Перенос водных растворов сахарозы через полупроницаемые мембраны
Цель данной работы - исследовать полупроницаемые свойства желатиновой и ацетилцеллюлозной ультрафильтрационной (УАМ-50) мембран на примере обратноосмотической задержки сахарозы....
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Украинский химический журнал |
|---|---|
| Дата: | 1983 |
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України
1983
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/182808 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Перенос водных растворов сахарозы через полупроницаемые мембраны / Е.А. Цапюк, Д.Д. Кучерук // Украинский химический журнал. — 1983. — Т. 49, № 8. — С. 824-828. — Бібліогр.: 14 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-182808 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Цапюк, Е.А. Кучерук, Д.Д. 2022-01-21T17:59:58Z 2022-01-21T17:59:58Z 1983 Перенос водных растворов сахарозы через полупроницаемые мембраны / Е.А. Цапюк, Д.Д. Кучерук // Украинский химический журнал. — 1983. — Т. 49, № 8. — С. 824-828. — Бібліогр.: 14 назв. — рос. 0041–6045 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/182808 628.165:532.711 Цель данной работы - исследовать полупроницаемые свойства желатиновой и ацетилцеллюлозной ультрафильтрационной (УАМ-50) мембран на примере обратноосмотической задержки сахарозы. ru Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України Украинский химический журнал Неорганическая и физическая химия Перенос водных растворов сахарозы через полупроницаемые мембраны Transfer of Aqueous Sucrose Solutions via Semipermeable Membranes Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Перенос водных растворов сахарозы через полупроницаемые мембраны |
| spellingShingle |
Перенос водных растворов сахарозы через полупроницаемые мембраны Цапюк, Е.А. Кучерук, Д.Д. Неорганическая и физическая химия |
| title_short |
Перенос водных растворов сахарозы через полупроницаемые мембраны |
| title_full |
Перенос водных растворов сахарозы через полупроницаемые мембраны |
| title_fullStr |
Перенос водных растворов сахарозы через полупроницаемые мембраны |
| title_full_unstemmed |
Перенос водных растворов сахарозы через полупроницаемые мембраны |
| title_sort |
перенос водных растворов сахарозы через полупроницаемые мембраны |
| author |
Цапюк, Е.А. Кучерук, Д.Д. |
| author_facet |
Цапюк, Е.А. Кучерук, Д.Д. |
| topic |
Неорганическая и физическая химия |
| topic_facet |
Неорганическая и физическая химия |
| publishDate |
1983 |
| language |
Russian |
| container_title |
Украинский химический журнал |
| publisher |
Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Transfer of Aqueous Sucrose Solutions via Semipermeable Membranes |
| description |
Цель данной работы - исследовать полупроницаемые свойства желатиновой и ацетилцеллюлозной ультрафильтрационной (УАМ-50) мембран на примере обратноосмотической задержки сахарозы.
|
| issn |
0041–6045 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/182808 |
| citation_txt |
Перенос водных растворов сахарозы через полупроницаемые мембраны / Е.А. Цапюк, Д.Д. Кучерук // Украинский химический журнал. — 1983. — Т. 49, № 8. — С. 824-828. — Бібліогр.: 14 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT capûkea perenosvodnyhrastvorovsaharozyčerezpolupronicaemyemembrany AT kučerukdd perenosvodnyhrastvorovsaharozyčerezpolupronicaemyemembrany AT capûkea transferofaqueoussucrosesolutionsviasemipermeablemembranes AT kučerukdd transferofaqueoussucrosesolutionsviasemipermeablemembranes |
| first_indexed |
2025-11-25T22:34:41Z |
| last_indexed |
2025-11-25T22:34:41Z |
| _version_ |
1850568077905756160 |
| fulltext |
раза выше, чем величины, засриксированные в эксперименте при мини
мальной внешней нагрузке (рис. 4).
Таким образом, изучение набухания дисперсных минералов в воде
при различных нагрузках на исследуемый образец позволяет опреде
лить его истинную величину набухания. Необходимым условием кор
ректного определения этой величины является подбор таких условий
прессования, которые обеспечивали бы максимально плотную упаковку
дисперсных частиц в исследуемом препарате.
Г. Овчаренко Ф. Д. Гидрофильность глин И глинистых мипералов.э-Киев: Изц-во АН
УССР, 1961.- 291 с.
2. Грунтоведение / Е. М. Сергеев. г. А. Голодковская, Р. с. Зиангиров и др.- М. :
Изл-во Моек. ун-та, 197].- 596 с.
3. Современные представления о механизме взаимодействия воды с глинами в про
цессс их набухания / Е. 1\1. Сергеев, Р. И. Злочевская, в. И. Дивисилова, Г. 11. Алек
сеенко.- В КВ.: Инженерно-геологические свойства глинистых пород и процессы в
НИХ.- Там ж е, 1972, с. 101-118.
4. Овчаренко Ф. Д., Ничипоренко С. П., Балицкая В. М. Об определении величины
набухания ГJlИП.- Коллоид. ЖУРП., 1962. 24, .N2 1, с. 55-57.
5. Паховчишин с. В., Кривлицкий Н. Н. Об определении величины набухания глини
стых МlIнера.пО8.- Укр. ХИМ. ЖУРИ., 1978, 44, N2 3, С. 263-264.
6. Киетер э. Г. Химическая обработка буровых растворов.- М. : Недра, ]972.- 392 С.
7. Городнов В. Д. Физико-химические методы предупреждения осложнений в буре
НИИ.- Там же, ]977.- 280 с.
8. Кильчицкий Л. y[.~ Усьяров О. г. ФИЗИКО-ХИМ;1ческнс основы формирования свойств
глинисгых пород.- Там же, 1981.- 179 с.
9. Использование степени набухания для характеристики качества сырья при произ
водстве адсорбентов на основе глинистых минералов / М. М. Куваева, А. А. Фирса
нов, Т. В. Гончарова и др.- Укр, хим, журн., 1979,45, ,N'Q 7, С. 613-616.
10. Васильев А. М. Основы современной методики и техники лабораторных опрелеле
ний физических свойств ГРУНТО8.- М. : Госстройизцат, 1953.- 82 с.
11. Жигаtl К. Ф., Яров А. Н. Об оценке набухаемости ГЛИН.- Нефть и газ, 1959. N~ 10,
C.13-18.
12. Злоневская Р. И., Дивисилоеа В. и. О взаимодействии глин с растворами электро
литов в процессе их набухания.- В КВ.: Связанная вода в дисперсных системах.
М. : Изд-во МОСК. ун-та, 1972, вып. 2, с. 43-65.
13. Тарасевич ю. Н., Овчареяко Ф. Д. Адсорбция на глинистых минсралах.- Киев:
Наук. думка, 1975.- 352 с.
14. Структурообразование в дисперсиях слоистых силикатов / с. п. Ничипоренко,
А. А. Папасевич, В. В. Минченко и др.- Там же, 1978.- 204 с.
15. Панасевич А. А.) Овчареяко Ф. П; Никизина Г. 1\-1. Влияние алкамона ОС-2 на во
доустойчивость лессового пылеватого суглинка.с- В кн.: Физико-химическая меха
ника н лиофильпость дисперсных систем.- Там ,ке, 1968, выл. 1, с. 198-203.
Институт коллоидной химии и химии воды
им. А. ·В. Думаиского АН УССР• Киев
удк 628.165:532.711
ПЕРЕНОС ВОДНЫХ РАСТВОРОВ САХАРОЗЫ
ЧЕРЕЗ ПОЛУПРОНИЦАЕМЫЕ МЕМБРАНЫ
Е. А. Цапюк, д. Д. Кучерук
Посгупила
14.07.82
Механизм переноса через полупроницаемые мембраны остается во мно
гом неясным, что в равной мере относится и к прямому осмосу - одно
му из наиболее распространенных в природе явлений, и к обратному
весьма перспективному методу обессоливания и очистки воды. Одним
из важнейших свойств полупроницаемых мембран является гидрофиль
ность их поверхности [1, 2]. Вода, локализованная у гидрофильных
центров дисперсной фазы, обладает пониженной растворяющей способ
ностью, обычно ее называют нерастворяющим объемом или связанной
водой. ПОСКОЛЬКУ поры в полупроницаемых мембранах очень малы (до
3 нм [3]), было высказано предположение, что наличие связанной
воды в них во многом определяет их свойства [4].
824 ~7КРАИНСКИй химичвскии ЖУРНАЛ, 1983, Т. 49, N~ 8
2о
о '---__......&.... -.1-._--'0
Рпс. 1. Зависимость задержки сахарозы (1, 2) и объ
емного потока (1"', 2') от се концентрации на мем
бране ~ТАl\'\-50 (1, 1') и динамической мембране из
желатины (2,2'). Р=6 МПа, Т=298 К.
Цель данной работы - исследовать полупроницаемые свойства же
латиновой и ацетилцеллюлозной ультрафильтрационной (УАМ-50)
мембран на примере обратноосмотической задержки сахарозы.
Сахароза, будучи практически неиuнизуемым в ШИРОКОМ интер
вале изменения рН веществом, не растворяется в связанной воде, в
связи с чем ее широко используют в качестве индикатора в индикатор
ном методе определения связанной воды [1]. С другой стороны, жела
тина и ацетат целлюлозы характеризуются высокой гидрофильностью
[ 1, 2], и оба эти вещества можно исполь- ..::.!O~~{iC
зовать для изготовления полупроницаемых J
мембран: первое - в виде динамически об
разованного гелеобразного слоя [5], вто
рое - в виде полимерной пленки (размер
пор в УАМ-50 4-5 нм). 80
В ка честве исходных испольэовали
растворы сахарозы с концентрацией 0,2:
0,6; 2; 6 и 20 О/О. Опыты проводили при
разных давлениях (1-IОМПа) и тем-
пературах (298-268 К). Методика обратноосмотических экспери
ментов описана ранее [6]. Концентрацию сахарозы определяли
интерферометрически при помощи ЛИР-2. Коэффициент за
держки сахарозы R рассчитывали по формуле R= (l-Сф/Со ) ·100 о/о,
где СО и СФ - концентрация сахарозы в исходном растворе и в фильт
рате, а объемный поток /v-через мембрану: Iv=V/S·t, где v
объем фильтрата, прошедшего через мембрану площадью S за время
t. Пористым основанием в опытах с динамической мембраной из жела
тины (ДМЖ) служил ультрафильтр УАМ-500, самостоятельно не за
держивающий сахарозу.
Влияние концентрации сахарозы на ее задержку и объемный ПОТОК
идентичны по характеру дЛЯ УАМ ..50 и ДМЖ (рис. 1). Объемный
поток снижается, а задержка возрастает по мере увеличения концент
рации сахарозы. Исходя из тонкопористой модели мембраны [7], мож
но ожидать снижения объемного потока но мере увеличения концент
рации сахарозы, поскольку при этом уменьшается движущая сила
процесса, характеризуемая членом ~Р-cr~П в уравнении потока:
(1)
где lp - коэффициент фильтрации; I1Р и Ы] - соответственно разности
гидростатического и осмотического давлений по обе стороны мембраны;
а - коэффициент «отражения» Ставермана [8]:
о = (t1P/~П)J ~O • (2)
v
Коэффициент отражения характеризует полупроницаемые свойства
мембраны в «чистом виде» - для идеальной полупроницаемой мембра
ны он равен единице.
Задержка сахарозы, казалось бы, также должна уменьшаться по
мере увеличения ее концентрации, поскольку в той же модели
(3)
R= l--exp[-/v(l-a)(d/P)]
l-aexp[-Iv(l-a) (d/P)] ,
где d - толщина мембраны; Р - коэффициент проницаемости раство
ренного вещества. Тем не менее это не так (рис. 1).
УI\РАИНСКИй химичвскии ЖУРНАЛ, 1983, Т. 49, .NQ 8 825
uднои ИЗ возможных причин такого поведения задержки может
быть увеличение коэффициента отражения мембраны, или же, другими
словами, приближение полупроницаемых свойств мембраны к идеаль
ным. Пренебрегая влиянием концентрационной поляризации, можно
дать физическую интерпретацию изменения задержки и объемного по
тока при повышении концентрации сахарозы. Допустим, с одной сторо
ны, что в мембране имеется связанная (нерастворяющая) вода и вода
с обычными свойствами. При малой концентрации сахарозы происходит
ее перенос через области, заполненные обычной водой. Повышение кон
центрации сахарозы приводит к тому, что соотношение конкурирующих
потоков воды и сахарозы смещается в сторону увеличения вклада в
общий перенос потока воды, поскольку нерастворяющий объем оста
ется тем же. В результате коэффициент отражения, а следовательно, и
задержка возрастает. С другой стороны, более вероятно, что в мембра
не осуществляется полислойное связывание воды, а ее растворяющая
способность увеличивается по мере удаления от гидрофильных центров
[9]. 1\ тому же сахароза является не идеальным, а реальным химиче
ским, частично гидратированным соединением [1]. Поэтому при повы
шении ее концентрации в результате увеличения разности химических
потенциалов (или так называемых осмотических сил [1]) в объеме
раствора и у поверхности мембраны сахароза все же проникает в слои
свяаанной воды, ухудшая полупроницаемыесвойства мембраны, то есть
действует в направлении, противоположноможидаемому, если исходить
нз идеальной нерастворимости сахарозы в связанной воде и фиксиро
ванного значения нерастворяющегообъема.
Роль нерастворяющего объема в механизме задержки можно экс
периментально исследовать также иным путем - изучить влияние дав
ления и температуры на свойства мембран. При постоянной концентра
ции индикатора (сахарозы) количество связанной воды возрастает с
пониженнем температуры [1, 1О]. Между связанной и объемной водой
существует равновесие, которое согласуется с принципом Ле-Шателье
JI сдвигается в сторону десорбции связанной воды при повышении тем
пературы и снижении давления [11].
Согласно экспериментальным данным (рис. 2, б), объемный по
ток возрастает при повышении давления, что обусловлено увеличением
движущей силы процесса (I1P-а~П). Однако по мере повышения кон
центрации сахарозы ВСС более существенным становится вклад второго
члена в выражении движущой силы, так как а возрастает в результате
улучшения полупроницаемых свойств мембраны за счет увеличения
РО.:1И связанной воды, возрастает также и Ы], Следовательно, чем выше
концентрация сахарозы, тем меньше влияние давления на объем
ный поток.
Более сложный характер зависимости задержки от давления (рис.
2, а) объясняется, по-видимому, отсутствием учета концентрационной
поляризашш. Как установлено ранее [12], при идентичных условиях
подачи исходного раствора, уровень концентрационной поляризации
опредсляется объемным потоком через мембрану: чем выше объемный
ПОТОК, тем больше конпсптрационная поляризация и тем меньше зна
чение наблюдаемой задержки. Поскольку объемный поток меняется
несколько раз в случае малых концентраций сахарозы (0,2 и 2 о/о) при
повышении давления, то II уменьшение наблюдаемой задержки (для
концентрации 0,2 о/о), и слабое ее увеличение (для концентрации 2 о/о)
может быть обусловлено именно этой причиной. Однозначную инфор
мацию дают кривые 3, 3' на рис. 2, поскольку поток практически не
меняется, а задержка существенно возрастает при повышении давления.
Таким образом, увеличение задержки при повышении давления обус
ловлсно, вероятнее всего, увеличением доли связанной воды в порах
мембраны .
..Аналогично можно объяснить И данные зависимости задержки
сахарозы и объемного потока от температуры (рис. 3). При повышении
температуры доля связанной воды в норах мембраны убывает, вслед-
826 УКРАИНСКИИ ХИ.\1ИЧЕСКИЙ Ж~'РНА.п, 1983, Т. 49, .N'!! 8
ствие чего объемный поток возрастает, а задержка падает. Умень
шение вязкости жидкости при повышении температуры также приво
дит к увеличению объемного потока. Плавный ХО,Н, зависимостей в ин
тервале температур 298-333 К претерпевает резкий излом при 333
338К. Аномалии в свойствах мембран при таких температурах были
отмечены ранее и объясняются переходом связанной воды в объемную
J~O т,к
2
8 f;I1Па
2
о .......... ....... _
320
О
Рис. 2. Влияние давления на задержку сахарозы мембраной J.-ТАЛ'1-50 (а) 11 на объем
ный поток через нсе (6) при колцснтрашш сахарозы в исходном растворе: 1t 1'-0,2;
2, 2' - 2,0; 3, 3' - 20 0/0. (Т= 298 К); 4' -- объемный поток чистой воды.
Рис. З. В ..лиянпо температуры на задержку сахарозы мембраной ~!A ...I\1-50 (а) 11 объемный
поток через нее (6) при концентрации сахарозы в исходном растворе: 1, 1'-0,2; 2.
2' -- 2,0; 3,3' - 20 0/0. Р=6 l\i1Па.
[13, 14]. Как видно из обратноосмотичсских данных (см. рис. 3), этот
переход приводит к скачкообразному снижению задержки сахарозы
.;1.0 нуля.
Таким образом, связанная вода играет весьма существенную роль
в механизме полупроницаемости. Зависимость ее содержания от тем
пературы или давления либо внедрение сахарозы в полислои связанной
БОДЫ при повышенин концентрации приводят к значительному измене
нию полупроницаемых свойств мембран.
1. ДУ;НQНС1\UЙ А. В. Лиофильносгь диспсрспых систем.с- Киев: ИЗД-ВО АН УССР,
1960.- 206 с.
2. Овчареяко Ф. Д. Исслсловапие механизма взаимодействия воды с повсрхностыо
тверлых тел.- Физико-химичсская мохаинка и лиофильпостъ дисперсных систем,
1979. вып. 1С с. 5-15.
3..Хеанг С. Т .. Каммермейер К. Мембранлыс процессы разлслепня.е- Л:l. : ХП\1ИЯ,
1981.-- 464 с .
..f. Дылнерский Ю. 1'/. Обратный осмос и ультрафП:lьтрация.- Там же, 1978.- 351 с.
5. к механиэми обратного осмоса 1Л. j\. Кульский, Д. Д. Кучерук, В. п. Бадеха,
Е. А. Цапюк.э-э Докл. ~~I-I УССР. Сер. Б, 1981. N2 3, с. 47-49.
6. Цапюк Е. А.) Бадеха В. П., Кичерчк Д. д. Влияпис заряда полупропипаемых мем
бран, приролы и коппептрации электролита па их обессоливающее действие при
обратном осутосС'.- Химия п технология волы, 1981, NQ 3, С. 47-49.
7. Spiegler К. 5., Кеает О. Тлеггпоаупаппсв of hyperfi1tration (reversc osmosis): cri
тсг!а for efficient гпегпогапсэ.с- Desa1ination, 1966, 1, N 3, р. 311-326.
8. Зюиеппап А. 1. Non-eqtl1ibritlnl thermodynamics of гпсгпогапс process.-- Тгапэ. Fa
raday Soc., 1952~ 48, N 2, р. 176--185.
9. Малсев В. Л. Состояние воды 13 растворах ОIfОПО.:1нмеров.- В КН.: Физпко-хнмпче
ские аспекты реакции ПОДНЫХ систем на физичсские возлсйсгвия. clТJ., 1979, с. 111
119.
10. Гранская Т. А., Скакун О. Г. Гидратация картофельного крахмала в зависимости
от темпсратуры.с- Коллоид. ЖУРН., 1937,3, N2 2, С. 117-120.
·.УКРАИНСКИЙ химичвскии ЖУРНАЛ, 1~}8З. т. 49, .N'!! 8 827
J г , I\урuленко U. ).1.. U теплоемкости связанной воды.- Там же, 1957, 19, .J\Q 5, с. 5~4
585.
12. Пап/о!\' Е. А., Бадеха В. П.~ Kytlepy.K Д. Д. Влияние размера мембранообразующих
частиц из крахмала и пор ацетилцсллюлозной подложки на свойства динамических
мсмбраll.- ХИМИЯ и технология воды, 1982, 4, N2 1, С. 10-13.
13. Возный [1. A.~ Чураев Н. В. Термоосмотический перенос воды через твердые мем
браны.- В КII.: Физика твердого тела. Киев : Наук. думка, 1975, с. 81-85.
14. Ершова Г. Ф., Зорин З. M.~ Чураев Н. В. Температурная зависимость толщины по
лпмолекулярных адсорбционных пленок волы на поверхности кварца.- Коллоид.
журн., 1975, 37, .N~ 1, с. 208-210.
Институт коллоидной химии и химии воды
им. А. в. Думаиского Ан ~·CCP, Киев
:УДК 537.29
ВЛИЯНИЕ ПРИРОДЫ РАСТВОРИТЕЛЯ
НА МОЛЯРНУЮ КОНСТАНТУ КЕРРА
В. В. Преждо, г. В. Тарасова, М. В. Хащина
Поступила
27.10.82
Большинство имеющихся в литературе данных о молярных константах
Керра (mК) получено путем измерений в разбавленных растворах
неполярных растворителей. Определенные таким образом mК зависят
от природы растворителя [1, 2], что объясняется взаимодействием
между молекулами растворенного вещества и растворителя (эффект
растворителя): Для количественной оценки эффекта растворителя был
предложен ряд эмпирических уравнений, связывающих mКр с макро
скопическими характеристиками среды - диэлектрической проницае
МаСТЬЮ и показателем преломления п.
n2-1
В работе [1] установлена зависимость mКр от ~2 + 2 . Экстраполиро-
ванне ЭТОЙ зависимости к n = 1 неплохо воспроизводит величины, получен-
mК ( f.1 ')2 82 f.t2
ные для газов. Согласно [3], mК р ~ -Р или г- ~ -;-, где ~p'
газ fl газ 2газ f.1 га з
IJ. гя з - дипольные моменты, измеренные в растворе и в газовой фазе ССОТ-
25
о
J
500 /01)0
Рис. 1. Зависимость nzKp (I~
//) и /).lnK=-=111Кга:з-/nКр (///,
/V) от гар/R6: Г, ///-серо
углерод; П, /V - бензол. На
рис. 1-4 арабские цифры со
ответствуют номерам раство
рите...лей в табл. 1.
ветственно. Эта зависимость является приближенной, поскольку может
быть справедлива ЛИШЬ дЛЯ соединений с относительно высоким ди
польным членом в2 и результирующим fJ., лежащим вдоль оси наиболь
шей поляризуемости, хотя теоретически и обоснована [4].
Однако ни одно из подобных уравнений не учитывает всех факто
ров, характеризующих неспецифическое влияние растворителя на моле
кулярные характеристики. Кроме того, с ИХ помощью нельзя ИЗУЧИТ!>
зависимость различных типов межмолекулярного взаимодействия от
свойств молекул растворителя и структуры раствора.
Существенную роль в определении mКр играет взаимная ориента
ция молекул растворенного вещества и растворителя вследствие дис
персионного, диполь-наведенныйдиполь, и диполь-дипольного взаимо-
828 УКРАИНСКИй ХИЛ,\ИЧЕСКИ1-1 ЖУРНАЛ, 1983, Т. 49. ,r..'g в
|