Очистка коллоидных систем


	Загрузить архив:
	Файл: pda-0561.zip (7kb [zip], Скачиваний: 100) скачать

2Оглавление.

1Примеси коллоидных0 1систем0.................................. 1

1Диализ0..................................................... 1

1Электродиализ0.............................................. 2

1Ультрафильтрация0........................................... 3

1Компенсационный диализ и вивидиализ0, 1значение методов

1очистки0 1коллоидных систем в медицине0....................... 4

- 1 -

2Примеси коллоидных систем.

При получении коллоидных растворов с помощью различных мето-

дов, особенно с помощью химических реакций, является невозможным

использовать эквимолярные соотношения реагентов. По этой причине в

образовавшихся золях может присутствовать избыточное количество

электролитов, что в значительной степени снижает устойчивость кол-

лоидных растворов. Приготовленный каким-либо способом коллоидный

раствор может содержать, помимо электролитов, и другие вещества,

например стабилизаторы, ВМВ и др.

Все эти примеси могут содержаться в коллоидном растворе также

в следствие загрязненности исходных продуктов или по другим причи-

нам:

1. Вследствие взаимодействия металлов с водой и гидролиза об-

разующихся солей при использовании диспергационного метода получе-

ния золей - электрораспыления.

2. Внесение электролита при использовании пептизации осадков

электролитами.

3. Частичное растворение (диссоциация) осадка при использова-

нии пептизации промыванием.

4. Внесение электролитов при использовании химической пепти-

зации.

5. Внесение ПАВ при пептизации ими.

6. Образование побочных продуктов при получении коллоидных

систем с помощью химических реакций.

Как можно заметить, все виды нежелательных примесей представ-

лены в основном низкомолекулярными веществами, а поэтому очистка

коллоидных систем преследует своей целью освобождение коллоидных

систем от низкомолекулярных примесей.

2Диализ.

Диализ является простейшим методом очистки коллоидных систем.

Очистка коллоидных методом диализа заключается в том, что с по-

мощью полупроницаемой перегородки (мембраны) коллоидные мицеллы

могут быть отделены от примесей растворенных в дисперсионной среде

низкомолекулярных веществ. При диализе молекулы растворенного низ-

- 2 -

комолекулярного вещества проходят через мембрану, а коллоидные

частицы, неспособные диализировать (проникать через мембрану), ос-

таются за ней в виде очищенного коллоидного раствора. Явление диа-

лиза для коллоидных систем возможно благодаря тому, что размер ми-

целл гораздо больше размера молекул низкомолекулярных веществ.

Простейшим прибором для диализа - диализатором - является

мешочек из полупроницаемого материала (коллодия), в который поме-

щается диализируемая жидкость. Мешочек опускается в сосуд с раст-

ворителем (водой). Периодически или постоянно меняя растворитель в

диализаторе можно практически полностью удалить из коллоидного

раствора примеси электролитов и низкомолекулярных неэлектролитов.

Недостатком метода является большая длительность процесса очистки

(недели, месяцы). Отчасти также недостатком диализа является факт,

что длительный диализ обусловливает не только удаление из раствора

примесей, но и стабилизатора, что может повлечь за собой коагуля-

цию коллоидного раствора.

В настоящее время существует много усовершенствованных конс-

трукций диализаторов, ускоряющих процесс диализа. Интенсификация

процесса достигается увеличением поверхности, через которую идет

диализ, непрерывной заменой растворителя и нагреванием, ускоряющем

процесс.

Процесс диализа обусловлен процессами осмоса и диффузии, что

объясняет методы интенсификации процесса диализа.

2Электродиализ.

Электродиализ - процесс диализа, ускоряемый действием элект-

рического тока. Электродиализ применяют для очистки коллоидных

растворов, загрязненных электролитами. В случае необходимости

очистки коллоидных растворов от низкомолекулярных неэлектролитов,

процесс электродиализа малоэффективен. В принципе, процесс элект-

родиализа мало отличается от обычного диализа. Существенное отли-

чие заключается в том, что с помощью внешнего электрического поля

удается более быстро и полно отделить катионы и анионы электроли-

тов от коллоидного раствора.

Простейший электродиализатор представляет собой сосуд, разде-

ленный на 3 камеры. В среднюю камеру, снабженную мешалкой, налива-

- 3 -

ют подлежащий очистке коллоидный раствор. В боковые камеры помеще-

ны электроды, подключенные к источнику постоянного тока и трубки

для подвода и отвода растворителя (воды). Под действием электри-

ческого поля происходит перенос катионов из средней камеры в ка-

тодную камеру, а анионов - в анодную.

Преимуществом электродиализа перед обычным диализом является

малое количество времени, необходимое для очистки (минуты, часы).

Следует отметить, что электродиализ особенно эффективен толь-

ко после предварительной очистки с помощью обычного диализа, когда

скорость диффузии из-за падения градиента концентрации электроли-

тов между золем и водой мала и можно применять электрическое поле

большого напряжения, не боясь сильного разогревания золя.

2Ультрафильтрация0.

Ультрафильтрация - фильтрование коллоидных растворов через

полупроницаемую мембрану, пропускающую дисперсионную среду с низ-

комолекулярными примесями и задерживающую частицы дисперсной фазы

или макромолекулы. Для ускорения процесса ультрафильтрации ее про-

водят при перепаде давления по обе стороны мембраны : под вакуумом

или повышенным давлением. То есть, ультрафильтрация есть ничто

иное, как диализ, проводимый под давлением.

Ультрафильрация позволяет скорее отделить от коллоидного

раствора электролиты и другие примеси (низкомолекулярные неэлект-

ролиты), чем это происходит при диализе.

При ультрафильтрации достигают высокой степени очистки золя,

периодически разбавляя последний водой. При разбавлении водой золь

будет содержать меньше низкомолекулярных примесей, но одновременно

и стабилизаторов.

На конечной стадии путем отсасывания дисперсионной среды мож-

но сконцентрировать коллоидный раствор. При этом важно, что повы-

шается концентрация только дисперсной фазы, состав же дисперсион-

ной среды остается практически постоянным.

Ультрафильтрация может применяться в сочетании с электродиа-

лизом (электроультрафильтрация), благодаря чему значительно уско-

ряется удаление электролитов из коллоидного раствора.

- 4 -

Применение мембран с определенным размером пор позволяет раз-

делить коллоидные частицы на фракции по размерам и ориентировочно

определить эти размеры.

Предложено много приборов для проведения ультрафильтрации.

Так как ультрафильтрация всегда проходит под давлением, то во всех

приборах для ультрафильтрации мембрана либо накладывается на плас-

тинку с мелкими отверствиями, служащую для нее опорой, либо непос-

редственно получается на стенках неглазурованного фарфорового со-

суда. Например, ультрафильтры Бехгольда получают путем нанесения

на стенки пористого фарфорового сосуда разбавленного коллодия и

последующего его высушивания.

Все это говорит о том, что ультрафильтрация является не толь-

ко методом очистки коллоидных систем, но и может быть использована

для дисперсионного анализа и препаративного разделения дисперсных

систем.

2Компенсационный диализ и вивидиализ, значение методов

2очистки коллоидных систем в медицине0.

Компенсационный диализ и вивидиализ - методы, разработанные

для исследования биологических жидкостей, представляющих собой

коллоидные системы.

Принцип метода компенсационного диализа состоит в том, что в

диализаторе вместо чистого растворителя используют растворы опре-

деляемых низкомолекулярных веществ различной концентрации. Напри-

мер, для определения свободного, не связанного с белками, сахара

крови проводят ее диализ против изотонического солевого раствора,

содержащего различные концентрации сахара. В том растворе, где

концентрация сахара равна концентрации свободного сахара в сыво-

ротке крови, в ходе диализа концентрация сахара не изменяется.

Этот метод позволил выявить присутствие в крови глюкозы и мочевины

в свободном состоянии.

К этому методу близок метод вивидиализа для прижизненного оп-

ределения в крови низкомолекулярных веществ. Для проведения анали-

за в концы перерезанного кровеносного сосуда вставляют стеклянные

канюли, разветвленные части которых соединены между собой трубками

из полупроницаемого материала, и всю систему помещают в сосуд, за-

- 5 -

полненный физиологическим раствором соли или водой. Таким методом

было обнаружено, что в крови помимо глюкозы находятся свободные

аминокислоты.

Принцип компенсационного вивидиализа был использован при соз-

дании аппарата, названного "искусственной почкой". С помощью него

можно очищать кровь больного от различных низкомолекулярных ве-

ществ - продуктов обмена, замещая временно функцию больной почки

при таких показаниях, как острая почечная недостаточность в ре-

зультате отравлений, при тяжелых ожогах и т.п.

2Библиография.

1. Ребиндер П.А. О термодинамически равновесных двухфазных

дисперсионных системах. Коллоидн. ж., 1970, т.32, стр. 480.

2. К.И. Евстратова и авт. Физическая и коллоидная химия - М:

Высш. шк., 1990, стр. 420.