2Оглавление.
1Примеси коллоидных 0 1систем 0… 1
1Диализ 0…1
1Электродиализ 0…2
1Ультрафильтрация 0…3
1Компенсационный диализ ививидиализ 0, 1значение методов
1очистки 0 1коллоидных систем в медицине 0… 4
— 1 -
2Примесиколлоидных систем.
При получении коллоидных растворов спомощью различных мето-
дов, особенно с помощью химических реакций, является невозможным
использовать эквимолярные соотношенияреагентов. По этой причине в
образовавшихся золях может присутствовать избыточноеколичество
электролитов, что в значительной степениснижает устойчивость кол-
лоидных растворов. Приготовленныйкаким-либо способом коллоидный
раствор может содержать, помимо электролитов, и другие вещества,
например стабилизаторы, ВМВ и др.
Все эти примеси могут содержаться вколлоидном растворе также
в следствие загрязненности исходныхпродуктов или по другим причи-
нам:
1. Вследствие взаимодействия металловс водой и гидролиза об-
разующихся солей при использованиидиспергационного метода получе-
ния золей — электрораспыления.
2. Внесение электролита при использованиипептизации осадков
электролитами.
3. Частичное растворение (диссоциация)осадка при использова-
нии пептизации промыванием.
4. Внесение электролитов прииспользовании химической пепти-
зации.
5. Внесение ПАВ при пептизации ими.
6. Образование побочных продуктов при полученииколлоидных
систем с помощью химических реакций.
Как можно заметить, все видынежелательных примесей представ-
лены в основном низкомолекулярными веществами, а поэтому очистка
коллоидных систем преследует своей цельюосвобождение коллоидных
систем от низкомолекулярных примесей.
2Диализ.
Диализ является простейшим методомочистки коллоидных систем.
Очистка коллоидных методом диализа заключается в том, что спо-
мощью полупроницаемой перегородки (мембраны) коллоидные мицеллы
могут быть отделены от примесейрастворенных в дисперсионной среде
низкомолекулярных веществ. При диализемолекулы растворенного низ-
— 2 -
комолекулярного вещества проходят через мембрану, а коллоидные
частицы, неспособные диализировать(проникать через мембрану), ос-
таются за ней в виде очищенного коллоидногораствора. Явление диа-
лиза для коллоидных систем возможноблагодаря тому, что размер ми-
целл гораздо больше размера молекулнизкомолекулярных 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 илипостоянно меняя растворитель в
диализаторе можно практически полностью удалить из коллоидного
раствора примеси электролитов и низкомолекулярныхнеэлектролитов.
Недостатком метода является большаядлительность процесса очистки
(недели, месяцы). Отчасти также недостаткомдиализа является факт,
что длительный диализ обусловливает нетолько удаление из раствора
примесей, но и стабилизатора, что может повлечь за собой коагуля-
цию коллоидного раствора.
В настоящее время существует многоусовершенствованных конс-
трукций диализаторов, ускоряющих процесс диализа. Интенсификация
процесса достигается увеличениемповерхности, через которую идет
диализ, непрерывной заменой растворителя инагреванием, ускоряющем
процесс.
Процесс диализа обусловлен процессамиосмоса и диффузии, что
объясняет методы интенсификации процессадиализа.
2Электродиализ.
Электродиализ — процесс диализа, ускоряемый действием элект-
рического тока. Электродиализ применяют для очистки коллоидных
растворов, загрязненных электролитами. В случае необходимости
очистки коллоидных растворов отнизкомолекулярных неэлектролитов,
процесс электродиализа малоэффективен. В принципе, процесс элект-
родиализа мало отличается от обычногодиализа. Существенное отли-
чие заключается в том, что с помощью внешнего электрического поля
удается более быстро и полно отделитькатионы и анионы электроли-
тов от коллоидного раствора.
Простейший электродиализаторпредставляет собой сосуд, разде-
ленный на 3 камеры. В среднюю камеру,снабженную мешалкой, налива-
— 3 -
ют подлежащий очистке коллоидный раствор. Вбоковые камеры помеще-
ны электроды, подключенные к источнику постоянного токаи трубки
для подвода и отвода растворителя (воды). Под действием электри-
ческого поля происходит перенос катионов изсредней камеры в ка-
тодную камеру, а анионов — в анодную.
Преимуществом электродиализа перед обычным диализом является
малое количество времени, необходимое дляочистки (минуты, часы).
Следует отметить, что электродиализособенно эффективен толь-
ко после предварительной очистки с помощьюобычного диализа, когда
скорость диффузии из-за падения градиента концентрацииэлектроли-
тов между золем и водой мала и можноприменять электрическое поле
большого напряжения, не боясь сильногоразогревания золя.
2Ультрафильтрация 0.
Ультрафильтрация - фильтрование коллоидных растворов через
полупроницаемую мембрану, пропускающую дисперсионную среду с низ-
комолекулярными примесями и задерживающую частицы дисперсной фазы
или макромолекулы. Для ускорения процессаультрафильтрации ее про-
водят при перепаде давления по обе сторонымембраны: 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. Приразбавлении водой золь
будет содержать меньше низкомолекулярныхпримесей, но одновременно
и стабилизаторов.
На конечной стадии путем отсасываниядисперсионной среды мож-
но сконцентрировать коллоидныйраствор. При этом важно, что повы-
шается концентрация только дисперснойфазы, 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 коллоидногораствора.
— 4 -
Применение мембран с определеннымразмером пор позволяет раз-
делить коллоидные частицы на фракции по размерам иориентировочно
определить эти размеры.
Предложено много приборов для проведения ультрафильтрации.
Так как ультрафильтрация всегда проходитпод давлением, то во всех
приборах для ультрафильтрации мембрана либонакладывается на плас-
тинку с мелкими отверствиями, служащую длянее 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, чтоультрафильтрация является не толь-
ко методом очистки коллоидных систем, но иможет быть использована
длядисперсионного анализа и препаративногоразделения дисперсных
систем.
2Компенсационный диализ ививидиализ, значение методов
2очистки коллоидныхсистем в медицине 0.
Компенсационный диализ и вивидиализ- методы, разработанные
для исследования биологических жидкостей, представляющих собой
коллоидные системы.
Принцип метода компенсационногодиализа состоит в том, что в
диализаторе вместо чистого растворителя используют растворы опре-
деляемых низкомолекулярных веществразличной концентрации. Напри-
мер, для определения свободного, несвязанного с белками, сахара
крови проводят ее диализ противизотонического солевого раствора,
содержащего различные концентрациисахара. В том растворе, где
концентрация сахара равна концентрациисвободного сахара в сыво-
ротке крови, в ходе диализа концентрация сахара не изменяется.
Этот метод позволил выявить присутствие вкрови глюкозы и мочевины
в свободном состоянии.
К этому методу близок методвивидиализа для прижизненного оп-
ределения в крови низкомолекулярныхвеществ. Для проведения анали-
за в концы перерезанного кровеносного сосуда вставляют стеклянные
канюли, разветвленные части которыхсоединены между собой трубками
из полупроницаемого материала, и всюсистему помещают в сосуд, за-
— 5 -
полненный физиологическим раствором солиили водой. Таким методом
было обнаружено, что в крови помимо глюкозы находятсясвободные
аминокислоты.
Принцип компенсационного вивидиализабыл использован при соз-
дании аппарата, названного «искусственной почкой».С помощью него
можно очищать кровь больного от различных низкомолекулярных ве-
ществ - продуктов обмена, замещаявременно функцию больной почки
при таких показаниях, как острая почечная недостаточность в ре-
зультате отравлений, при тяжелых ожогах ит.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 коллоиднаяхимия — М:
Высш.шк., 1990, стр. 420.