Методи очистки колоїдних розчинів

 

При одержанні колоїдних розчинів тим чи іншим способом в системі залишаються низькомолекулярні домішки або побічні продукти реакції, що знижує стійкість колоїдних розчинів. Для одержання високостійких колоїдних систем їх очищають від електролітів, та інших низькомолекулярних домішок. Очистку колоїдних розчинів проводять за допомогою діалізу або ультрафільтрації.

Діаліз полягає у вилученні із золів низькомолекулярних речовин за допомогою напівпроникної плівки (мембрани), крізь яку низькомолекулярні речовини здатні проходити, а колоїдні частинки ні. Замінюючи розчинник у приладі для діалізу - діалізаторі, можна практично повністю вилучити з колоїдного розчину домішки електролітів та низькомолекулярних неелектролітів.

Рис. 52. Схема діалізатора: А - колоїдний розчин; Б - розчинник(вода); М – мембрана

 

Принцип діалізу був використаний при створенні гемодіалізатора, названого «штучною ниркою». За допомогою «штучної нирки» можна очищати кров від продуктів метаболізму, тимчасово замінюючи функцію хворої нирки.

Електродіаліз - це процес діалізу, який проводять в постійному електричному полі. Електродіалізатор - це ємність, розділена мембранами на три камери. Середню камеру заповнюють колоїдним розчином, з якого необхідно видалити домішки. В бокові камери занурюють електроди, до яких підводять постійний електричний струм та забезпечують підведення та виведення розчинника (води). Під дією електричного поля відбувається перенос катіонів із середньої камери в катодну, а аніонів - в анодну. Таким чином розчин в середній камері можна очистити від домішок за короткий проміжок часу.

 

Рис. 53. Схема електродіалізатора: А - колоїдний розчин; Б - розчинник (вода); М – мембрана

Ультрафільтрація - це фільтрування колоїдних розчинів крізь напівпроникну мембрану, яка пропускає дисперсійне середовище з низькомолекулярними домішками і затримує частинки дисперсної фази або макромолекули. Для прискорення процесу ультрафільтрації його проводять з перепадом тисків по обидві сторони мембрани: при розрідженні (вакуумі) або підвищеному тиску. Для запобігання руйнування мембрани її кладуть на тверду пористу поверхню.

Ультрафільтрацією фактично є методом концентрування золів, а не методом їх очистки. В процесі ультрафільтрації збільшується концентрація дисперсної фази, а її склад при цьому залишається незмінним. Якщо розвести чистим розчинником відфільтрований за допомогою ультрафільтрації золь, то ми одержимо дисперсну систему вільну від низькомолекулярних домішок.

Рис. 54. Схема приладу для ультрафільтрації:

 

Контрольні питання.

 

1. В чому полягає сутність диспергаційних та конденсаційних методів одержання дисперсних систем?

2. Назвіть складові роботи диспергування. Як змінюється їх співвідношення із збільшенням дисперсності? Наведіть приклади фізичного диспергування.

3. В чому полягає сутність процесу пептизації?

4. Наведіть приклади фізичних та хімічних конденсаційних методів одержання дисперсних систем.

5. В чому полягає відмінність між гомогенною та гетерогенною конденсацією?

6. Які умови потрібні для утворення нової фази методом конденсації?

7. Проаналізуйте за допомогою графіка DG=f(r) ймовірність існування центрів конденсації.

8. На які складові можна поділити енергію утворення центрів конденсації, як вони співвідносяться між собою?

9. З яких стадій складається процес утворення нової фази? Які умови потрібні для протікання кожної з стадій?

10. Наведіть і проаналізуйте графік залежності швидкості утворення зародків від температури.

11. Проаналізуйте графіки залежності швидкості утворення зародків та росту кристалів від температури. Покажіть на графіку метастабільні зони та охарактеризуйте їх.

12. Намалюйте графіки залежності швидкості утворення зародків та росту кристалів від температури у випадку утворення склоподібної та кристалічної структури.

13. Дайте визначення поняттю міцела. Охарактеризуйте міцели ліофільних та ліофобних золів. Які основні відмінності між ними?

14. Наведіть приклад будови та формулу міцели ліофобного золю.

15. Для чого і чому потрібно очищати колоїдні розчини?

16. В чому полягає процес діалізу?

17. В чому полягає процес електродіалізу?

18. В чому полягає процес ультрафільтрації?