Идеальная мембрана

Cтраница 2

Схема электроднализа водного растворг хлористого натрия. [16]

Избирательность условно можно охарактеризовать числом переноса ионов, для которых мембрана считается непроницаемой. Число переноса равно доле этих ионов от общего количества ионов ( положительных и отрицательных), проходящих через мембрану. Например, идеальная мембрана из сульфированного полистирола должна быть непроницаемой для отрицательных ионов. Аналогично мембрана из смолы с четырьмя аммонийными группами, непроницаемая для положительных ионов, должна иметь в идеальном случае число переноса t - Q. Если число переноса равно 0 3, то это означает, что 30 % ионов, проходящих через мембрану ( расчет ведут по законам Фарадея), относятся к ионам утечки, для которых мембрана предполагается непроницаемой. [17]

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. 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. [18]

Дальнейшее повышение минерализации даже при избытке в глинистом растворе реагентов ( УЩР, гипан, окзил, КМЦ, ССБ и др.) вызывает осмос отрицательного направления. Осмос полнее проявляется через корки из глин с большей способностью связывать воду. Скорости осмоса в общем случае не строго пропорциональны перепаду концентраций даже одного электролита в граничащих средах, в чем проявляется одно из отличий фильтрационных корок от идеальных мембран. [19]

Конструктивно механические системы представляют собой различной формы диафрагмы и мембраны. Практически диафрагмы всегда колеблются с той или иной величиной изгиба от центра к краям. Для уменьшения изгиба применяют гофрировку на краях диафрагмы. Идеальная мембрана представляет собой абсолютно гибкую пластину, упругость которой придается только ее натяжением по периметру. Мембрана представляет собой систему с распределенными параметрами. [20]

В электрохимии ионообменных материалов введено понятие об идеальной ( совершенной) ионитовой мембране, изготовленной из структурно однородного ионообменного материала. Идеальная мембрана обладает униполярной проводимостью и проницаема только для ионов одного знака заряда. Для идеально селективной мембраны числа переноса ( доля тока, переносимого ионами данного вида), в фазе мембраны и во внешнем растворе электролита не отличаются одно от другого, поэтому их принимают равными единице. Следовательно, степень селективности идеальной мембраны также равна единице. [21]

Осмотическое давление в клетках подчиняется газовым законам. При этом следует учитывать, что на осмос значительное влияние оказывает структура живых образований и процессы жизнедеятельности в организмах. В организм постоянно должны поступать питательные вещества. Если бы оболочка клеток была идеальной мембраной, пропускающей только молекулы растворителя, но препятствующей проникновению молекул растворенного вещества, то процессы питания были бы невозможны, что естественно привело бы к гибели организма. [22]

Схематичное изображение оболочки упорядоченной воды ( толщиной / вблизи поры в гидрофильной мембране.| Зависимость энергии активации транспорта от содержания воды в мембране ( О - Н2О, Д - NaCl. [23]

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. В том случае, когда на границе раздела содержатся поры, диаметр которых d 2t ( 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 2t ( г. 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. [24]

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 фиксированного 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. 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 ощутимые 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. [25]

Страницы: 1 2