Диффузия в гелях и студнях

Твёрдые структурные элементы пространственного каркаса гелей неспособны к диффузии, так же, как и макромолекулы ВМВ в студнях. Поэтому в данном случае речь идёт о диффузии низкомолекулярных веществ, растворённых в дисперсионной среде гелей и студней.

Изучение диффузии в студнях и гелях лекарственных соединений, солей, аминокислот и других веществ помогает понять фармакокинетические механизмы, особенности обмена веществ, а также других процессов, происходящих в живых организмах.

Диффузия молекул и ионов низкомолекулярных веществ в гелях зависит с одной стороны от природы и концентрации диффундирующего вещества, а с другой – от концентрации элементов каркаса геля и его структуры. В студнях, полученных из низкоконцентрированных растворов ВМВ, скорость диффузии веществ с малой молярной массой практически не отличается от её скорости в растворах. Например, диффузия NaCl в студне желатина или arap-arapa с концентрацией их до 2 % протекает с той же скоростью, что и в воде. Очень существенно, что внутри гелей и студней диффузия происходит без перемешивания, т. е. в «чистом» виде, без осложнений, вызванных конвекцией. Это обстоятельство позволяет по скорости продвижения внутри студня (геля) определять коэффициенты диффузиимногих низкомолекулярных веществ, которые совпадают с таковыми для жидких водных сред.

Более концентрированные связнодисперсные системы замедляют скорость диффузии молекул и ионов, в особенности крупных. Поэтому с помощью студней и гелей с заданными размерами ячеек пространственной структуры – «молекулярных сит»- можно даже сортировать молекулы диффундирующих веществ по размерам. На этой способности гелей задерживать очень крупные молекулы и замедлять диффузию менее крупных основан метод разделения веществ, называемый гель-фильтрацией или гель-хро­ма­то­графией.

На принципе гель-фильтрации, в частности, основана рекуперация растворителей. При прокачивании воздуха нефтеперерабатывающих, спиртовых заводов и других химических предприятий через молекулярные сита происходит задерживание молекул углеводородов, спирта, ацетона и других летучих жидкостей. В качестве молекулярных сит обычно используются природные цеолиты или синтетические материалы с подобной структурой, керамика и т. п. В результате рекуперации выбрасываемый в атмосферу в воздух значительной мере очищается. Задержанные растворители могут быть выделены из молекулярных сит, например, нагреванием с перегонкой, и возвращены в производство.

Дата добавления: 2014-01-04