растворы неэлектролитов от солей. В этом случае трехкамерный электродиализатор (рис. 3, а) представляет собой соединенные друг с другом узкие и высокие прямоугольные камеры. Очищаемый раствор непрерывно движется через среднюю камеру. При этом наблюдается как перенос ионов, так и потеря очищаемого вещества вследствие диффузии его через мембраны. Однако при градиентах потенциала 250 в см очистка идет н астолько быстро, что эти потери невелики. При очистке растворов происходит сильное перемешивание жидкости из-за ее нагревания. В этом случае перемешение ионов внутри камеры не играет существенной роли. Скорость очистки определяется перемещением ионов в мембране и пристенном слое жидкости. Поэтому существенно падение потенциала на мембране и мембраны следует применять толстые (порядка 0,1—0,2 мм) с большим электрическим и диффузным сопротивлением. Это одновременно увеличивает диффузионные потери, что проверено нами (табл. 9) при очистке растворов сахарозы (градиент потенциала 250 в см). [c.64]

Вместо химического окисления продиффундировавщего атомарного водорода Н. И. Тугое [106] применял анодное окисление. Этот метод получил дальнейшее развитие в работе [107], 1В которой для регистрации потока водорода через мембрану-катод использовалось возрастание тока в цепи потенциостата, поддерживающего постоянным потенциал диффузионной (выходной) стороны M6Mi6paHbi, соприкасавшейся с 1 н. раствором NaOH. [c.33]

Второй главнейшей качественной характе ристикой. мембран является их селективность (ионополупроницаемость). Селективность мембран может быть охарактеризована непосредственно путем измерения чисел переноса или косвенным путем ло величине мембранного (диффузионного) потенциала. Возникновение мембранного потенциала объясняется следующим образом. При соприкоснавении двух растворов электролитов различной концентрации, вследствие разной скорости диффузии ионов разного знака, возникает диффузионный потенциал. Если подвижности ионов разного знака близки между собой,, то величина диффузионного потенциала на границе этих растворов будет ничтожной. [c.149]

Палладий по своему поведению при электрохимическом выделении водорода во многом похож на платину. Опытные данные по величинам токов обмена и наклону тафелевских прямых указывают на заторможенность рекомбинации как на вероятную причину водородного перенапряжения. Кобозев и Монбланова (1935) доказали медленное протекание стадии рекомбинации на электродах из палладия. Они применяли тонкую палладиевую мембрану, одна сторона которой — поляризационная — всегда соприкасалась с раствором и могла поляризоваться внешним током, а другая — диффузионная — контактировала с газовой фазой или раствором (рис. 73). При наложении катодного тока на поляризационную сторону мембраны и смещении ее потенциала в отрицательном направлении выделение водорода вначале происходит только на поляризационной стороне, а затем и на диффузионной. Одновременно с этим потенциал диффузионной стороны также становился более отрицательным. Такой переход водорода и передача потенциала с поляризационной стороны на диффузионную возможны в том случае, если образующийся в процессе разряда атомарный водород [c.378]

Палладий по своему поведению при электрохимическом выделении водорода во многом похож на платину. Опытные данные по величинам токов обмена и наклону тафелевских прямых указывают на заторможенность рекомбинации как на вероятную причину водородного перенапряжения. Кобозев и Монбланова (1935) доказали возможность замедленного протекания стадии рекомбинации на электродах из палладия. Они применили тонкую палладиевую мембрану, одна сторона которой — поляризационная — всегда соприкасалась с раствором и могла поляризоваться внешним током, а другая —диффузионная —контактировала с газовой фазой или раствором (рис. 73). При наложении катодного тока на поляризационную сторону мембраны и смещении ее потенциала в отрицательном направлении выделение водорода вначале происходит только на поляризационной стороне, а затем и на диффузионной. Одновременно с этим потенциал диффузионной стороны также становился более отрицательным. Такой переход водорода и передача потенциала с поляризационной стороны на диффузионную возможны в том случае, если образующийся в процессе разряда атомарный водород не успевает покинуть поверхности электрода. Его концентрация увеличивается по сравнению с равновесной, и он начинает проникать в глубь палладия, достигая диффузионной стороны мембраны. Появление избыточного водорода на диффузионной стороне сдвигает ее потенциал в отрицательном направлении, что также указывает на медленное протекание рекомбинации. Однако, по Фрумкину, перенапряжение водорода на палладии нельзя приписать только замедленности рекомбинации. Если поляризовать мембрану малым током до постоянного значения потенциала, а затем выключить ток, то для каждой из ее сторон получаются различные кривые спада потенциала. На поляризационной стороне непосредственно после выключения тока наблюдается резкое падение перенапряжения, которое затем уменьшается значительно медленнее. На диффузионной стороне проявляется только второй участок, т. е. после выключения тока потенциал постепенно сдвигается к его равновесному значению в данном растворе. Быстрый спад перенапряжения объясняется замедленностью разряда, медленный спад —удалением избыточного водорода. [c.380]

Электрические потенциалы, возникающие на мембранах, разделяющих два раствора электролита, можно назвать мембранными. Выше показано, что последние могут возникнуть как диффузионный потенциал в мембране из-за различий в подвижностях ионов. Возможны и другие пути появления потенциала на мембране. Наиболее простой из них — возникновение его за счет омического падения напряжения вследствие протекания тока от внешнего источника э. д. с. через систему растворов, разделенных мембраной. Другой путь возникновения потенциала, но уже статического, связан с добавлением в один из растворов каких-нибудь заряженных частиц, которые не могут пройти сквозь мембрану. Это — система Гиббса — Доннана [15, 16]. Если мембрана не имеет фиксированных зарядов, мембранный потенциал эквивалентен диффузионному и для его описания становятся применимы результаты интегрирования уравнений потока Нерн-ста — Планка (111.48), выполненные Планком [6], Беном [12], Плейелем [11], Джонсоном [10] и Шлёглем [17]. [c.67]

Диффузионный процесс ведет к уменьшению перепада активностей свободного комплексона, при этом эффект сопряженности должен у/ечь-шаться, а значение потенциала электрода, следовательно, во времени должно возрастать. Действительно, при многочисленных повторных калибровках нами было замечено, что изменение потенциала для мембран со средними концентрациями валиномицина, хотя и совместимые с нашими критери.чми равновесности, носят направленный характер, з связи с этим мы изменили методику исследования и стали фиксировать значения потенциалов электродов в течение суток в каждом из последующих растворов с интервалом в несколько минут в начале опыта и несколько часов в конце. На рис.1 а-е) показаны кривые полученные при соединении точек, отвечающих значениям потенциалов [c.113]

Электродно-активные соединения AR и BR диссоциируют полностью. В результате ионообменного процесса возникают градиенты концентраций (активностей) только противоионов (< R-— = = onst). Вследствие этого диффузионный потенциал в мембране возникает за счет разности в подвижностях противоионов А+ и В+, так как анионы R- не дают вклада в общий поток заряженных частиц. Поэтому [c.20]

Вывод уравнения для потенциала жидких мембран с неполной диссоциацией дан в работе Сэндбло-ма и др. [34]. Авторы исходят из того, что в жидких мембранах существенную роль играет подвижность органофильных ионов и диффузионный потенциал внутри мембраны определяется различием в подвижностях не только двух противоионов, но и органофильного аниона (R-). В мембране между границами раздела ее с двумя водными растворами возникают градиенты активности уже трех заряженных частиц. В цитированной работе [34] дан теоретический анализ таких систем с учетом диффузионного [c.23]

Мембранный потенциал без учета диффузионного потенциала внутри мембранной фазы представляет собой сумму этих двух дон-нановских потенциалов (для Сг>С1) [c.222]

Несомненным шагом вперед явилось возникновение в ходе эволюции специфических канальных систем, работа которых управлялась полем на мембране. Это позволило генерацию ПД "перевести" с преимущественно метаболического типа на тип "комбинированный", когда кроме метаболической помпы в генерации электрического импульса важную роль играют и диффузионные процессы, связанные с резким увеличением проницаемости мембран для ПД-образующих ионов. Процесс деполяризации при генерации ПД становится более совершенным, обусловленным резким увеличением канальной ионной проводимости. Это обеспечивает четкость и быстроту деполяризацион-ного ответа и его большую надежность. Входящий электрический ток при деполяризации шунтирует ток, генерируемый помпой, и на этой стадии играет определяющую роль в изменении потенциала на мембране. [c.193]