Мембранные технологии

Мембранные технологии основаны на разделении смесей жидкостей или газов, а также присутствующих в них частиц на компоненты с использованием частично проницаемых мембран (рис. 18). Если размер пор достаточно мал – порядка 1-100 нм, такие мембраны

Рисунок 18. Принцип мембранных технологий.

позволяют разделять вещества по размерам молекул. Скорость прохождения молекул через мембрану зависит от давления, концентрации и температуры растворов с обеих сторон, а также проницаемости мембраны. Методы мембранных разделений различаются в зависимости от движущей силы, которая обеспечивает прохождение процесса.

Диализ

Диализ - метод разделения частиц различных размеров в жидкой смеси с помощью тонкой полупроницаемой мембраны, поры которой слишком малы для прохождения больших частиц (например, белков), но достаточно велики для прохождения растворенного вещества. Движущая сила – градиент химических потенциалов по разные стороны мембраны. Схема стандартного диализатора приведена на рисунке 19.

Рисунок 19. Диализ.

Материал, прошедший через мембрану, называется диализат. В процессе диализа осмотическое движение воды вызывает разбавление диализируемого раствора. В случае периодического диализатора концентрация низкомолекулярных веществ выравнивается между диализируемым и диализующим раствором. Для полного удаления этих соединений необходимо либо периодически заменят диализующий раствор или использовать проточный диализатор.

Простейшим лабораторным диализатором является сосуд большой емкости, снабженный мешалкой, в который опускают диализные мешки, заполненные образцами и герметично завязанные. Важно помнить, что мешки нельзя заполнять «под завязку» - поступающая внутрь осмотическая вода увеличивает объем внутреннего раствора и мешок может лопнуть.

Промышленные диализаторы, как правило, проточные (для интенсификации массопереноса). Диализ применяют для очистки растворов высокомолекулярных веществ от низкомолекулярных (например обессоливание) или для замены одних низкомолекулярных веществ на другие (перебуферивание). В медицине процесс диализа используется в аппарате «искусственная почка».