Ajutor la Tele2, tarife, intrebari

Un sistem dispers este un sistem în care particulele mici din una sau mai multe substanțe sunt distribuite uniform între particulele unei alte substanțe. Faza dispersată se numește particule mici ale unei substanțe care este distribuită în sistem. Un mediu de dispersie este o substanță în care este distribuită faza dispersată. 3 Sistem dispersat eterogen: particulele fazei dispersate au o dimensiune mai mare de 1·10-9 m și constituie o fază separată de mediul de dispersie. Sistem omogen dispersat: nu există interfață între faza dispersată și mediul de dispersie (soluții adevărate). Dimensiunile moleculelor, ionilor sunt mai mici de 1 10-9 m.

CU GRAD DE DISPERSIE. LA LASIFICAREA SISTEMELOR DISPERSIVE. 4 Gradul de dispersie (D) este inversul dimensiunii particulelor (d) D = 1/d Cu cât dimensiunea particulelor este mai mică, cu atât dispersia sistemului este mai mare Clasificare în funcție de gradul de dispersie Grosier (d \u003d m) (suspensii grosiere, emulsii, pulberi). Dispersie medie (d = m) (suspensii subțiri, fum, corpuri poroase). Foarte dispersat (d = m) (sisteme coloidale).

OBȚINEREA SISTEMELOR DE DISPERSIUNE Metode de dispersie. Acest grup de metode combină metode mecanice prin care solidele sunt zdrobite, zdrobite sau despicate. Tipic pentru procesele de laborator, industriale și de dispersie care au loc în natură. În condiții de laborator și industriale, aceste procese sunt efectuate în concasoare, pietre de moară și mori de diferite modele. Cele mai comune sunt morile cu bile, în care se obțin sisteme, cu dimensiuni ale particulelor cuprinse între 2 - 3 și 50 - 70 microni. În morile coloide de diferite modele, se realizează o dispersie mai fină; principiul de funcționare al unor astfel de mori se bazează pe dezvoltarea forțelor de rupere într-o suspensie sau emulsie sub acțiunea forței centrifuge. Particulele mari în suspensie experimentează în acest caz o forță de rupere semnificativă și sunt astfel dispersate. Dispersia ridicată poate fi obținută prin dispersie ultrasonică. S-a stabilit experimental că dispersia este direct dependentă de frecvența vibrațiilor ultrasonice. Emulsiile obținute prin metoda ultrasonică se disting prin uniformitatea dimensiunilor particulelor fazei dispersate. cinci

metode de dispersie. Metoda Bredig se bazează pe formarea unui arc voltaic între electrozii metalici dispersibili plasați în apă. Esența metodei constă în pulverizarea metalului electrodului în arc, precum și în condensarea vaporilor de metal formați la temperatură ridicată. Metoda Svedberg, care folosește o descărcare oscilativă de înaltă tensiune care provoacă sărirea unei scântei între electrozi. Această metodă poate fi utilizată pentru a obține nu numai hidrosoli, ci și organosoluri din diferite metale. În timpul zdrobirii și măcinarii, materialele sunt distruse în primul rând în locurile cu defecte de rezistență (macro și microfisuri). Prin urmare, pe măsură ce particulele sunt zdrobite, rezistența particulelor crește, care este de obicei folosită pentru a crea materiale mai puternice. În același timp, o creștere a rezistenței materialelor pe măsură ce sunt zdrobite duce la un consum mare de energie pentru o dispersie ulterioară. Distrugerea materialelor poate fi facilitată prin utilizarea efectului Rehbinder - o scădere a adsorbției a rezistenței solidelor. Acest efect este reducerea energiei de suprafață cu ajutorul agenților tensioactivi, ceea ce facilitează deformarea și distrugerea solidului (metale lichide pentru distrugerea metalelor solide). Utilizarea metodelor dispersive nu reușește de obicei să obțină o dispersie foarte mare. Sistemele cu dimensiuni ale particulelor de ordinul - 10 7 cm se obțin prin metode de condensare. 6 PRODUCEREA DE SISTEME DISPERSIVE

Metode de condensare (fizice) Metodele de condensare se bazează pe procesele de apariție a unei noi faze prin combinarea moleculelor, ionilor sau atomilor într-un mediu omogen. Aceste metode pot fi împărțite în fizice și chimice. Condens fizic - condensare din vapori și înlocuirea solventului. (formarea de ceață). Metoda de înlocuire a solventului (modificarea compoziției mediului) se bazează pe o astfel de modificare a parametrilor sistemului, în care potențialul chimic al componentei din mediul de dispersie devine mai mare decât cel de echilibru și tendința de tranziție. la starea de echilibru duce la formarea unei noi faze. Solii de sulf, fosfor, arsen și multe substanțe organice se obțin prin această metodă prin turnarea soluțiilor de alcool sau acetonă ale acestor substanțe în apă. 7 OBȚINEREA SISTEMELOR DISPERSIVE

Metode de condensare (chimice) Condensarea chimică: substanţa care formează faza dispersată apare ca urmare a unei reacţii chimice. Astfel, orice reacție chimică care decurge cu formarea unei noi faze poate fi o sursă de obținere a unui sistem coloidal. 1. Recuperarea (prepararea solului de aur prin reducerea acidului clorhidric de aur): 2HAuCl 2 + 3H 2 O 2 \u003d 2Au + 8HCl + 3O 2 2. Oxidarea (formarea solului de sulf în apele hidrotermale, cu agenți oxidanți (dioxid de sulf sau oxigen)): 2H 2 S + O 2 \u003d 2S + 2H 2 O 3. Hidroliza 4. Reacții de schimb (obținerea sulfurei de arsen sol): 2H 3 AsO 3 + 3H 2 S \u003d As 2 S 3 + 6H 2 O deci că concentrația substanței în soluție depășește solubilitatea, adică. solutia trebuie sa fie suprasaturata. 8 PRODUCEREA SISTEMELOR DISPERSIVE

METODE PENTRU CURĂȚAREA SOLUȚILOR COLOIDICE. Solurile și soluțiile de compuși cu greutate moleculară mare (HMC) conțin compuși cu greutate moleculară mică ca impurități nedorite. Ele sunt eliminate prin următoarele metode. Din punct de vedere istoric, dializa este prima metodă de purificare. Purificarea soluțiilor coloidale printr-o membrană semi-permeabilă, care este spălată de solvent. Electrodializa este procesul de curățare a solurilor de impuritățile electrolitice într-un câmp electric care accelerează mișcarea ionilor. Ultrafiltrarea este o metodă de curățare prin forțarea unui mediu de dispersie împreună cu impurități cu greutate moleculară mică prin ultrafiltre. Microfiltrarea este separarea prin intermediul filtrelor a microparticulelor cu dimensiuni cuprinse între 0,1 și 10 microni. Metode de curățare combinate. Pe lângă metodele individuale de purificare - ultrafiltrare și electrodializă - este cunoscută combinația lor: electro-ultrafiltrarea, folosită pentru purificarea și separarea proteinelor. Este posibilă purificarea și în același timp creșterea concentrației solului sau soluției DIU folosind o metodă numită electro-decantare. Electrodecantarea are loc atunci când electrodializatorul este operat fără agitare. nouă

Deoarece impuritățile cu molecularitate scăzută (electroliții străini) sunt capabile să distrugă sistemele coloidale, solurile rezultate în multe cazuri trebuie să fie purificate. Se purifică și sistemele dispersate de origine naturală (latexuri, țiței, vaccinuri, seruri etc.). Pentru indepartarea impuritatilor se foloseste: dializa, electrodializa, ultrafiltrare.

Dializă- extracția substanțelor cu greutate moleculară mică din soluri cu un solvent pur folosind o pereție semipermeabilă (membrană), prin care nu trec particulele coloidale. Multe modele îmbunătățite de dializatoare au fost acum propuse pentru a asigura un proces de curățare mai rapid. Intensificarea dializei se realizeaza prin: marirea suprafetei membranelor; reducerea stratului de lichid de purificat; schimbarea frecventă sau continuă a lichidului extern; cresterea temperaturii.

Electrodializa– dializa accelerată prin aplicarea unui câmp electric extern. Electrodializa se datorează migrării ionilor prin membrană sub acţiunea unei diferenţe de potenţial aplicate de ordinul a 40 V/cm.

ultrafiltrare- electrodializa sub presiune. În esență, ultrafiltrarea nu este o metodă de purificare a solurilor, ci doar o metodă de concentrare a acestora.

Un exemplu interesant de combinație de dializator și ultrafiltrare este dispozitivul „rinichi artificial”, conceput pentru a înlocui temporar funcția renală în insuficiența renală acută. Dispozitivul este conectat chirurgical la sistemul circulator al pacientului. Sângele sub presiune creat de o pompă pulsatorie („inima artificială”) curge într-un spațiu îngust între două membrane, spălat din exterior cu ser fiziologic. Datorită suprafeței mari de lucru a membranelor (~ 15000 cm 2), „zgura” este îndepărtată din sânge relativ rapid (3-4 ore) - produse ale metabolismului și descompunerii țesuturilor (uree, creatină, ioni de potasiu etc. .).

Folosind membrane cu o anumită porozitate pentru ultrafiltre, este posibil într-o anumită măsură să se separe particulele coloidale în funcție de dimensiunile lor și, în același timp, să se determine aproximativ dimensiunile acestora. Această metodă a fost folosită pentru a determina dimensiunile particulelor unui număr de viruși și bacteriofagi.

Ultrafiltrarea este utilizată pentru purificarea apelor uzate de impuritățile mecanice. Această metodă este utilizată pentru a separa moleculele lichide de particulele unui sistem coloidal.

În funcție de dispersia apei uzate, se folosesc anumite tipuri de compartimente filtrante. Pentru microfiltrarea cantităților mari de apă naturală la instalații de apă, la curățarea în principal de plancton și microorganisme, se folosesc plase metalice, în cazul curățării de particule submicronice și macromolecule se folosesc membrane polimerice cu dimensiuni diferite ale porilor.

Întrebări și sarcini pentru autocontrol

1. Ce studiază disciplina „Chimie coloidă”?

2. Care este diferența dintre soluțiile coloidale și cele adevărate?

3. Pe ce caracteristici se bazează fiecare tip de clasificare a sistemelor dispersate?

4. Care sunt metodele de obținere a sistemelor dispersate? Care este esența fiecărei metode?

5. Cum pot fi curățate sistemele coloidale? De ce trebuie să faci asta?

capitolul 2
TERMODINAMICĂ
FENOMENE DE SURFACE

În sistemele dispersate, majoritatea moleculelor sau atomilor care alcătuiesc o substanță se află pe interfață. Aceste molecule de suprafață diferă de moleculele din interiorul fazei în starea lor energetică, ceea ce duce la apariția excesului de energie de suprafață. Excesul de energie de suprafață este egal cu produsul dintre tensiunea superficială și suprafața interfațală:

Orice sistem termodinamic tinde să-și reducă energia de suprafață. Energia de suprafață în exces poate fi redusă prin:

· reducerea tensiunii superficiale: adsorbtie, aderenta, umezire, formarea unui dublu strat electric;

· scăderea suprafeței: forma sferică a picăturilor (netezirea suprafeței), asociere de particule (coagulare, agregare, coalescență).

Există două abordări generale pentru obținerea disp. sisteme - dispersie si condensare. Metoda de dispersie se bazează pe măcinarea particulelor macroscopice la nanozități (1-100 nm).

Măcinarea mecanică nu este utilizată pe scară largă din cauza consumului ridicat de energie. În practica de laborator, se folosește șlefuirea cu ultrasunete. În timpul măcinarii, două procese concurează: dispersia și agregarea particulelor rezultate. Raportul dintre ratele acestor procese depinde de durata măcinării, temperatură, natura fazei lichide, prezența stabilizatorilor (cel mai adesea agenți tensioactivi). Prin selectarea condițiilor optime, este posibil să se obțină particule de dimensiunea necesară, cu toate acestea, distribuția dimensiunii particulelor este destul de largă.

Cea mai interesantă este dispersia spontană a solidelor în faza lichidă. Un proces similar poate fi observat pentru substanțele cu o structură stratificată. În astfel de structuri, există o interacțiune puternică între atomii din interiorul stratului și o interacțiune v-d-v slabă între straturi. De exemplu, sulfurile de molibden și tungsten, care au o structură stratificată, se dispersează spontan în acetonitril pentru a forma particule dublu stratificate de dimensiuni nanometrice. În acest caz, faza lichidă pătrunde între straturi, mărește distanța dintre straturi, iar interacțiunea dintre straturi slăbește. Sub acțiunea vibrațiilor termice are loc desprinderea nanoparticulelor de pe suprafața fazei solide.

Metode de condensareîmpărțite în fizice și chimice. Formarea nanoparticulelor are loc printr-o serie de stări de tranziție în timpul formării ansamblurilor intermediare, ducând la apariția unui nou nucleu de fază, creșterea lui spontană și apariția unei interfețe de fază fizică. Este important să se asigure o rată mare de formare a embrionilor și o rată scăzută a creșterii acestuia.

Metodele fizice sunt utilizate pe scară largă pentru a obține particule metalice ultrafine. Aceste metode sunt în esență dispersie-condensare. În prima etapă, metalul este dispersat în atomi prin evaporare. Apoi, din cauza suprasaturarii vaporilor, are loc condensarea.

Metoda fasciculului molecular folosit pentru a obţine acoperiri cu o grosime de aproximativ 10 nm. Materialul de pornire dintr-o cameră cu diafragmă este încălzit la temperaturi ridicate sub vid. Particulele evaporate, care trec prin diafragmă, formează un fascicul molecular. Intensitatea fasciculului și viteza de condensare a particulelor pe substrat pot fi modificate prin variarea temperaturii și a presiunii vaporilor deasupra materialului sursă.

Metoda aerosolului constă în evaporarea metalului în atmosferă rarefiată a unui gaz inert la temperatură scăzută, urmată de condensarea vaporilor. Această metodă a fost utilizată pentru a obține nanoparticule de Au, Fe, Co, Ni, Ag, Al; oxizii, nitrururile, sulfurile acestora.

Sinteză criochimică bazată pe condensarea atomilor de metal (sau a compușilor metalici) la temperatură scăzută într-o matrice inertă.

Condens chimic. O soluție coloidală de aur (roșu) cu dimensiunea particulelor a fost obținută în 1857 de Faraday. Acest sol este expus la British Museum. Stabilitatea sa se explică prin formarea unui DEL la interfața fază solidă-soluție și apariția unei componente electrostatice a presiunii de separare.

Adesea, sinteza nanoparticulelor se realizează în soluție în timpul reacțiilor chimice. Reacțiile de reducere sunt folosite pentru a obține particule de metal. Ca agent reducător se utilizează aluminiu și borohidruri, hipofosfiți etc.. De exemplu, se obține un sol de aur cu o dimensiune a particulei de 7 nm prin reducerea clorurii de aur cu borohidrură de sodiu.

Nanoparticulele de săruri sau oxizi metalici se obțin prin reacții de schimb sau hidroliză.

Agenții tensioactivi naturali și sintetici sunt utilizați ca stabilizatori.

Au fost sintetizate nanoparticule de compoziție mixtă. De exemplu, Cd/ZnS, ZnS/CdSe, Ti02/Si02. Astfel de nanoparticule sunt obținute prin depunerea de molecule de un tip (înveliș) pe o nanoparticulă de alt tip (miez) presetizată.

Principalul dezavantaj al tuturor metodelor este distribuția largă a dimensiunilor nanoparticulelor. Una dintre metodele de control al dimensiunii nanoparticulelor este asociată cu prepararea nanoparticulelor în microemulsii inverse. În microemulsiile inverse, disfaza este apa, mediul dispersat este uleiul. Dimensiunea picăturilor de apă (sau alt lichid polar) poate varia mult în funcție de condițiile de preparare și de natura stabilizatorului. O picătură de apă joacă rolul unui reactor în care se formează o nouă fază. Dimensiunea particulei rezultate este limitată de dimensiunea picăturii, forma acestei particule repetă forma picăturii.

Metoda sol-gel conţine următoarele etape: 1. prepararea soluţiei iniţiale, conţinând de obicei alcoxizi metalici M(OR) n , unde M este siliciu, titan, zinc, aluminiu, staniu, ceriu etc., R este alcalin sau arii; 2. formarea gelului datorită reacţiilor de polimerizare; 3. uscare; 4. tratament termic. hidroliza în solvenți organici

M(OR)4+4H2OM(OH)4+4ROH.

Apoi are loc polimerizarea și formarea gelului.

mM (OH) n (MO)2 + 2mH2O.

metoda de peptizare. Se face distincția între peptizarea la spălarea precipitatului, peptizarea precipitatului cu electrolit; peptizare cu surfactanți; peptizare chimică.

Peptizarea în timpul spălării precipitatului se reduce la îndepărtarea electrolitului din precipitat, care a provocat coagularea. În acest caz, grosimea DEL crește, iar forțele de repulsie ion-electrostatică prevalează asupra forțelor de atracție intermoleculară.

Peptizarea precipitațiilor cu electrolit este asociată cu capacitatea unuia dintre ionii electrolit de a fi adsorbiți pe particule, ceea ce contribuie la formarea DES pe particule.

Peptizare cu surfactanți. Macromoleculele de surfactant sunt adsorbite pe particule sau le dau o încărcare (agenți tensioactivi ionici) sau formează o barieră de adsorbție-solvație care împiedică particulele să se lipească între ele în sediment.

Peptizarea chimică are loc atunci când o substanță adăugată sistemului interacționează cu materia sedimentară. În acest caz, se formează un electrolit, care formează un DEL pe suprafața particulelor.

Două metode de obținere a sistemelor dispersate - dispersie și condensare

Dispersie și condensare - metode de obținere a sistemelor liber-disperse: pulberi, suspensii, soluri, emulsii etc. Sub dispersie înțelege zdrobirea și măcinarea unei substanțe, prin condensare - formarea unui sistem dispersat eterogen dintr-unul omogen ca urmare a asocierii moleculelor, atomilor sau ionilor în agregate.

În producția mondială a diferitelor substanțe și materiale, procesele de dispersie și condensare ocupă unul dintre locurile de frunte. Miliarde de tone de materii prime și produse sunt obținute în stare liber dispersată. Acest lucru asigură confortul transportului și dozării acestora și, de asemenea, face posibilă obținerea de materiale omogene în prepararea amestecurilor.

Exemplele includ zdrobirea și măcinarea minereurilor, cărbunele, producția de ciment. Dispersia are loc în timpul arderii combustibililor lichizi.

Condensare apare în timpul formării ceții, în timpul cristalizării.

Trebuie remarcat faptul că în timpul dispersării și condensării, formarea sistemelor dispersate este însoțită de apariția unei noi suprafețe, adică o creștere a suprafeței specifice a substanțelor și materialelor, uneori de mii sau de mai multe ori. Prin urmare, obținerea sistemelor dispersate, cu unele excepții, necesită energie.

În timpul zdrobirii și măcinarii, materialele sunt distruse în primul rând în locurile cu defecte de rezistență (macro și microfisuri). Prin urmare, pe măsură ce procesul de măcinare crește, rezistența particulelor crește, ceea ce duce la o creștere a consumului de energie pentru dispersia lor ulterioară.

Distrugerea materialelor poate fi facilitată prin folosire Efect de relegare – scăderea adsorbției a perversității solidelor. Acest efect este de a reduce energia de suprafață cu ajutorul agenților tensioactivi, facilitând astfel deformarea și distrugerea solidului. Ca atare surfactanți, numiți aici reductoare de duritate, pot fi utilizate, de exemplu, metale lichide pentru a distruge metale solide sau surfactanți tipici.

Reductoarele de duritate se caracterizează prin cantități mici care provoacă efectul Rebinder și specificitatea acțiunii. Aditivii care umezesc materialul ajuta mediul sa patrunda in locurile defectelor si, cu ajutorul fortelor capilare, faciliteaza si distrugerea solidului. Agenții de suprafață nu numai că contribuie la distrugerea materialului, ci și stabilizează starea dispersată, împiedicând particulele să se lipească.

Sistemele cu gradul maxim de dispersie pot fi obţinute numai prin metode de condensare.

Se pot obține și soluții coloidale metoda de condensare chimica, pe baza conducerii reacțiilor chimice, însoțite de formarea de substanțe insolubile sau slab solubile. În acest scop, se folosesc diverse tipuri de reacții - descompunere, hidroliză, redox etc.

Purificarea sistemelor dispersate.

Solurile și soluțiile de compuși cu greutate moleculară mare (HMC) conțin compuși cu greutate moleculară mică ca impurități nedorite. Ele sunt eliminate prin următoarele metode.

Dializă. Din punct de vedere istoric, dializa a fost prima metodă de purificare. A fost propus de T. Graham (1861). Schema celui mai simplu dializator este prezentată în fig. 3 (vezi anexa). Solul care trebuie purificat, sau soluția DIU, este turnat într-un vas, al cărui fund este o membrană care reține particulele coloidale sau macromoleculele și trece moleculele de solvent și impuritățile cu greutate moleculară mică. Mediul extern în contact cu membrana este un solvent. Impuritățile cu molecul scăzut, a căror concentrație în cenușa sau soluția macromoleculară este mai mare, trec prin membrană în mediul extern (dializat). În figură, direcția fluxului de impurități cu molecul scăzut este indicată de săgeți. Purificarea continuă până când concentrațiile de impurități din cenușă și dializat devin apropiate ca mărime (mai precis, până când potențialele chimice din cenușă și dializat sunt egalizate). Dacă actualizați solventul, puteți scăpa aproape complet de impurități. Această utilizare a dializei este adecvată atunci când scopul purificării este de a elimina toate substanțele cu greutate moleculară mică care trec prin membrană. Cu toate acestea, în unele cazuri, sarcina se poate dovedi a fi mai dificilă - este necesar să scăpați doar de o anumită parte a compușilor cu molecul scăzut din sistem. Apoi, ca mediu extern, se folosește o soluție a acelor substanțe care trebuie stocate în sistem. Această sarcină este stabilită atunci când curățați sângele de zguri și toxine cu conținut molecular scăzut (săruri, uree etc.).

Ultrafiltrare. Ultrafiltrarea este o metodă de curățare prin forțarea unui mediu de dispersie împreună cu impurități cu greutate moleculară mică prin ultrafiltre. Ultrafiltrele sunt membrane de același tip utilizate pentru dializă.

Cea mai simplă instalație de ultrafiltrare este prezentată în Fig. 4 (vezi anexa). Solul purificat sau soluția DIU se toarnă în punga din ultrafiltru. Solul este supus unei presiuni în exces în comparație cu presiunea atmosferică. Poate fi creat fie de o sursă externă (rezervor de aer comprimat, compresor etc.) fie de o coloană mare de lichid. Mediul de dispersie este reînnoit prin adăugarea de solvent pur la sol. Pentru ca viteza de curățare să fie suficient de mare, actualizarea se efectuează cât mai repede posibil. Acest lucru se realizează prin aplicarea unor suprapresiuni semnificative. Pentru ca membrana să reziste la astfel de sarcini, se aplică pe un suport mecanic. Grile și plăci cu orificii, filtre din sticlă și ceramică servesc drept suport.

Microfiltrare . Microfiltrarea este separarea prin intermediul filtrelor a microparticulelor cu dimensiuni cuprinse între 0,1 și 10 microni. Performanța microfiltratului este determinată de porozitatea și grosimea membranei. Pentru a evalua porozitatea, adică raportul dintre suprafața porilor și suprafața totală a filtrului, sunt utilizate o varietate de metode: lichide și gaze de perforare, măsurarea conductibilității electrice a membranelor, sisteme de perforare care conțin particule calibrate ale fazei dispersate etc.

Filtrele microporoase sunt fabricate din substanțe anorganice și polimeri. Prin sinterizarea pulberilor se pot obține membrane din porțelan, metale și aliaje. Membranele polimerice pentru microfiltrare sunt cel mai adesea realizate din celuloză și derivații acesteia.

Electrodializa. Îndepărtarea electroliților poate fi accelerată prin aplicarea unei diferențe de potențial impuse extern. Această metodă de purificare se numește electrodializă. Utilizarea sa pentru purificarea diferitelor sisteme cu obiecte biologice (soluții de proteine, ser sanguin etc.) a început ca urmare a lucrării de succes a lui Doré (1910). Dispozitivul celui mai simplu electrodializator este prezentat în fig. 5 (vezi atașamentul). Obiectul de curățat (sol, soluție DIU) este plasat în camera din mijloc 1, iar mediul este turnat în cele două camere laterale. În camerele catodului 3 și anodului 5, ionii trec prin porii din membrane sub acțiunea unei tensiuni electrice aplicate.

Electrodializa este cea mai potrivită pentru purificare atunci când pot fi aplicate tensiuni electrice ridicate. În majoritatea cazurilor, în stadiul inițial de purificare, sistemele conțin o mulțime de săruri dizolvate, iar conductivitatea lor electrică este ridicată. Prin urmare, la tensiune înaltă, o cantitate semnificativă de căldură poate fi eliberată și pot apărea modificări ireversibile în sistemele cu proteine ​​sau alte componente biologice. Prin urmare, este rațional să se folosească electrodializa ca metodă de curățare finală, folosind predializă.

Combinate metode de curățare. Pe lângă metodele individuale de purificare - ultrafiltrare și electrodializă - este cunoscută combinația lor: electroultrafiltrarea, folosită pentru purificarea și separarea proteinelor.

Este posibilă purificarea și în același timp creșterea concentrației de soluție sau soluție DIU folosind o metodă numită electrodecantare. Metoda a fost propusă de V. Pauli. Electrodecantarea are loc atunci când electrodializatorul este operat fără agitare. Particulele de sol sau macromoleculele au propria lor sarcină și, sub acțiunea unui câmp electric, se deplasează în direcția unuia dintre electrozi. Deoarece nu pot trece prin membrană, concentrația lor la una dintre membrane crește. De regulă, densitatea particulelor diferă de densitatea mediului. Prin urmare, la locul concentrației solului, densitatea sistemului diferă de valoarea medie (de obicei, densitatea crește odată cu creșterea concentrației). Solul concentrat curge în partea de jos a electrodializatorului, iar circulația are loc în cameră, care continuă până când particulele sunt aproape complet îndepărtate.

Soluțiile coloidale și, în special, soluțiile de coloizi liofobi, purificați și stabilizați, în ciuda instabilității lor termodinamice, pot exista la infinit. Soluțiile de sol de aur roșu preparate de Faraday nu au suferit încă modificări vizibile. Aceste date sugerează că sistemele coloidale pot fi în echilibru metastabil.

Filtrarea, dializa, electrodializa și ultrafiltrarea sunt folosite pentru a purifica sistemele dispersate de impurități.

Filtrare (lat. filtru- pâslă) este o metodă de separare bazată pe trecerea amestecului zdrobit printr-o peliculă poroasă. În acest caz, particulele mici de df trec prin porii filtrelor convenționale, în timp ce particulele mari sunt reținute. Astfel, filtrarea este, de asemenea, utilizată pentru a îndepărta particulele mari din dispersie.

Dializa (gr. Dializă- separare) este o metodă de îndepărtare a compușilor cu greutate moleculară mică din sisteme dispersate și soluții de DIU folosind membrane. În dializator, amestecul de fluid care urmează să fie dializat este separat de solventul pur printr-o membrană adecvată (Figura 2.6). Particulele DP și macromoleculele sunt reținute de membrană, în timp ce moleculele mici și ionii de dimensiuni mici difuzează prin membrană în solvent și la...
înlocuirea sa suficient de frecventă poate fi îndepărtată aproape complet din amestecul dializabil.

Capacitatea de separare a membranelor față de substanțele cu greutate moleculară mică se bazează pe faptul că moleculele mici și ionii trec liber prin porii (capilare) care pătrund în membrană sau se dizolvă în substanța membranei.

Diferite filme, atât naturale, cât și artificiale, sunt folosite ca membrane pentru dializă. Membrane naturale: vezica bovină sau porcină, vezica natatoare a peștilor. Artificiale: filme din nitroceluloză, acetat de celuloză, celofan, gelatină și alți polimeri.

Există o mare varietate de dializatoare - aparate pentru dializă. Toate dializatoarele sunt construite după principiul general. Amestecul de dializat (fluid intern) este conținut într-un vas în care este separat de apă sau alt solvent (fluid extern) printr-o membrană (Fig. 2.6). viteza de dializă crește odată cu creșterea suprafeței membranei, a porozității acesteia și a dimensiunii porilor, cu creșterea temperaturii, a intensității amestecării lichidului dializat, a vitezei de schimbare a lichidului extern și scade odată cu creșterea membranei. grosime.

Pentru a crește viteza de dializă a electroliților cu greutate moleculară mică, se utilizează electrodializa. În acest scop, în dializator este creat un câmp electric constant cu o cădere de potențial de 20-250 V / cm și mai sus (Fig. 2.7). Efectuarea dializei în câmp electric permite accelerarea epurării sistemelor dispersate de câteva zeci de ori.

Ultrafiltrare (lat. Ultra- în exces de, filtru- pâslă) se folosește la curățarea sistemelor care conțin microparticule (soluri, soluții DIU, suspensii de bacterii, viruși). Metoda se bazează pe forțarea amestecului să fie separat prin filtre cu pori care trec doar molecule și ioni de substanțe cu greutate moleculară mică. Ultrafiltrarea poate fi considerată ca o dializă sub presiune. Este utilizat pe scară largă pentru purificarea apei, proteinelor, acizilor nucleici, enzimelor, vitaminelor etc.