Tele2 бойынша анықтама, тарифтер, сұрақтар

Дисперстік жүйе деп бір немесе бірнеше заттардың ұсақ бөлшектері басқа заттың бөлшектері арасында біркелкі таралатын жүйені айтады. Дисперсті фаза жүйеде таралған заттың ұсақ бөлшектері деп аталады. Дисперсиялық орта деп дисперсті фаза таралатын затты айтады. 3 Гетерогенді дисперсті жүйе: дисперсті фаза бөлшектерінің өлшемі 1·10-9 м-ден үлкен және дисперсиялық ортадан бөлек фазаны құрайды. Біртекті дисперсті жүйе: дисперстік фаза мен дисперстік орта (шын ерітінділер) арасында интерфейс жоқ. Молекулалардың, иондардың өлшемдері 1 10-9 м-ден кіші.

ДИСПЕРСИЯ ДӘРЕЖЕСІМЕН. ДИСПЕРСІТТІК ЖҮЙЕЛЕРДІ ЛАССИФИКАЦИЯЛАУҒА. 4 Дисперсия дәрежесі (D) бөлшек өлшемінің кері шамасы (d) D = 1/d Бөлшек өлшемі неғұрлым аз болса, жүйенің дисперсиясы соғұрлым көп болады Дисперсиялық дәрежесі бойынша жіктеу Дөрекі (d \u003d м) (ірі суспензиялар, эмульсиялар, ұнтақтар) . Орташа дисперсия (d = m) (жұқа суспензиялар, түтін, кеуекті денелер). Жоғары дисперсті (d = m) (коллоидтық жүйелер).

ДИСПЕРСІТТІК ЖҮЙЕЛЕРДІ АЛУ Дисперсиялық әдістер. Бұл әдістер тобы қатты заттарды ұсақтайтын, ұсақтайтын немесе бөлетін механикалық әдістерді біріктіреді. Табиғатта болатын зертханалық, өндірістік және дисперсиялық процестерге тән. Зертханалық және өндірістік жағдайларда бұл процестер уатқыштарда, диірмен тастарында және әртүрлі конструкциядағы диірмендерде жүргізіледі. Ең кең тарағандары бөлшектердің өлшемдері 2 - 3-тен 50 - 70 мкм-ге дейін болатын жүйелер алынған шарлы диірмендер. Әртүрлі конструкциядағы коллоидты диірмендерде жұқа дисперсияға қол жеткізіледі, мұндай диірмендердің жұмыс істеу принципі орталықтан тепкіш күштің әсерінен суспензия немесе эмульсиядағы бұзу күштерін дамытуға негізделген. Аспалы үлкен бөлшектер бұл жағдайда айтарлықтай жырту күшін сезінеді және осылайша дисперсті болады. Жоғары дисперсияға ультрадыбыстық дисперсия арқылы қол жеткізуге болады. Дисперсия ультрадыбыстық тербеліс жиілігіне тікелей тәуелді екендігі эксперименталды түрде анықталды. Ультрадыбыстық әдіспен алынған эмульсиялар дисперстік фазаның бөлшектер өлшемдерінің біркелкілігімен ерекшеленеді. 5

дисперсия әдістері. Бредиг әдісі суға орналастырылған дисперсті металл электродтары арасында вольттық доғаның пайда болуына негізделген. Әдістің мәні электродтың металын доғаға бүркуде, сондай-ақ жоғары температурада пайда болған металл буларының конденсациясында жатыр. Сведберг әдісі, ол электродтар арасында ұшқын секіретін жоғары вольтты тербелмелі разрядты қолданады. Бұл әдіс тек гидрозолдарды ғана емес, сонымен қатар әртүрлі металдардың органозольдерін де алуға болады. Ұсақтау және ұнтақтау кезінде материалдар ең алдымен беріктік ақаулары бар жерлерде (макро- және микрожарықтар) жойылады. Сондықтан бөлшектерді ұсақтау кезінде бөлшектердің беріктігі артады, бұл әдетте күштірек материалдарды жасау үшін қолданылады. Сонымен бірге материалдардың ұсақталған кездегі беріктігінің артуы әрі қарай дисперсияға үлкен энергия шығынын әкеледі. Материалдарды жоюды Rehbinder эффектісін қолдану арқылы жеңілдетуге болады - қатты заттардың беріктігінің адсорбциялық төмендеуі. Бұл әсер қатты дененің деформациялануын және бұзылуын жеңілдететін беттік белсенді заттардың көмегімен беттік энергияны азайту болып табылады (қатты металдарды бұзу үшін сұйық металдар). Дисперсиялық әдістерді қолдану әдетте өте жоғары дисперсияға қол жеткізе алмайды. Бөлшектердің өлшемдері - 10 7 см болатын жүйелер конденсация әдістерімен алынады. 6 ДИСПЕРСІТТІК ЖҮЙЕЛЕРДІ ӨНДІРУ

Конденсациялау әдістері (физикалық) Конденсациялау әдістері біртекті ортада молекулаларды, иондарды немесе атомдарды біріктіру арқылы жаңа фазаның пайда болу процестеріне негізделген. Бұл әдістерді физикалық және химиялық деп бөлуге болады. Физикалық конденсация – булардан конденсация және еріткіштің орнын ауыстыру. (тұманның пайда болуы). Ерітіндіні ауыстыру әдісі (ортаның құрамын өзгерту) дисперсиялық ортадағы компоненттің химиялық потенциалы тепе-теңдіктен жоғары болатын жүйенің параметрлерінің осындай өзгеруіне және ауысу тенденциясына негізделген. тепе-теңдік күйге жаңа фазаның қалыптасуына әкеледі. Бұл әдіспен күкірттің, фосфордың, мышьяктың және көптеген органикалық заттардың ерітінділерін осы заттардың спиртін немесе ацетон ерітінділерін суға құю арқылы алады. 7 ДИСПЕРСІТТІК ЖҮЙЕЛЕРДІ АЛУ

Конденсациялау әдістері (химиялық) Химиялық конденсация: дисперсті фазаны түзетін зат химиялық реакция нәтижесінде пайда болады. Осылайша, жаңа фазаның пайда болуымен жүретін кез келген химиялық реакция коллоидтық жүйені алудың көзі бола алады. 1. Қайта алу (алтын тұз қышқылын тотықсыздандыру арқылы алтын золін алу): 2HAuCl 2 + 3H 2 O 2 \u003d 2Au + 8HCl + 3O 2 2. Тотығу (гидротермалды суларда, тотықтырғыштармен (күкірт немесе күкірт) күкірт золының түзілуі. оттегі)): 2H 2 S + O 2 \u003d 2S + 2H 2 O 3. Гидролиз 4. Алмасу реакциялары (мышьяк сульфидінің ерітіндісін алу): 2H 3 AsO 3 + 3H 2 S \u003d 2 S 3 + 6H 2 O сияқты ерітіндідегі заттың концентрациясының ерігіштіктен жоғары болуы, яғни. ерітінді аса қаныққан болуы керек. 8 ДИСПЕРСІТТІК ЖҮЙЕЛЕРДІ ӨНДІРУ

КОЛЛОИДТІ ЕРІТІМДЕРДІ ТАЗАЛАУ ӘДІСТЕРІ. Жоғары молекулалық қосылыстардың ерітінділері мен ерітінділерінде жағымсыз қоспалар ретінде төмен молекулалық қосылыстар болады. Олар келесі әдістермен жойылады. Диализ тарихи тазартудың бірінші әдісі болып табылады. Коллоидты ерітінділерді еріткішпен жуылатын жартылай өткізгіш мембрана арқылы тазарту. Электродиализ - иондардың қозғалысын жеделдететін электр өрісіндегі электролиттік қоспалардан зольдерді тазарту процесі. Ультрафильтрация – дисперсиялық ортаны ультрасүзгілер арқылы төмен молекулалық қоспалармен бірге мәжбүрлеу арқылы тазалау әдісі. Микрофильтрация – мөлшері 0,1-ден 10 мкм-ге дейінгі микробөлшектерді сүзгілер арқылы бөлу. Біріктірілген тазалау әдістері. Жеке тазарту әдістерінен басқа – ультрафильтрация және электродиализ – олардың комбинациясы белгілі: электро-ультрасүзгілеу, ақуыздарды тазарту және бөлу үшін қолданылады. Электр-декантация деп аталатын әдісті қолдана отырып, ЖИА зол немесе ерітіндіні тазартуға және бір уақытта концентрациясын арттыруға болады. Электродекантация электродиализаторды араластырмай жұмыс істегенде орын алады. 9

Төмен молекулалық қоспалар (шетелдік электролиттер) коллоидтық жүйелерді бұзуға қабілетті болғандықтан, көптеген жағдайларда алынған зольдерді тазартуға тура келеді. Табиғи шыққан дисперсті жүйелер де (латекстер, шикі мұнай, вакциналар, сарысулар және т.б.) тазартылады. Қоспаларды кетіру үшін қолданылады: диализ, электродиализ, ультрафильтрация.

Диализ- коллоидты бөлшектер өтпейтін жартылай өткізгіш қалқаны (мембрананы) пайдаланып, зольдерден төмен молекулалы заттарды таза еріткішпен алу. Енді тезірек тазалау процесін қамтамасыз ету үшін диализаторлардың көптеген жетілдірілген конструкциялары ұсынылды. Диализдің күшеюіне мыналар арқылы қол жеткізіледі: мембраналар бетін ұлғайту; тазартылатын сұйықтықтың қабатын азайту; сыртқы сұйықтықтың жиі немесе үздіксіз өзгеруі; температураның көтерілуі.

Электродиализ– сыртқы электр өрісін қолдану арқылы жеделдетілген диализ. Электродиализ 40 В/см ретті қолданылатын потенциалдар айырмасының әсерінен иондардың мембрана арқылы өтуіне байланысты.

Ультрафильтрация- қысыммен электродиализ. Негізінде, ультрафильтрация золды тазарту әдісі емес, тек оларды концентрациялау әдісі.

Диализатор мен ультрафильтрация комбинациясының қызықты мысалы - жедел бүйрек жеткіліксіздігі кезінде бүйрек қызметін уақытша ауыстыруға арналған «жасанды бүйрек» құрылғысы. Құрылғы науқастың қан айналымы жүйесіне хирургиялық жолмен қосылған. Пульсациялық сорғы («жасанды жүрек») арқылы жасалған қысыммен қан екі мембрана арасындағы тар саңылаумен ағып, сыртынан тұзды ерітіндімен жуылады. Мембраналардың үлкен жұмыс аймағына байланысты (~ 15000 см 2) «шлактар» қаннан салыстырмалы түрде тез (3-4 сағат) шығарылады - метаболизм және тіндердің ыдырау өнімдері (мочевина, креатин, калий иондары және т. .).

Ультрафильтрлер үшін белгілі бір кеуектілігі бар мембраналарды қолдану арқылы коллоидты бөлшектерді олардың өлшемдеріне қарай бөлуге және бір уақытта олардың өлшемдерін шамамен анықтауға болады. Бұл әдіс бірқатар вирустар мен бактериофагтардың бөлшектерінің мөлшерін анықтау үшін пайдаланылды.

Ультрафильтрация ағынды суларды механикалық қоспалардан тазарту үшін қолданылады. Бұл әдіс коллоидтық жүйенің бөлшектерінен сұйық молекулаларын бөлу үшін қолданылады.

Ағынды сулардың дисперсиясына байланысты сүзгі бөлімдерінің белгілі бір түрлері қолданылады. Су шаруашылығында көп мөлшердегі табиғи суды микрофильтрациялау үшін негізінен планктоннан және микроорганизмдерден тазарту кезінде металл торлар, субмикронды бөлшектер мен макромолекулалардан тазарту кезінде әртүрлі кеуектері бар полимерлі мембраналар қолданылады.

Өзін-өзі бақылауға арналған сұрақтар мен тапсырмалар

1. «Коллоидтық химия» пәні нені зерттейді?

2. Коллоидты ерітінділердің шын ерітінділерден айырмашылығы неде?

3. Дисперсті жүйелерді жіктеудің әрбір түрі қандай белгілерге негізделген?

4. Дисперсті жүйелерді алудың қандай әдістері бар? Әрбір әдістің мәні неде?

5. Коллоидтық жүйелерді қалай тазартуға болады? Неліктен мұны істеу керек?

2-тарау
ТЕРМОДИНАМИКА
БЕТТІК ҚҰБЫЛЫСТАР

Дисперсті жүйелерде затты құрайтын барлық молекулалардың немесе атомдардың көпшілігі интерфейсте орналасады. Бұл беттік молекулалар фаза ішіндегі молекулалардан өздерінің энергетикалық күйінде ерекшеленеді, бұл артық беттік энергияның пайда болуына әкеледі. Артық беттік энергия беттік керілу мен фазааралық ауданның көбейтіндісіне тең:

Кез келген термодинамикалық жүйе өзінің беттік энергиясын азайтуға бейім. Артық беттік энергияны азайтуға болады:

· беттік керілудің төмендеуі: адсорбция, адгезия, сулану, қос электр қабатының түзілуі;

· бетінің азаюы: тамшылардың сфералық пішіні (бетінің тегістелуі), бөлшектердің ассоциациясы (коагуляция, агрегация, бірігу).

Disp алудың екі жалпы тәсілі бар. жүйелер – дисперсия және конденсация. Дисперсиялық әдіс макроскопиялық бөлшектерді наноөлшемдерге (1-100 нм) дейін ұсақтауға негізделген.

Механикалық ұнтақтау энергияны көп тұтынуға байланысты кеңінен қолданылмайды. Зертханалық тәжірибеде ультрадыбыстық ұнтақтау қолданылады. Ұнтақтау кезінде екі процесс бәсекелеседі: дисперсия және алынған бөлшектердің агрегациясы. Бұл процестердің жылдамдықтарының арақатынасы ұнтақтау ұзақтығына, температураға, сұйық фазаның табиғатына, тұрақтандырғыштардың (көбінесе беттік белсенді заттар) болуына байланысты. Оңтайлы шарттарды таңдай отырып, қажетті өлшемдегі бөлшектерді алуға болады, дегенмен бөлшектердің өлшемдік таралуы жеткілікті кең.

Ең қызығы сұйық фазадағы қатты заттардың өздігінен дисперсиясы. Ұқсас процесті қабаттық құрылымы бар заттар үшін де байқауға болады. Мұндай құрылымдарда қабат ішіндегі атомдар арасында күшті әсерлесу және қабаттар арасында әлсіз v-d-v әрекеттесу болады. Мысалы, қабаттасқан құрылымы бар молибден мен вольфрам сульфидтері ацетонитрилде өздігінен дисперсті түрде нанометрлік екі қабатты бөлшектер түзеді. Бұл жағдайда сұйық фаза қабаттар арасына еніп, қабат аралық қашықтықты арттырады, ал қабаттар арасындағы өзара әрекеттесу әлсірейді. Термиялық тербелістердің әсерінен қатты фазаның бетінен нанобөлшектердің ажырауы орын алады.

Конденсация әдістеріфизикалық және химиялық болып бөлінеді. Нанобөлшектердің түзілуі аралық ансамбльдердің қалыптасуы кезінде жаңа фазалық ядроның пайда болуына, оның өздігінен өсуіне және физикалық фазалық интерфейстің пайда болуына әкелетін өтпелі күйлердің қатары арқылы жүреді. Эмбрионның қалыптасуының жоғары қарқынын және оның өсу қарқынының төмен болуын қамтамасыз ету маңызды.

Металлдық өте жұқа бөлшектерді алу үшін физикалық әдістер кеңінен қолданылады. Бұл әдістер негізінен дисперсиялық-конденсация болып табылады. Бірінші кезеңде металл булану арқылы атомдарға таралады. Содан кейін булардың аса қанығуына байланысты конденсация пайда болады.

Молекулярлық сәуле әдісіқалыңдығы шамамен 10 нм болатын жабындарды алу үшін қолданылады. Диафрагмалық камерадағы бастапқы материал вакуумда жоғары температураға дейін қызады. Буланған бөлшектер диафрагма арқылы өтіп, молекулалық сәулені құрайды. Сәуленің қарқындылығы мен субстратта бөлшектердің конденсация жылдамдығын бастапқы материалдың үстіндегі температура мен бу қысымын өзгерту арқылы өзгертуге болады.

Аэрозоль әдісіметаллды инертті газдың төмен температурада сиректелген атмосферада булануынан, одан кейін булардың конденсациялануынан тұрады. Бұл әдіс Au, Fe, Co, Ni, Ag, Al нанобөлшектерін алу үшін пайдаланылды; олардың оксидтері, нитридтері, сульфидтері.

Криохимиялық синтезинертті матрицада төмен температурада металл атомдарының (немесе металл қосылыстарының) конденсациялануына негізделген.

Химиялық конденсация. Бөлшектердің өлшемі бар алтынның (қызыл) коллоидты ерітіндісін 1857 жылы Фарадей алған. Бұл золь Британ мұражайында қойылған. Оның тұрақтылығы қатты фаза-ерітінді интерфейсінде DEL түзілуімен және ажырау қысымының электростатикалық компонентінің пайда болуымен түсіндіріледі.

Көбінесе нанобөлшектердің синтезі химиялық реакциялар кезінде ерітіндіде жүзеге асырылады. Металл бөлшектерін алу үшін қалпына келтіру реакциялары қолданылады. Тотықсыздандырғыш ретінде алюминий мен боргидридтер, гипофосфиттер және т.б.қолданылады.Мысалы, алтын хлоридін натрий боргидридімен тотықсыздандырғанда бөлшектерінің өлшемі 7 нм алтын золь алынады.

Тұздардың немесе металл оксидтерінің нанобөлшектері алмасу немесе гидролиз реакцияларында алынады.

Тұрақтандырғыш ретінде табиғи және синтетикалық беттік белсенді заттар қолданылады.

Аралас композициялық нанобөлшектер синтезделді. Мысалы, Cd/ZnS, ZnS/CdSe, TiO 2 /SiO 2 . Мұндай нанобөлшектерді бір типті (қабық) молекулаларды басқа түрдегі (ядро) алдын ала синтезделген нанобөлшектерге тұндыру арқылы алады.

Барлық әдістердің негізгі кемшілігі нанобөлшектердің кең көлемде таралуы болып табылады. Нанобөлшектердің мөлшерін бақылау әдістерінің бірі кері микроэмульсияларда нанобөлшектерді дайындаумен байланысты. Кері микроэмульсияларда дисфаза – су, дисперстік орта – мұнай. Судың (немесе басқа полярлық сұйықтықтың) тамшысының мөлшері дайындау жағдайларына және тұрақтандырғыштың табиғатына байланысты әр түрлі болуы мүмкін. Су тамшысы жаңа фаза пайда болатын реактор рөлін атқарады. Алынған бөлшектің мөлшері тамшылардың өлшемімен шектеледі, бұл бөлшектің пішіні тамшылардың пішінін қайталайды.

Золь-гель әдісікелесі кезеңдерден тұрады: 1. бастапқы ерітіндіні дайындау, әдетте құрамында металл алкоксидтері M(OR) n , мұндағы M кремний, титан, мырыш, алюминий, қалайы, церий және т.б., R - сілті немесе арыл; 2. полимерлену реакциялары нәтижесінде гель түзілуі; 3. кептіру; 4. термиялық өңдеу. органикалық еріткіштердегі гидролиз

M(OR) 4 +4H 2 OM(OH) 4 +4ROH.

Содан кейін полимерлену және гель түзілуі орын алады.

mM (OH) n  (MO) 2 + 2mH 2 O.

пептизация әдісі.Тұнбаны жуу кезінде пептизацияны, электролитпен тұнбаны пептизациялауды ажырату; беттік белсенді заттармен пептизациялау; химиялық пептизация.

Тұнбаны жуу кезінде пептизация тұнбадан электролиттің жойылуына дейін төмендейді, бұл коагуляцияны тудырды. Бұл жағдайда DEL қалыңдығы артып, молекула аралық тартылыс күштерінен ион-электростатикалық тебілу күштері басым болады.

Электролитпен преципитацияны пептизациялау электролит иондарының бірінің бөлшектерде адсорбциялану қабілетімен байланысты, бұл бөлшектерде DES түзілуіне ықпал етеді.

Беттік белсенді заттармен пептизация. Беттік-активті заттардың макромолекулалары бөлшектерге адсорбцияланады немесе оларға заряд (иондық БАЗ) береді немесе бөлшектердің тұнбада бір-біріне жабысуын болдырмайтын адсорбциялық-сольвациялық кедергі жасайды.

Химиялық пептизация жүйеге қосылған зат шөгінді заттармен әрекеттескенде пайда болады. Бұл жағдайда бөлшектердің бетінде DEL түзетін электролит түзіледі.

Дисперсті жүйелерді алудың екі әдісі – дисперстік және конденсация

Дисперсия және конденсация – еркін дисперсті жүйелерді алу әдістері: ұнтақтар, суспензиялар, ерітінділер, эмульсиялар және т.б. Дисперсия жағдайында затты ұсақтау және ұнтақтау, конденсация арқылы – молекулалардың, атомдардың немесе иондардың агрегаттарға қосылуы нәтижесінде біртектіден гетерогенді дисперсті жүйенің түзілуін түсіну.

Әртүрлі заттар мен материалдардың әлемдік өндірісінде дисперсия және конденсация процестері жетекші орындардың бірін алады. Миллиардтаған тонна шикізат пен өнімдер еркін дисперсті күйде алынады. Бұл оларды тасымалдау мен мөлшерлеудің ыңғайлылығын қамтамасыз етеді, сонымен қатар қоспаларды дайындау кезінде біртекті материалдарды алуға мүмкіндік береді.

Мысал ретінде рудаларды ұсақтау және ұнтақтау, көмір, цемент өндіру жатады. Дисперсия сұйық отынның жануы кезінде пайда болады.

Конденсация тұманның пайда болуы кезінде, кристалдану кезінде пайда болады.

Дисперсия және конденсация кезінде дисперсті жүйелердің пайда болуы жаңа беттің пайда болуымен, яғни заттар мен материалдардың меншікті бетінің, кейде мыңдаған және одан да көп есе ұлғаюымен бірге жүретінін атап өткен жөн. Сондықтан дисперсті жүйелерді алу, кейбір ерекшеліктерді қоспағанда, энергияны қажет етеді.

Ұсақтау және ұнтақтау кезінде материалдар ең алдымен беріктік ақаулары бар жерлерде (макро- және микрожарықтар) жойылады. Сондықтан ұнтақтау процесі артқан сайын бөлшектердің беріктігі артады, бұл олардың әрі қарай дисперсиясы үшін энергия шығынының артуына әкеледі.

Материалдарды жоюды пайдалану арқылы жеңілдетуге болады Қайта байланыстыру әсері – қатты заттардың бұрмалануының адсорбциялық төмендеуі. Бұл әсер беттік белсенді заттардың көмегімен беттік энергияны азайту, сол арқылы қатты дененің деформациясы мен бұзылуын жеңілдетеді. Мұндай беттік белсенді заттар ретінде, мұнда деп аталады қаттылықты төмендеткіштер,қатты металдарды немесе типтік беттік белсенді заттарды жою үшін, мысалы, сұйық металдарды қолдануға болады.

Қаттылықты төмендеткіштер Rebinder әсерін және әсер ету ерекшелігін тудыратын аз мөлшерде сипатталады. Материалды ылғалдандыратын қоспалар ортаның ақаулар орындарына енуіне көмектеседі және капиллярлық күштердің көмегімен қатты дененің бұзылуын жеңілдетеді. Беттік белсенді заттар материалдың бұзылуына ықпал етіп қана қоймайды, сонымен қатар дисперсті күйді тұрақтандырады, бөлшектердің бір-біріне жабысуына жол бермейді.

Дисперстіліктің максималды дәрежесі бар жүйелерді конденсациялау әдістерін қолдану арқылы ғана алуға болады.

Коллоидты ерітінділерді де алуға болады химиялық конденсация әдісі, ерімейтін немесе нашар еритін заттардың түзілуімен жүретін химиялық реакцияларды жүргізуге негізделген. Осы мақсатта әртүрлі реакция түрлері қолданылады - ыдырау, гидролиз, тотығу-тотықсыздану және т.б.

Дисперсті жүйелерді тазарту.

Жоғары молекулалық қосылыстардың ерітінділері мен ерітінділерінде жағымсыз қоспалар ретінде төмен молекулалық қосылыстар болады. Олар келесі әдістермен жойылады.

Диализ. Тарихи тұрғыдан диализ тазартудың алғашқы әдісі болды. Оны Т.Грэм (1861) ұсынған. Ең қарапайым диализатордың схемасы күріште көрсетілген. 3 (қосымшаны қараңыз). Тазартылатын золь немесе ЖИА ерітіндісі ыдысқа құйылады, оның түбі коллоидты бөлшектерді немесе макромолекулаларды ұстап тұратын және еріткіш молекулалары мен төмен молекулалық қоспаларды өткізетін мембрана болып табылады. Мембранамен жанасатын сыртқы орта еріткіш болып табылады. Күлдегі немесе макромолекулалық ерітіндідегі концентрациясы жоғары болатын төмен молекулалы қоспалар мембрана арқылы сыртқы ортаға (диализат) өтеді. Суретте төмен молекулалы қоспалар ағынының бағыты көрсеткілермен көрсетілген. Тазарту күл мен диализаттағы қоспалардың концентрациясы шамасына жақын болғанша (дәлірек айтқанда, күл мен диализаттағы химиялық потенциалдар теңестірілгенге дейін) жалғасады. Егер сіз еріткішті жаңартсаңыз, қоспалардан толығымен дерлік құтылуға болады. Тазарту мақсаты мембрана арқылы өтетін барлық төмен молекулалы заттарды жою болып табылатын жағдайда диализді бұл қолдану орынды. Дегенмен, кейбір жағдайларда тапсырма күрделірек болуы мүмкін - жүйедегі төмен молекулалық қосылыстардың белгілі бір бөлігін ғана жою қажет. Содан кейін сыртқы орта ретінде жүйеде сақталуы керек заттардың ерітіндісі қолданылады. Дәл осы тапсырма қанды төмен молекулалы шлактардан және токсиндерден (тұздар, мочевина және т.б.) тазарту кезінде қойылады.

Ультрафильтрация. Ультрафильтрация – дисперсиялық ортаны ультрасүзгілер арқылы төмен молекулалық қоспалармен бірге мәжбүрлеу арқылы тазалау әдісі. Ультрафильтрлер – диализ үшін қолданылатын бір типті мембраналар.

Ең қарапайым ультрафильтрациялық қондырғы суретте көрсетілген. 4 (қосымшаны қараңыз). Тазартылған зол немесе ЖИА ерітіндісі ультрафильтрден пакетке құйылады. Золь атмосфералық қысыммен салыстырғанда артық қысымға ұшырайды. Оны сыртқы көз (қысылған ауа багы, компрессор және т.б.) немесе сұйықтықтың үлкен бағанасы арқылы жасауға болады. Дисперсиялық орта зольге таза еріткіш қосу арқылы жаңартылады. Тазалау жылдамдығы жеткілікті жоғары болуы үшін жаңарту мүмкіндігінше жылдам орындалады. Бұған айтарлықтай артық қысымды қолдану арқылы қол жеткізіледі. Мембрананың мұндай жүктемелерге төтеп беруі үшін ол механикалық тірекке қолданылады. Мұндай тірек ретінде саңылаулары бар торлар мен пластиналар, шыны және керамикалық сүзгілер қызмет етеді.

Микрофильтрация . Микрофильтрация – мөлшері 0,1-ден 10 мкм-ге дейінгі микробөлшектерді сүзгілер арқылы бөлу. Микрофильтраттың өнімділігі мембрананың кеуектілігі мен қалыңдығымен анықталады. Кеуектілікті, яғни кеуек аймағының жалпы сүзгі ауданына қатынасын бағалау үшін әртүрлі әдістер қолданылады: сұйықтықтар мен газдарды тесу, мембраналардың электр өткізгіштігін өлшеу, дисперсті фазаның калибрленген бөлшектері бар тесу жүйелері және т.б.

Микрокеуекті сүзгілер бейорганикалық заттар мен полимерлерден жасалады. Ұнтақтарды агломерациялау арқылы фарфордан, металдардан және қорытпалардан мембраналар алуға болады. Микрофильтрацияға арналған полимерлі мембраналар көбінесе целлюлозадан және оның туындыларынан жасалады.

Электродиализ. Электролиттердің жойылуын сырттан жүктелген потенциалдар айырмасын қолдану арқылы жеделдетуге болады. Бұл тазарту әдісі электродиализ деп аталады. Оны әртүрлі жүйелерді биологиялық объектілермен (белоктардың ерітінділері, қан сарысуы және т.б.) тазарту үшін қолдану Доренің (1910) табысты жұмысының нәтижесінде басталды. Ең қарапайым электродиализатордың құрылғысы күріш. 5 (қосымшаны қараңыз). Тазаланатын затты (золь, ЖИА ерітіндісі) ортаңғы камераға 1 салып, ортаны екі бүйір камераға құяды. Катод 3 және анод 5 камераларында қолданылатын электр кернеуінің әсерінен иондар мембраналардағы кеуектер арқылы өтеді.

Электродиализ жоғары электр кернеулері қолданылған кезде тазарту үшін ең қолайлы. Көптеген жағдайларда тазартудың бастапқы кезеңінде жүйелерде еріген тұздар көп болады және олардың электр өткізгіштігі жоғары болады. Сондықтан жоғары кернеуде айтарлықтай мөлшерде жылу бөлінуі мүмкін, ал ақуыздар немесе басқа биологиялық компоненттері бар жүйелерде қайтымсыз өзгерістер болуы мүмкін. Сондықтан алдын ала диализді қолдана отырып, соңғы тазалау әдісі ретінде электродиализді қолдану ұтымды.

Біріктірілген тазалау әдістері.Жеке тазарту әдістерінен басқа - ультрафильтрация және электродиализ - олардың комбинациясы белгілі: электроультрасүзгілеу, ақуыздарды тазарту және бөлу үшін қолданылады.

деп аталатын әдісті қолдана отырып, ЖИА зол немесе ерітіндіні тазартуға және бір уақытта концентрациясын арттыруға болады электродекантация.Әдістемені В.Паули ұсынған. Электродекантация электродиализаторды араластырмай жұмыс істегенде орын алады. Соль бөлшектерінің немесе макромолекулалардың өзіндік заряды болады және электр өрісінің әсерінен электродтардың бірінің бағытымен қозғалады. Олар мембранадан өте алмайтындықтан, олардың бір мембранадағы концентрациясы артады. Әдетте, бөлшектердің тығыздығы ортаның тығыздығынан ерекшеленеді. Сондықтан золь концентрациясының орнында жүйенің тығыздығы орташа мәннен ерекшеленеді (әдетте, концентрация артқан сайын тығыздық артады). Концентрленген золь электродиализатордың түбіне ағады, ал циркуляция камерада жүреді, ол бөлшектер толығымен дерлік жойылғанша жалғасады.

Термодинамикалық тұрақсыздығына қарамастан, тазартылған және тұрақтандырылған коллоидты ерітінділер және, атап айтқанда, лиофобты коллоидтардың ерітінділері шексіз өмір сүре алады. Фарадей дайындаған қызыл алтын ерітінділері әлі ешқандай көрінетін өзгерістерге ұшыраған жоқ. Бұл деректер коллоидтық жүйелердің метатұрақты тепе-теңдікте болуы мүмкін екенін көрсетеді.

Дисперсті жүйелерді қоспалардан тазарту үшін фильтрация, диализ, электродиализ және ультрафильтрация қолданылады.

Сүзу (лат. Сүзгі-киіз) — ұсақталған қоспаны кеуекті пленка арқылы өткізуге негізделген бөлу әдісі. Бұл жағдайда df ұсақ бөлшектері кәдімгі сүзгілердің тесіктері арқылы өтеді, ал үлкен бөлшектер сақталады. Осылайша, сүзу дисперсиядан үлкен бөлшектерді жою үшін де қолданылады.

Диализ (гр. Диализ- бөлу) - дисперсті жүйелерден төмен молекулалық қосылыстарды және мембраналардың көмегімен ЖИА ерітінділерін жою әдісі. Диализаторда диализденетін сұйықтық қоспасы таза еріткіштен қолайлы мембрана арқылы бөлінеді (2.6-сурет). DP бөлшектері мен макромолекулалары мембранада сақталады, ал шағын молекулалар мен шағын өлшемді иондар мембрана арқылы еріткішке және ...
оның жеткілікті жиі ауыстырылуы диализденетін қоспадан толығымен дерлік жойылуы мүмкін.

Төмен молекулалы заттарға қатысты мембраналардың бөлу қабілеті кіші молекулалар мен иондардың мембранаға енетін кеуектерден (капиллярлардан) еркін өтуіне немесе мембраналық затта еруіне негізделген.

Диализ үшін мембраналар ретінде табиғи және жасанды әртүрлі пленкалар қолданылады. Табиғи қабықшалар: ірі қара немесе шошқа көпіршіктері, балықтардың жүзу көпіршіктері. Жасанды: нитроцеллюлоза, целлюлоза ацетаты, целлофан, желатин және басқа полимерлерден жасалған пленкалар.

Диализаторлардың алуан түрі бар - диализге арналған құрылғылар. Барлық диализаторлар жалпы принцип бойынша құрастырылған. Диализденетін қоспа (ішкі сұйықтық) судан немесе басқа еріткіштен (сыртқы сұйықтық) мембрана арқылы бөлінген ыдыста болады (2.6-сурет). диализ жылдамдығы мембрана бетінің ұлғаюымен, оның кеуектілігі мен кеуектілігінің мөлшерінің жоғарылауымен, температураның жоғарылауымен, диализденетін сұйықтықтың араласу қарқындылығымен, сыртқы сұйықтықтың өзгеру жылдамдығымен артады, ал мембрананың ұлғаюымен төмендейді қалыңдық.

Төмен молекулалық электролиттердің диализ жылдамдығын арттыру үшін электродиализ қолданылады. Осы мақсатта диализаторда потенциалы 20-250 В/см және одан жоғары болатын тұрақты электр өрісі құрылады (2.7-сурет). Электр өрісінде диализ жүргізу дисперсті жүйелерді тазалауды бірнеше ондаған есе жылдамдатуға мүмкіндік береді.

Ультрафильтрация (лат. Ультра- жоғарыда, фильтр- киіз) құрамында микробөлшектері бар жүйелерді тазалау үшін қолданылады (золдар, ЖИА ерітінділері, бактериялардың суспензиялары, вирустар). Әдіс қоспаны тек төмен молекулалы заттардың молекулалары мен иондары өтетін кеуектері бар сүзгілер арқылы бөлуге мәжбүрлеуге негізделген. Ультрафильтрацияны қысымды диализ ретінде қарастыруға болады. Ол суды, ақуыздарды, нуклеин қышқылдарын, ферменттерді, витаминдерді және т.б. тазарту үшін кеңінен қолданылады.