Диффузия сквозь мембраны

Теория мембранных потенциалов покоя для аксона разработана Гольдманом, Ходжкином, Хаксли и Катцем. Основное предположение этой теории состоит в том, что напряженность электрического поля внутри тонкой мембраны должна иметь постоянное значение, и ионный транспорт в мембране можно описывать уравнением Нернста — Планка. Однако этот подход не представляется реалистичным, поскольку ионы проходят сквозь мембрану через каналы, селективные для данных ионов. При переносе через канал молекулярных размеров трудно говорить о диффузии, ионы как бы перепрыгивают через мембрану, преодолевая соответствующий энергетический барьер. [c.234]

А что если избирательность диффузии сквозь мембраны идет без участия МДК-эффекта Например, мембрана пропускает быстрее двигающиеся молекулы потому, что опи чаще ударяются о мембрану и для них больше вероятность проскочить сквозь микропоры мембраны. Но почему именно сквозь микропоры осуществляется избирательная проницаемость мембран Ведь нри таких условиях норы любых размеров могли бы быстрее пропускать быстрее двигающиеся молекулы и последние быстрее бы пересекали мембрану, накапливаясь в сосуде. [c.469]

В 1861 г. Томас Грэм, исследуя диффузию в растворах, установил различие между коллоидами , например белками, смолами и полисахаридами, и кристаллоидами , к которым относятся вещества с более низким молекулярным весом. Он заметил, что коллоиды не диффундируют сквозь мембраны, в то время как кристаллоиды диффундируют, и дал этому процессу разделения посредством диффузии название диализ. Основное различие между коллоидами и кристаллоидами заключается в относительных размерах их частиц. Обычно считают, что диаметр [c.253]

Интерес к процессам разделения с помощью селективных мембран заметно усилился в настоящее время. Целью настоящей работы явились исследования и разработка мембран, воспроизводящих селективную растворяемость растворителей, используемых в гидрометаллургических процессах разделения. Основное достоинство этого направления — возможность создать мембраны, селективность которых повышена по сравнению с обычными мембранами для диализа и ионного обмена. Молекулярные размеры и плотность заряда, определяющие диффузию сквозь пористые или заряженные мембраны, не являются специфическими свойствами вещества. Растворимость вещества более специфична. Кроме того, если растворимость обусловлена образованием комплексов, то эту специфичность можно существенно усилить. В биологической литературе подобная концепция заложена в некоторых гипотезах [2, 6]. Однако еще не сообщалось об искусственных незаряженных мембранах, проницаемость и селективность которых основана на растворении за счет специфического комплексообразования. Селективность мембран, описанных здесь, невелика и их применение для разделения пока ограничено. [c.373]

В предыдущих разделах обсуждались вопросы, касающиеся подготовки мембраны к измерениям осмотического давления, асимметрии мембраны, диффузии полимера, проницаемости растворителя, стабильности уровня столба осмотического давления и др. Однако ни один из применяемых тестов или их сочетания не дают определенных ответов о применимости данной мембраны. В том случае, если происходит диффузия вещества через мембрану, то, как уже отмечалось, молекулярный вес, измеренный по осмотическому давлению, имеет тенденцию быть завышенным. Если же, однако, достигнуто хорошее соответствие между результатами, полученными при использовании мембран различной пористости, то можно считать, что ошибка измерения невелика. Рекомендуется для неизвестных образцов проводить измерения осмотического давления, используя мембраны нескольких видов и различной селективности. В том случае, если получаются молекулярные веса, близкие по значениям, и образцы, по-видимому, не содержат значительного количества полимера, проницаемого сквозь мембраны, то результаты измерений можно считать особенно удовлетворительными. Однако на основании полученных данных нельзя сделать общих выводов относительно индивидуальной мембраны. [c.409]

Через широкие же норы процесс избирательной проницаемости не идет, т.к. все молекулы одновременно пересекают границы мембраны. Любой их скачок — это уже пересечение границы мембраны, независимо от того, быстрый этот скачок или медленный. Кроме того, если объем сосуда маленький (клетка), то они и почти одновременно заполняют его, не создавая заметного различия в концентрации вещества на протяжении более или менее заметного отрезка времени. Принципиальное отличие диффузии сквозь широкие поры и ультратонкие микропоры состоит в том, что в первом случае, хотя более быстрые молекулы проходят через поры и быстрее, чем более медленные молекулы, но это приводит только к очень быстрому мгновенному изменению концентрации и затем она мгновенно выравнивается. [c.469]

При исследовании кинетики окисления ацетилена в токе воздуха применялся метод диафрагм, состоящий в том, что реакционный сосуд разделялся диафрагмой-катализатором на две части. По обе стороны мембраны-катализатора поступал при одном и том же давлении газ того или иного состава. Вследствие того, что давление в обеих частях сосуда постоянно, обмен веществ между частями установки может совершаться только диффузией через диафрагму, С одной стороны диафрагмы подавался воздух, содержащий примесь ацетилена с исходной концентрацией С(1 0,008 ма/см -, а с обратной стороны диафрагмы подавали чистый воздух. Диффундирующий сквозь диафрагму ацетилен вымывался чистым воздухом и определялся аналитически. [c.440]

Раствор, приготовленный из ацетата целлюлозы, растворителя (ацетона и воды) и агента набухания (перхлората магния, иногда формамида) в соотношении 22,2 66,7 10,0 и 1,1% (масс.), поливается тонким слоем на стеклянную пластину, подсушивается в течение нескольких минут и затем погружается в холодную воду при температуре около О °С, где выдерживается в течение 1 ч до отделения пленки от подложки. За это время происходит практически полное формование мембраны. В начальной стадии формования ацетон быстро испаряется с поверхности отлитой пленки и на ней образуется гелеобразный слой, препятствующий испарению растворителя с более глубоких слоев раствора полимера Таким образом, в момент погружения в воду, являющуюся осадителем для данного раствора, система представляет собой желированную оболочку, внутри которой находится раствор. В момент соприкосновения с водой гель затвердевает, сохраняя очень тонкую структуру пор поверхностного слоя. Раствор полимера, находящийся внутри оболочки, коагулирует медленнее, так как диффузия воды сквозь поверхностный слой затруднена. При этом водой вымывается как растворитель, так и порообразователь. [c.48]

Раствор исследуемого вещества, так называемый внутренний раствор , с помощью мембраны отделяется при этом методе от чистого растворителя, или внешнего раствора . Происходит диффузия растворенных частиц сквозь мембрану в чистый растворитель. При этом допускается, что применяемая мембрана является достаточно проницаемой, т. е. что поры капиллярной системы обладают свойством беспрепятственно пропускать ионы. Путем постоянного перемешивания внутреннего и внешнего растворов стремятся, чтобы падение концентрации существовало только внутри мембраны. Объемы внутреннего и внешнего растворов относятся друг к другу примерно как 1 100, так что изменениями концентрации, происходящими во внешнем растворе в продолжение опыта, практически можно пренебречь. Так же, как при диффузионном методе, здесь вместо чистого растворителя применяют раствор постороннего электролита, концентрация которого по меньшей мере в 10 раз превышает концентрацию исследуемого вещества. [c.29]

Проникновение вещества сквозь мембрану связано с временной задержкой т. Вступая в контакт с мембраной, вещество адсорбируется в ней и и затем продвигается в глубь мембраны. Скорость этого продвижения определяется температурой и размером молекул вещества. Время задержки есть среднее время прохождения молекул сквозь мембрану [40]. Оно связано с коэффициентом диффузии (О) и толщиной мембраны (й) следующим соотношением [c.198]

Прежде чем описывать различные типы применяемых в настоящее время мембран, рассмотрим трудности, встречающиеся при внесении поправок на диффузию растворенного вещества сквозь несовершенные мембраны. Методы, обычно применяемые для учета диффузии, разделяются на два типа [c.130]

Пассивная проницаемость сквозь биомембраны осуществляется в результате концентрационных различий по обеим сторонам мембраны и регулируется сорбционно-диффузионным механизмом (см. гл. 2). При исследованиях диффузии в биомембранах коэффициент проницаемости определяют, используя ряд методов обмен растворенного вещества, меченного радиоактивными изотопами, в отсутствие градиента концентраций и проведением реакции пермеата совместно с другой реакцией. Перенос ионов фиксируется путем измерения проводимости или электродного потенциала. [c.327]

Константа проницаемости служит полезной мерой способности различных веществ проникать сквозь данную мембрану. Сопротивление различных мембран диффузии одного и того же вещества можно сравнивать количественно. Мембрана может служить также молекулярным ситом , потому что скорость диффузии данной молекулы определяется только ее размером. [c.278]

Мембраны. Полупроницаемые мембраны защищают систему от проникновения к электродам растворенных во внешней среде примесей, способных исказить ход катодных реакций. Как было показано, мембрана меняет характер диффузии кислорода к катоду. Скорость поступления кислорода к катоду при наличии мембраны определяется градиентом концентрации во внешней среде у мембраны градиентом сквозь мембрану, определяемым как градиент парциального давления, и, наконец, градиентом концентрации кислорода во внутренней среде — прикатодном слое электролита. При определенных условиях градиенты концентрации можно исключить из рассмотрения, поскольку содержание кислорода во внутренней среде приближается к нулю, а возникновение градиента с внешней стороны мембраны зависит от скорости движения контролируемой среды. Градиент сквозь мембрану становится единственной значащей переменной, когда используется достаточно быстрый поток. Если внешняя среда движется медленно, то на импеданс диффузии в мембране будут накладываться изменения, вызванные градиентом концентрации. Величина минимальной критической скорости, при которой электрод сохраняет возможность фиксирования действительного парциального давления, зависит от природы и толщины мембраны. Чем меньше проницаемость и чем толще мембрана, т. е. чем шире диффузионная зона в ней, тем при меньших скоростях можно проводить измерение и тем надежнее полученные результаты. [c.147]

Создавая разность давлений гелия или других газов между внешней и внутренней сторонами сферы, сделанной из пирекса, Мак-Эфи изменял степень тангенциального двухосного растяжения или двухосного сжатия, а скорость диффузии газа сквозь стенку сферы одновременно определялась,масс-спектроскопически. Аналогичные опыты по сдвигу осуществлялись посредством кручения хорошо закрепленной стеклянной мембраны. [c.253]

Однако, в отличие от описания экстракции, процесс диффузии через мембрану следует описывать с дополнительным параметром коэффициентом диффузии в мембране 3)т- Рассмотрим первый случай, когда через мембрану проходит лишь комплекс металла определенного состава. Предположим, что каждая поверхность мембраны в любой момент времени равновесна с сопряженными растворами 5 и 5", и перенос сквозь нее контролируется только диффузией. Следовательно, кон- [c.374]

Известны конструкции датчиков (рис. 4), в которых катод и анод располагаются в одном контейнере и оба примыкают к мембране [5, 11]. Недостатки таких датчиков вытекают из ограниченности объема электролита. Они снижают свою первоначальную чувствительность в среднем на 10% в неделю. Практически допустимый срок их работы ограничивается пятью днями, после чего требуется полная замена электролита. Кроме того, относительно большая поверхность свободно закрепленной мембраны вызывает ее колебания. Механические вибрации измеряемого потока обусловливают неустойчивую турбулентную диффузию во внутренней фазе, что сказывается на стабильности показаний прибора. Система отличается повышенной чувствительностью к колебанию местных давлений во внешней фазе и большим временем отклика (до 20 мин). Представляет интерес способ увеличения диффузного тока путем облечения диффузии газа из внешней фазы во внутреннюю [8]. Для этого вместо одной мембраны применяются две (рис. 5). Между ними напротив катода помещается нейлоновая сеточка, ячейки которой образуют диффузионную камеру , заполненную газом. Таким образом, резко увеличивается площадь мембраны, сквозь которую газ диффундирует из внешней среды. Сквозь меньшую площадь другой мембраны во внутреннюю фазу и затем к катоду диффундирует газ уже из смеси газов, а не из раствора. [c.143]

Рассматривая пленку как полупроницаемую мембрану, можно представить, что осмотическое давление, создаваемое в системе вода—пленка—водный раствор, приводит к дальнейшей интенсивной диффузии воды сквозь пленку, что проявляется в образовании на ней пузырей. По отношению к электролитам, содержащимся в воде, которая проникла в пленку, лакокрасочные покрытия могут вести себя как избирательно проницаемые мембраны. [c.796]

При установлении равновесия ионы низкомолекулярного электролита не могут проникать через мембрану порознь, так как в противном случае возникли бы электрические поля, препятствующие диффузии. Число ударов, производимых ионами С1" и Ма+ одновременно на единицу площади внутренней стороны перегородки, зависит от произведения к01щентраций ионов, т, е. [Na ] С1 ]<. Для наружной стороны перегородки число одновременных ударов ионов будет пропорционально произведению [N3 16-[С "] . Очевидно, в системе установится равновесие, когда число пар ионов, проходящих в единицу времени череа перегородку справа налево, будет равно числу пар ионов, проходящих слева направо. Иначе говоря, условием равновесия является равенство произведений концентраций ионов, находящихся внутри и снаружи мембраны и свободно проникающих сквозь нее [c.473]

Диализ — освобождение коллоидов от низкомолекулярных органических и минеральных примесей с помощью диффузии последних через мембраны. Белки в растворе благодаря значительной величине молекул не диффундируют сквозь полупроницаемую мембрану. [c.57]

При газоразделении любые взаимодействия между молекулами газа и материалом мембраны очень слабо выражены, поэтому концентрации газа в мембране очень невелики. Молекулы газа должны диффундировать сквозь жесткую структуру мембраны, не оказывая на состояние полимера практически никакого влияния. В то же время, даже при очень низком сродстве пенетрантов такого типа, все-таки наблюдается различие, например, для азота и диоксида углерода. В противоположность этому растворимость жидких пенетрантов в мембране может быть значительно выше, вследствие этого цепи приобретают большую подвижность. При диализе может наблюдаться даже более сильное взаимодействие между жидкостью и мембраной, приводящее к более сильному набуханию полимера, и тогда относительно большие молекулы диффундируют сквозь мембрану с таким образом открытой пористой структурой. Рис. VI-14 схематически иллюстрирует изменение коэффициента диффузии низкомолекулярного компонента при увеличении степени набухания мембраны (набухание мембраны определяется отношением массовой доли пенетранта внутри мембраны к массовой доле сухого полимера). Видно, что коэффициент диффузии может изменяться от 10 до 10" м /с это убедительно доказывает, что подвижность полимерных цепей увеличивается в результате набухания и достигнутый коэффициент диффузии [c.308]

Если два химических компонента диффундируют навстречу друг другу, то они не мешают взаимной диффузии, т.к. они отталкиваются только друг от друга и все остальные молекулы им не мешают сколько бы их не было. Но для растворителя совсем другое дело. Он тесно контактирует с диффундирующими молекулами и если молекула начинает приобретать направленное движение, то она чаще отталкивает молекулы растворителя в обратном направлении и этот растворитель также мог бы двигаться в ту сторону, в которую его толкали эти растворенные молекулы. Но тогда бы среда растворителя потеряла свою сплошность или изменила бы свою концентрацию, что является невозможным. Поэтому, хотя растворенные молекулы толкают вместе с собой растворитель, но он, обтекая их, остается на своем месте. Но если для растворителя есть возможность увлекаться вместе с молекулами растворенного вещества, то он делает это так, как происходит при осмосе сквозь полупроницаемые мембраны. [c.186]

Такие процессы могут быть использованы для разделения газо вых смесей. Давно установлено, что через кварц, нанример, селег тивно проходит гелий. Известно, что через тонкие мембраны непс ристых материалов водород проходит с гораздо большей скоростьк чем другие газы. Однако все такие процессы обычно рассматриваютс как разновидность диффузионных способов разделения, поскольк речь идет о диффузии сквозь подобную мембрану. [c.156]

Быстрота измерений. Осмометр должен работать как можно быстрее, так как вытекание раствора из ячейки, диффузия сквозь мембрану, адсорбция полимера на осмометре или на мембране, изменения объема, обусловленные колебаниями температуры, могут приводить к ошибкам. Скорость приближения мениска жидкости в осмометре к равновесию зависит от соотношения между размерами эф к-тивной поверхности мембраны и поперечного сечения измерительного капилляра. Эта зависимость обусловлена тем, что, во-первых, для данного осмотического давления объем жидкости, который должен пройти сквозь мембрану, пропорционален величине поперечного сечения капилляра, во-вторых, скорость переноса растворителя сквозь мембрану пропорциональна работающей поверхности мембраны, и потому чем больше эта поверхность, тем меньше время, необходимое для переноса требуемого объема растворителя. Таким образом, скорость измерений может быть повышена или уменьшением диаметра капилляра, или увеличением поверхности мембраны. Однако при использовании капилляра диаметром менее 0,2 мм трудно избежать засорения капилляра. Увеличение поверхности мембраны требует особого внимания к устройству деталей осмометра, поддерживающих мембрану. [c.107]

Так, Ставерман [37] исследовал диффузию низкомолекулярного полистирола сквозь мембраны ультрацелла с различным размером пор (крупнопористые, среднепористые, мелкопористые — файн и очень мелкопористые — [c.130]

Альванг и Сэмуельсон 136] изучали диффузию нитрата целлюлозы сквозь мембраны из денитрированного коллодия, целлофана и ультрацелла и, используя данные о количестве материала, прошедшего через мембрану, и об осмотическом давлении, рассчитали, что среднечисловая степень полимеризации продиффундировавшего материала равна [c.132]

Диффузия газов сквозь мембраны [ J. Диффузия газов сквозь мембраны, например из каучука, резины или пластических масс, опиг сывается уравнением типа D = и, следовательно, протекает [c.517]

Клинкенберг [7] определял коэффициент как по измерениям диффузии, так и по измерениям электрического сопротивления и показал их хорошую сходимость. Если экспериментально найденные значения Хотн больше L, это означает, что имеется специфическое сопротивление, связанное с соизмеримостью размеров диффундирующих ионов или молекул и пор перегородки. Такие случаи встречаются при диффузии сквозь набухающие мембраны. Иногда интерес представляет определение диффузии в движущемся электролите, протекающем сквозь фильтрующую диафрагму. Этот случай рассматривается ниже. [c.11]

Реакционный сосуд разделялся диафрагмой-катализатором на две части. По обе стороны мембраны-катализатора поступал при одном и том же давлении газ разного состава. Так как давление в обеих частях сосуда постоянно, то обмен веществ между частицами совершался только путем диффузии через диафрагму. С одной стороны диафрагмы подавался газ, содержащий 0,008 см /см ацетилена, с другой стороны — чистый воздух. Диффундирующий сквозь диафрагму ацетилен вымывался чистым воздухом и определялся аналитически. Определить эффективный коэффициент диффузии D, если толщина диафрагмы р= 1,34 см, сечение ее 5 = 4,52 м , скорость потока чистого воздуха v= 10 мл1сек. скорость диффузии д = 2,6- мл/сек. [c.359]

При диффузии газов сквозь сильно отличающиеся друг от друга мембраны, как, например, целлулоид, каучук и желатин (табл. 39), обнаруживается также отсутствие какой-либо связи между относительными скоростями проникновения и молекулярными весами (как это требуется при эффузии или молекулярном пстечонии). [c.222]

Ставерман [40—43], применяя положения термодинамики неравновесных процессов к диффузии раствора сквозь полупроницаемую мембрану, показал, что измеренное осмотическое давление отличается от вычисленного по уравнениям термодинамики равновесий соразмерно проницаемости мембраны для молекул растворенного вещества. Для случая двухкомпонентной системы (растворитель — одно растворенное вещество) получено следующее выражение [c.135]

Как показано на фиг. 68, для определения скоростей диффузий растворенных веществ через мембраны пригоден очень простой прибор. Ячейка для диализа сооружается из двух стеклянных трубок 1 и 3, наружный диаметр которых немного меньше диаметра натянутой на них целлофановой трубки. Сквозь трубки 1 и 3 пропущена 6-миллиметровая трубка, впаянная так, чтобы между резервуарами 1 и 3 оставалось расстояние около 1 см. Диаметр верхней части трубки 1 примерно на 0,5. илг больше диаметра нижней части трубки 1, а длина трубки 1 составляет 4 см. Шестимиллиметровая трубка открыта на нил<нем конце и снабжена устройством для соединения со шприцем на 2 мл. [c.214]

Величины размеров вирусов кмеют некоторое значение для интерпретации опытов гю инактивации вирусов с помощью облучения. Кроме фотографирования в ультрафиолетовом свете, применимого лишь к самым крупным вирусам, для определения размеров вирусов используются следующие методы седиментация в ультрацентрифугах, диффузия, фильтрация сквозь коллодий-ные мембраны с порами различной величины, электронная микрофотография и дифракция в рентгеновых лучах. Для интерпретации результатов, получаемых методом седиментации, необходимы определения плотности, а иногда бывают полезны измерения вязкости. [c.86]

Облегченная диффузия осуществляется без затрат энергии за счет переноса вещества через мембрану в направлении градиента концентраций с помощью специальных белков-переносчиков. К ним относятся ферменты — транслоказы и пермиазы, которые своим активным центром связывают вещество с одной стороны мембраны и переносят его на другую поверхность мембраны. В этом случае возможен также вариант диффузии, при которой после присоединения транспортируемого вещества меняется конформация белка-переносчика, вследствие чего в мембране открывается специальный канал, по которому вещество и проникает внутрь клетки. Таким образом, транспортные белки делятся на белки-переносчики и каналообразующие белки. Первые взаимодействуют с молекулой переносимого вещества и каким-либо способом перемещают ее сквозь мембрану. Каналообразующие белки (порины), напротив, формируют в мембране водные поры, через которые (когда они открыты) могут проходить вещества (обычно неорганические ионы подходящего размера и заряда). Модель структуры бактериального порина схематически показана [c.444]

Образование этана на серебряной мембране, когда кислород был по одну сторону мембраны, а СН4 - по другую, А.Г. Аншиц и соавт. 488] наблюдали даже при довольно низкой температуре - 470°С. Была получена 100%-ная С2-селективность при 0,02%-ной конверсии. Повышение температуры до 680°С позволило увеличить конверсию до 40% при селективности около 40%. С2Н4 появляется в продуктах, начиная с 550°С. В образовании С2 продуктов участвует атомный кислород, диффундирующий сквозь Ag-мембрану. Диффузия, по-видимому, здесь и является лимитирующей стадией. Это подтверждается близостью скоростей образования С2 углеводородов и диффузии кислорода через серебро. Наблюдаемая энергия активации С2 продуктов была 150 кДж/моль. Авторы [488] указали также на возможность взаимодействия СН4 с атомарным кислородом в газовой фазе. [c.317]

При некоторых условиях асимметрия перехода молекул сквозь входной поверхностный слой возникает как прямое следствие физических закономерностей адсорбционного взаимодействия даже при равновесных условиях на входной стороне мембраны. Рассмотрим, к примеру, цепочку адсорбционно-диффузионных взаимодействий молекулярного водорода с чистой металлической поверхностью температуры газа и мембраны будем полагать одинаковыми. Как отмечалось в 1.1, коэффициент прилипания водорода на атомно чистых поверхностях по порядку близок к 1 адсорбция носит диссоциативный характер. Следовательно, при достаточно низких давлениях остаточного газа вероятность диссоциативного захвата падающей молекулы водорода, миграции образовавшихся атомов по поверхности и их последующей диффузии в матрицу также соизмерима с 1. В рамках принятой модели энергетических барьеров это соответствует малости еовх- же время при температурах менее 1200-1300 К водород десорбируется преимущественно в виде молекул. При малых концентрациях атомов вероятность ассоциативной десорбции водорода как результата встречи двух водородных атомов на поверхности также крайне мала. Это эквивалентно высоким значениям е х- [c.265]