Проницаемость мембран с идеальной селективностью

Уравнение VI-36 показывает, что поток через мембрану пропорционален разности парциальных давлений и обратно пропорционален толщине мембраны. Идеальная селективность (или идеальный фактор разделения) задается отношением коэффициентов проницаемости [c.311]

Идеальной селективно проницаемой мембраной можно назвать мембрану, которая при приложении к ней градиента электрического потенциала пропускает сквозь себя катионы и препятствует проникновению анионов или наоборот. Таким образом, в фазе мембраны число переноса проникающего иона равно единице, тогда как для иона противоположного заряда оно обязательно равно нулю. Так обстоит дело с идеальными мембранами вне зависимости от концентрации во внешнем растворе. Чтобы эту мембрану можно было использовать в электрохимических цепях, она должна также иметь электропроводность, сравнимую с электропроводностью растворов обычных электролитов в диапазоне концентраций от 0,1 и. до 1,0 н. Кроме того, мембрана должна быть механически прочной, гибкой и способной подвергаться высушиванию и колебаниям температуры без изменения ее физических или электрохимических свойств. Гидравлическая прочность мембраны должна быть достаточно высокой, чтобы при условии соответствующего ее крепления можно было работать под давлением. [c.147]

Рассмотрим тот же пример определения концентрации ионов но путем использования мембраны с идеальной селективностью—проницаемой только для ионов и совершенно непроницаемой для всех остальных ионов, имеющихся в системе. Обозначим такую мембрану Воспользуемся цепью [c.396]

Числа переноса в мембранах часто вычисляют из данных по измерению мембранного потенциала. Если число перенос. равно единице, то говорят, что мембрана обладает идеальной селективной проницаемостью при этом мембранный потенциал дается формулой Нернста НТ 1Р) п а у а , где значения а определяются концентрациями электролита по обе стороны мембраны. Если число переноса катиона внутри мембраны +, то термодинамическая формула для мембранного потенциала (измеренного, например, с помощью каломельных электродов, соединенных с обеими сторонами солевыми мостиками) будет иметь следующий вид (2 +— 1)(/ 7 //= ) 1п(а+)2/(а )1. Итак, величину можно вычислить из измерения мембранного потенциала. [c.166]

В случае мембраны с идеальной селективностью ее проницаемость с учетом гелеобразования описывается следующей зависимостью [4] [c.70]

Если мембрана имеет идеальную селективную проницаемость, т. е. если она проницаема только для катионов или анионов и если растворы хорошо перемешиваются, так что в них не наблюдается значительной разницы в концентрации, то потенциал мембраны между растворами хлористого натрия при t = 75° выражается как [c.135]

Концентрация растворов взята средней по обе стороны мембраны. Определение этих величин позволяет сравнить перенос ионов в растворе и смоле [801. Для мембраны с идеально селективной проницаемостью по отношению к ионам =1. Для относительно инертной мембраны =0. [c.138]

Если мембрана обладает идеальной селективной проницаемостью по отношению к катиону, то э.д.с. элемента I выразится уравнением [c.192]

Поток соли если мембрана не идеально селективно-проницаема (Д < 100%), будет наблюдаться поток соли от концентрированного раствора в сторону разбавленного раствора, в результате чего также будет снижаться осмотическое давление. [c.305]

Исследуем селективность процесса разделения смеси. Сначала выясним влияние состава и температуры на идеальный фактор разделения ац° (Т, Рст) при Рст О затем определим влияние неидеальности газовой фазы, т. е. отношения коэффициентов активности Р, Хг,. . . , Хп)(Т, Р, Хи. . , Хп) далее, оценим влияние функции давления Qi/(Р, Г, С],.. ., С ) наконец, рассмотрим взаимосвязь между селективностью, проницаемостью и химической природой полимерной матрицы мембраны. [c.105]

Толщина слоя воды на других границах, например на границе раздела мембрана — раствор, будет меняться в зависимости от изменения химической природы растворенного вещества и границы раздела (см. гл. 4). В том случае, когда на границе раздела содержатся поры, диаметр которых (1 21 (рис. 2 28), приложенное давление, превышающее осмотическое, будет вызывать проникновение слоя чистой воды через мембрану, не пропуская более концентрированный раствор соли. Достоинство этой модели заключается в ее способности отражать свойства как раствора, так и химические и физические свойства мембраны. Вариации значений проницаемости и селективности могут быть объяснены существованием пор различных размеров. В действительности, как теперь предполагают, существует два вида распределения пор по размерам многочисленные малые поры размером, приблизительно равным 2( ( 10 А), что характерно, очевидно, для идеальных мембран, и случайные большие поры ( 100 А), которые обусловлены наличием дефектов в поверхностном слое асимметричных мембран (см. гл. 7). [c.68]

Селективная проницаемость. Потенциалы мембраны в уравнениях (4—8) относятся к идеальным мембранам, проницаемым только для катионов или только для анионов. На практике всегда происходит некоторый перенос ионов с противоположным знаком, так как катионо- и анионообменные смолы всегда захватывают некоторое количество анионов и катионов из растворов, с которыми они находятся в контакте. Это явление уже обсуждалось на стр. 129. Кроме того, перенос воды ассоциируется с переносом ионов и влияет на потенциал. В целях внесения поправок в эти отклонения от идеального состояния уравнения для потенциала мембраны (4) и (5) должны быть изменены. Получается следующее выражение для потенциала реальной мембраны, находящейся между двумя растворами электролита [37, 56, 661 [c.137]

Идеальная электрохимически активная ионитовая мембрана должна быть полностью проницаема только для ионов одного знака и совершенно непроницаема для ионов противоположного знака. Реальные ионитовые мембраны не удовлетворяют полностью этому требованию, и селективность является одной из важнейших их характеристик [189]. [c.219]

Мембраны разделяются в зависимости от проницаемости, селективности, стабильности и однородности размеров пор. Идеальная мембрана характеризуется высокой устойчивостью к действию химических реагентов, физической стабильностью и узким распределением по размерам пор. [c.403]

Способов концентрирования известно несколько 1) без изменения фаз (мембранные) 2) с изменением фаз (вымораживание выпаривание). Концентрирование с помощью мембран основано на том, что состав жидкости может быть изменен при пропускании ее через мембрану с селективной проницаемостью. Идеальная мембрана должна быстро пропускать необходимое вещество из раствора, но быть барьером для всех других компонентов. [c.371]

Естественно, что любая клеточная мембрана благодаря протеканию разнообразных метаболических процессов, в частности, связанных с превращением липидов, отличается по структуре от идеальной искусственной бислойной мембраны. Помимо метаболитов фосфолипидов и жирных кислот поверхностные мембраны содержат интегральные белки, некоторые из которых, являясь селективными ионными порами, существенно снижают величину электрического сопротивления бислоя. В частности, высокая проницаемость для хлора свойственна эритроцитарной мембране. Это объясняется тем, что основной интегральный белок мембраны эритроцитов белок полосы III) выполняет функцию анионного канала. [c.36]

Получение кислородно-азотных смесей с содержанием кислорода 25-40% особенно важно для интенсификации процессов горения. Чтобы достичь такой концентрации в пермеате, необходимо выбрать мембрану на основе анализа проницаемости и селективности материалов. Другим важным аспектом проблемы является отношение давлений по обе стороны мембраны. Поскольку воздух как сырье не имеет стоимости, процесс можно осуществлять при минимальных степенях извлечения (или, другими словами, при неизменном составе потока газа над мембраной, х/ = Хг), используя вакуумный насос для откачки пермеата, как это показано на рис. УП1-30. При нулевой степени извлечения состав пермеата будет зависеть от идеального фак- [c.470]

Рассматривая ферменты как специфические химические преобразователи, переводящие определяемое вещество в форму, детектируемую физическими или химическими методами, удалось придумать и разработать новый класс сенсоров, для которых характерна чувствительность к биологическим соединениям. Перспективным путем повышения селективности и чувствительности и расширения возможностей этих устройств является комбинирование различных ферментов, например эстераз, дегидрогеназ и оксидаз с детекторами-полярографическими, кондуктометрическими, потенциометрическими, акустическими и оптическими. Б первых ферментных электродах ферменты физически удерживались на поверхности сенсора или в непосредственной близости от нее. Позже были предложены методы химической иммобилизации, осаждения и другие. Коферменты также физически или химически закрепляются на поверхности сенсора. Перевод фермента в нерастворимую форму как способ увеличения его времени жизни позволяют избежать осложнений, связанных с осмотическими явлениями в коллоидных растворах, особенно когда в ферментном электроде используется проницаемая для определяемого компонента мембрана В идеальном случае ферментный биосенсор должен работать непосредственно в неразбавленной цельной крови, подобно газовым и рН-электродам, в свое время произведшим революцию в анализе. [c.11]

Если мембрана обладает идеальной селективной проницаемостью по отношению к ионам А и если в качестве одного из растворов использован раствор с известной активностью, то, измерив потенциал такой мембраны, можно определить неизвестную активность. Полуэлемент [Hg/Hg2 1.2, КС1нас/раствор А/мембрана] ведет себя как электрод, обратимый по отношению к ионам А ( мембранный электрод ) [4]. [c.108]

По этим причинам было интересно исследовать анионообменные мембраны, описанные Готлибом и Солнером [6], для которых скорости обмена меткой больше, чем можно ожидать на основании их электрического сопротивления. Если такие мембраны должным образом подготовлены путем адсорбции хлористого поливинилбензилтриметиламмония на коллодии (Доу) с последующим медленным высушиванием, то они обнаруживают почти идеальную селективность проницаемости с числами переноса для катионов менее 0,01. Кроме того, в этих мембранах осмотический поток и электроосмос минимальны. В связи с этим представляется вероятным, что в таких мембранах должно иметь место слабое взаимодействие потока анионов с потоками катионов или растворителя, и, следовательно, расхождение между скоростями обмена метки и электрическим сопротивлением будет проявлением изотопного взаимодействия. [c.246]

Один из важных факторов, влияющих на поведение клеток,— избирательная ионная проницаемость их внешней мембраны. Идеальная мембрана искусственная бислойная мембрана), состоящая из немодифицированных молекул фосфолипида и не содержащая интегральных мембранных белков, практически не проницаема для катионов. Это обусловлено наличием в бислое гидрофобной границы, сформированной ориентированными остатками жирных кислот. Однако, если мембрана содержит некоторое количество фосфатидной кислоты, лизоформ фосфолипидов, продуктов перекисного окисления, проницаемость ее для ионов возрастает. Более того, в ряде случаев обнаруживается избирательность бислоя для катионов. Например, искусственная мембрана, сформированная из окисленного липида, обладает катионной селективностью, убывающей в ряду a2+>Mg2+>Ba2+>Sr+2 >K >Rb+> s > >NH4+>Na+>Li+ (А. V. Lebedev et al., 1984). Можно предположить, что это свойство обусловлено нарушением упорядоченности липидного бислоя и формированием в гидрофобной области мембраны своеобразных катионных пор. [c.36]

УИ/0,2 М значение расч по формуле Нернста для идеальной селективно проницаемой мембраны равно 16 мв. При работе с растворами Na l с концентрацией 0,0Ш/0,05 М значение Ярасч по формуле Нернста для идеальной селективно проницаемой мембраны равно 38,4 мв. [c.82]

Из рассмотрения уравнений (1) и (2) становится очевидно, что при равновесии концентрации ионов калия и хлора в фазе мембраны сильно отличаются друг от друга, если концентрация фиксироБанного иона в мембране велика, например в случае мембран, изготовленных из синтетических ионитов. Поскольку числа переноса ионов в системе зависят как от их относительных концентраций, так и от их подвижностей, в фазе мембраны число переноса более концентрированного иона (иона калия в приведенном выше случае) будет значительно превышать эту же величину в растворе электролита. Если [А ] велика, [С1 ] будет относительно небольшой и число переноса иона хлора будет почти равно нулю. Следовательно, эта мембрана является в сильной степени селективно проницаемой для катионов, в нашем случае — для иона калия. Если активность внешнего раствора (а ) велика, концентрация ионов хлора в фазе мембраны будет большая, несмотря на высокую концентрацию фиксированного иона [А ]. Этот эффект увеличивает число переноса ионов хлора и снижает селективную проницаемость по отношению к катионам. При снижении концентрации электролита селективная проницаемость приближается к теоретическому максимуму для идеальной мембраны. Однако в каждом электролитическом процессе концентрации ионов имеют вполне огцутимые величины, и поэтому полная селективная проницаемость является идеализированной ситуацией, представляющей небольшой интерес для практики. К ней, можно приблизиться при умеренных концентрациях электролитов, если применять мембраны с высокой обменной емкостью или, что то же, с высокой концентрацией фиксированного иона. [c.149]

Интересно подумать над тем, удастся ли разработать в ближайшем будущем улучшенные мембраны, которые будут обладать и бопее высокой проницаемостью, и более высокой селективностью по отношению к кислороду. В табп. 3 приведены проницаемости по отношению к кислороду и азоту и соответствующие идеальные коэффициенты разделения для различных мембран. Можно видеть, что, хотя проницаемость разных мембран изменяется в пределах пяти порядков величины, коэффициент разделения изменяется примерно в два раза более того, чем большей проницаемостью обладает мембрана, тем ниже ее селективность. Это указывает на то, что вероятность изготовления мембран с более высокой проницаемоо-тью выше, чем вероятность найти мембрану с более высокой селективностью по отношению к кислороду. [c.354]

V — напряжение для каждой элементарной ячейки (минус электродные потенциалы) о — коэффициент полезного действия тока, который определяется как отношение перенесенной соли к произведению эквивалента ее, выделяемого 1 а-ч, на силу тока и время (час.) [54] и берется приблизительно постоянным для всей мембраны. Для идеальных мембран = 1, а на практике о< 1, так как селективная проницаемость мембран не является идеальной. Скорость переноса соли з же сек ) между нижней частью элементарной ячейки и элементом АВ определяется из баланса массы соли. Полагают, что перенос воды между двумя отделениями незначительный. Следовательно, количество соли, удаляемой в секунду из отделения с дилюатом, равно обогащению соли в отделени с концентратом [c.153]

Из представленных резуль- татов следует, что нри неболь- ших плотностях тока в разбавленных растворах электролитов, мембраны обладают высокой селективной проницаемостью, близкой к идеальной. Выход по току в данн х условиях приближается к 100%. Потоки противоионов через катионито- 0.2 вую и анионитовую мембраны возрастают нронорционально увеличению силы тока. Выход по току по ионам кальция и хлора, а также pH в камере обессо- од ливания остаются нратически постоянными величинами до тех нор, нока не достигаются пре- О/ дельные условия для мембраны. [c.169]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология