Очистка коллоидных систем кратко

Привет, Вы узнаете о том , что такое Очистка коллоидных систем, Разберем основные их виды и особенности использования. Еще будет много подробных примеров и описаний. Для того чтобы лучше понимать что такое Очистка коллоидных систем , настоятельно рекомендую прочитать все из категории Коллоидная химия и химия дисперсных систем.

Очистка коллоидных систем от низкомолекулярных примесей и электролитов производится мембранными методами – диализом и ультрафильтрацией. Очистка необходима для удаления из золей избыточного
количества электролитов.
V А чем же электролиты так мешают золю?
Мембрана – разделяющая фаза, расположенная между двумя другими
фазами и действующая как активный (если есть переносчики) или пассивный (если мембрана нейтральна к переносимому веществу) барьер в процессе переноса вещества между фазами.
Мембрана и фильтр отличаются строением и участием в процессе разделения. Мембрана задерживает вещество на поверхности, фильтр задерживает вещество всем объемом и поэтому называется глубинным (классический пример – бумажный фильтр). Мембрана забивается быстрее, чем
фильтр.
Мембрана Фильтр

Материалом мембран может быть керамика, стекло, полимеры. К полимерам, используемым для получения мембран, относятся: полиэтилен,
фторсодержащие полимеры, акриловые полимеры, целлюлоза и ее эфиры,
полиорганосилоксаны, поливинилхлорид и его сополимеры и т. д.
В качестве полупроницаемых мембран раньше применялись свиной и
бычий пузырь, плавательные пузыри рыб, кишки различных животных
и др. Позднее стали применять коллодиевые мембраны (коллодий – раствор нитрата целлюлозы в смеси этилового спирта и эфира). Затем –
целлофановые (гидратцеллюлозные мембраны).
По агрегатному состоянию мембраны бывают жидкими и твердыми.
Характеристики мембран:
1. удельная производительность (характеризует скорость очистки)

2. задерживающая способность

, с1 – концентрация в сырьевом потоке,
с2 – концентрация в пермеате.
V Вы уже догадались, что такое сырьевой поток и пермеат?

3. Об этом говорит сайт https://intellect.icu . коэффициент разделения (селективность)

YA, YB – концентрация разделенных компонентов в пермеате,
XA, XB – в сырьевом потоке.

Диализ – старейший метод очистки коллоидных растворов от ионных и молекулярных примесей с применением мембран.

Движущей силой процесса является градиент концентрации. Разделение достигается за счет различия в скоростях переноса через мембрану частиц с разными молекулярными размерами. Через мембрану проходят низкомолекулярные растворенные вещества и ионы, в то время как коллоидные частицы и растворенные вещества с массой более 1000 г/моль задерживаются.
Транспорт веществ происходит вследствие диффузии через непористую
мембрану, которая для достижения достаточных скоростей переноса должна
хорошо набухать. Для диализа водных систем применяются гидрофильные
мембраны на основе целлофана, поливинилового спирта и т. п.

Чтобы очистить золь от молекулярных и ионных примесей, его помещают в
сосуд с полупроницаемыми стенками (или дном) М и опускают в большой
сосуд с чистым растворителем. Молекулы и ионы
диффундируют в наружный сосуд Б диализатора,
коллоидные частицы остаются во внутреннем А.
Сменяя воду в наружном сосуде, можно очистить
коллоидную систему от примесей. Основным
недостатком этого метода является его малая скорость и разбавление исходной системы
осмотическим потоком растворителя. Поэтому все усовершенствования
диализа шли по линии его ускорения. В настоящее время применяются
также электродиализаторы, в которых диффузия ионов заменяется их движением в электрическом поле, происходящим с гораздо большей скоростью.
Диализ широко используется для очистки растворов белков и других
ВМС от растворенных солей, для отделения щелочи от гемицеллюлоз после
процесса обработки целлюлозы щелочью (мерсеризации) и т. п., электродиализ – для обессоливания воды, молочной сыворотки, обескисливания
цитрусовых соков.
Ультрафильтрация (УФ) является мембранным процессом, проводимым под давлением. По существу УФ является не просто методом очистки
золей, а и методом их разделения и концентрирования. С помощью УФ
можно осуществлять также фракционирование растворов ВМС.

Как правило, УФ применяют в том случае, если задерживаемые частицы
более чем на порядок превышают размеры молекул растворителя и лежат
ниже предела разрешения оптического микроскопа (0,5 мкм).
От обычного фильтрования УФ отличается, главным образом, размером
пор мембраны: поры мембраны для УФ не должны превышать размеров
частиц золя. Поэтому перепады давления достигают
1·103 кПа и выше. Кроме того, этим методом
получают более
концентрированный золь, а
не осадок, который
образуется при обычном
фильтровании. УФ
мембраны работают по
принципу сита. Движущей
силой является градиент
давления.

Простейший прибор
для ультрафильтрации:
А – коллоидный раствор; М – мембрана, п
– пластина с мелкими
отверстиями, служащая опорой для мембраны; В – воронка; У
– ультрафильтрат.
В биохимии часто определяют методом ультрафильтрации размеры белковых частиц, ферментов и т. д. В микробиологии УФ получила широкое
применение при изучении размеров вирусов и бактериофагов. Для этого
фильтруют суспензии вирусов через ряд ультрафильтров и определяют так
называемую конечную точку фильтрации. По диаметру пор ультрафильтра,
начинающего задерживать вирусы, рассчитывают диаметр частиц.

Размеры некоторых вирусов, определенные методом ультрафильтрации



Если, в отличие от диализных и УФ мембран, использовать мембраны с
более тонкими порами, например, ацетатцеллюлозные (r ~ 10-9 м), то можно
задержать и ионы электролитов. Этот процесс, называемый гиперфильтрацией или обратным осмосом, широко применяют в настоящее время для
очистки природных и технических вод.

Вопросы для самопроверки

• Как Вы думаете, если даже очищаемый объект не является дисперсной сиcтемой, является ли процесс мембранного разделения коллоидно-химическим?
• Почему?

Исследование, описанное в статье про Очистка коллоидных систем, подчеркивает ее значимость в современном мире. Надеюсь, что теперь ты понял что такое Очистка коллоидных систем и для чего все это нужно, а если не понял, или есть замечания, то не стесняйся, пиши или спрашивай в комментариях, с удовольствием отвечу. Для того чтобы глубже понять настоятельно рекомендую изучить всю информацию из категории Коллоидная химия и химия дисперсных систем

Ответы на вопросы для самопроверки пишите в комментариях, мы проверим, или же задавайте свой вопрос по данной теме.