Адсорбція на границі тверде тіло-газ

Адсорбція газів на твердому тілі є найпростішим випадком адсорбції, тому що система газ-тверде тіло складається із усього двох компонентів. Адсорбція газу твердим тілом особливо важлива для теоретичного розгляду явища адсорбції.

Адсорбція газів і пару широко застосовується для витягу окремих компонентів з газових сумішей і для повного поділу сумішей. Зелінський уперше запропонував використовувати активні вугілля для поглинання отруйних газів.

На практиці як адсорбенти, призначені для витягу, розрідження і очищення речовин застосовують спеціально синтезовані високопористі тіла. Найбільш широке застосування знаходять активні вугілля, силікагелі, цеоліти.

Утримання газів і пару пористими тілами, тобто їхня адсорбційна здатність залежить як від природи взаємодіючих тіл, так і від структури пористого тіла.

Капілярна конденсація обумовлена наявністю в адсорбенту дрібних пор. Вона може проявлятися при певному ступені заповнення адсорбенту або при певнім значенні тиску пари. До цього моменту поверхнева енергія адсорбенту практично повністю скомпенсована в результаті полімолекулярної адсорбції, а мікропори заповнені адсорбентом.

ФІЗИКО-ХІМІЧНІ ОСНОВИ АДСОРБЦІЙНОЇ ТЕРАПІЇ (ГЕМОСОРБЦІЯ, ПЛАЗМОСОРБЦІЯ, ЛІМФОСОРБЦІЯ, ЕНТЕРОСОРБЦІЯ, АПЛІКАЦІЙНА ТЕРАПІЯ). ІМУНОСОРБЕНТИ.

Фізичні методи детоксикації організму - механічне видалення з організму токсичних речовин за допомогою очищення шкіри, слизових оболонок і крові збагачені сучасними методиками, такими, як сорбційними - гемосорбція, ентеросорбція, лімфосорбції, плазмосорбція,

Гемосорбція (від грец. Haema кров + лат. Sorbere поглинати) - метод лікування, спрямований на видалення з крові різних токсичних продуктів і регуляцію гемостазу шляхом контакту крові з сорбентом поза організмом. Це різновид процесу сорбції, при якому частинки поглинається речовини і поглиначі вступають в хімічні взаємодії. Гемосорбція - метод внепочечного очищення крові від токсичних речовин шляхом адсорбції отрути на поверхні сорбенту. У якості сорбентів використовують активоване вугілля (гемокарбоперфузія) або іонообмінні смоли, призначені для очищення крові від певних груп хімічних речовин.

Показанням до гемосорбції є багато гострі отруєння лікарськими препаратами (барбітуратами, еленіум, ноксироном) і хімічними отрутами (хлоровані вуглеводнями, фосфорорганічними сполуками); гострі ураження печінки, що протікають з вираженою інтоксикацією, особливо в стадії прекоми і коми. Крім того, гемосорбція як додатковий метод лікування може бути застосована у хворих на системний червоний вовчак, холодової кропив'янкою, псоріаз, харчової поліаллергія, бронхіальною астмою, сімейною гіперліпідемією (холестерінеміі).

Пристрій для гемосорбції являє собою заповнену сорбентом колонку, яку приєднують за допомогою трубчастих магістралей до судинах пацієнта. Кров по системі трубчастих магістралей прокачується за допомогою насоса через колонку. Для попередження повітряної емболії в трубчастих магістралях є розширення - бульбашкові камери, в яких рух крові сповільнюється і відбувається відділення бульбашок повітря. У бульбашкові камери вбудовані відводи для підключення манометрів, що вимірюють тиск крові в трубчастих магістралях до і після проходження колонки з сорбентом, що необхідно для виявлення можливого згортання крові в колонці. Всі приналежності для Г. випускають стерильними, готовими для негайного використання.

Плазмосорбція очищення плазми шляхом перфузії її через колонку з сорбентом. Для цього колонку або включають у систему безперервного плазмаферезу, або пропускають через колонку плазму, забрану при порційному плазмаферезі, й після очищення повертають її хворому внутрішньовенно.

Лімфосорбція очищення лімфи шляхом перфузії через колонку з сорбентом. Оперативно створюють зовнішній дренаж грудної протоки, з якої збирають від 200 до 5000 мл лімфи на добу. В міру надходження зібрану лімфу перфузують через колонку з сорбентом, очищену повертають внутрішньовенно.

Энтеросорбция - метод, основанный на связывании и выведе­нии из желудочно-кишечного тракта с лечебной или профилакти­ческой целью эндогенных и экзогенных веществ, надмолекуляр­ных структур и клеток.

Энтеросорбция относится к неинвазивным экстракорпоральным методам детоксикации и метаболической, и иммунологической коррекции, в процессе проведения которой не осуществляется прямой контакт сорбента с кровью.

Энтеросорбция как метод эфферентной терапии базируется на известном в физиологии феномене поддержания постоянства среды ЖКТ, суть которого заключается в том, что независимо от характера потребляемой пищи состав химуса сохраняется более или менее постоянным в отношении содержания основных компонентов (воды, электролитов, углeводов, жиров). Это постоянство обеспечивается за счет всасывания в кровь или лимфу и выделения в просвет кишки различных ингридиентов.

Біоспецифічні селективні імуносорбенти. Б іоспецифічна сорбція широко застосовується як компонент у комплексній терапії багатьох захворювань, у патогенезі яких важливу роль відіграє гіперпродукція та нагромадження патогенетично важливих субстанцій. У зв’язку з цим синтезована велика кількість біоспецифічних сорбентів, які здатні вилучати із крові конкретні білки, пептиди, ліпіди та їх похідні. Імуносорбенти умовно поділяють на 3 класи: неселективні, напівселективні та селективні. Неселективні зв’язують різні білки, серед яких є й такі, що не беруть участі в патогенезі імунологічних порушень. Напівселективні імуносорбенти мають спорідненість із специфічними класами білків, які беруть участь в імунопатологічних процесах. Селективні сорбенти прицільно зв’язують субстанції, що утворюються при первинній імунній відповіді, або інші імунореактанти. Окрему групу біоспецифічних селективних імуносорбентів становлять сорбенти, у яких лігандом є дезоксирибонуклеїнова кислота (ДНК). Ці сорбенти ефективно та вибірково вилучають із циркуляції анти-ДНК антитіла, антитіла проти кардіоліпіну, циркулюючі імунні комплекси. Відомо, що в патогенезі імунозалежних захворювань значну роль відіграють антитіла проти ДНК, які вперше були виявлені в сироватці крові хворих на системний червоний вовчак та описані в 1957 році. Ці антитіла мають прогностичне значення, тому що існує прямий зв’язок між їх наявністю та ушкодженням тканин, особливо нирок. Також вони вважаються надійними маркерами хвороби, оскільки часто виявляються заздалегідь до розвитку імунопатологічного процесу.

АДСОРБЦІЯ ЕЛЕКТРОЛІТІВ: ВИБІРКОВА ТА ЙОНООБМІННА. ПРАВИЛО ПАНЕТА—ФАЯНСА. ЙОНООБМІННИКИ ПРИРОДНІ ТА СИНТЕТИЧНІ. РОЛЬ АДСОРБЦІЇ ТА ЙОННОГО ОБМІНУ В ПРОЦЕСАХ ЖИТТЄДІЯЛЬНОСТІ РОСЛИННИХ І ТВАРИННИХ ОРГАНІЗМІВ.

ХРОМАТОГРАФІЯ. КЛАСИФІКАЦІЯ ХРОМАТОГРАФІЧНИХ МЕТОДІВ АНАЛІЗУ ЗА ОЗНАКОЮ АГРЕГАТНОГО СТАНУ ФАЗ, ТЕХНІКИ ВИКОНАННЯ ТА МЕХАНІЗМУ РОЗ­ПОДІЛУ. ЗАСТОСУВАННЯ ХРОМАТОГРАФІЇ В БІОЛОГІЇ ТА МЕДИЦИНІ.

Закономірності адсорбції сильних електролітів мають деякі особливості.

Адсорбція електролітів рідко має молекулярний характер (еквівалентна адсорбція катіонів та аніонів), як правило, вона вибіркова. Іони (катіони або аніони), вибірково адсорбовані твердою поверхнею, надають їй певного електричного заряду. Внаслідок електростатичного притяжіння, іони протилежного знаку утворюють другий електричний шар. Будова подвійного електричного шару більш детально розглянута далі.

Адсорбція іонів залежить від їх заряду, розмірів та здатності до сольватації (гідратації). Чим вища валентність іона, тим в більшій мірі він адсорбується. Адсорбція іонів однакової валентності буде тим більша, чим більше його радіус (звідси, більша поляризація і менша гідратація). Адсорбційна здатність зростає в ряду іонів, утворених елементами І групи періодичної системи:

Li⁺ < Na⁺ < К⁺ < Rb⁺ < Cs⁺.

Двовалентні катіони стоять в аналогічному ряду:

Mg²⁺< Ca²⁺ <Si^-2+ <Ва²⁺.

Адсорбційна здатність одновалентних аніонів збільшується в ряду:

С1^- < Вг^- < NO^з- < І^- < NCS^-.

Важливу роль для колоїдної хімії, зокрема для встановлення будови міцели гідрофобного золю, відіграли дослідження адсорбції іонів на поверхні кристалу, до складу якого входять іони тієї ж природи. В такому разі адсорбцію розглядають як добудову кристалічної решітки адсорбованим іоном.

Панет та Фаянс сформулювали правило, згідно з яким кристали добудовуються лише тими іонами або атомами, які входять до їх складу. Наприклад, на поверхні кристалів AgCl, внесених у розчин AgNO₃, будуть адсорбуватися іони срібла. Добудовувати кристалічну решітку здатні не тільки ті іони, що входять до складу решітки, але й ізоморфні з ними, а також атомні групи, близькі до атомних груп, які містяться на поверхні.

Якщо в контакт з адсорбентом, на поверхні якого вже адсорбовані іони електроліту, привести інший електроліт, то, як правило, відбувається обмін іонами між поверхнею адсорбенту і розчином (або іонообмінна адсорбція). До обміну здатні також іони, які утворюються із самого адсорбенту в результаті дисоціації його молекул. Такі тверді речовини, здатні до іонного обміну, називають іонообмінниками або іонітами.

Іоніти мають структуру у формі каркасу (матриці), «зшитого» ковалентними зв'язками. Матриця має позитивний або негативний заряд, який компенсують протилежно заряджені рухомі іони — протиіони. Вони й можуть замінятися на інші іони з зарядом того ж знаку. Каркас грає роль полііону і зумовлює нерозчинність іоніту в розчинниках. Систему зафіксовані іони — рухомі протиіони прийнято називати обмінним комплексом

Іоніти класифікують за різними ознаками:

а ) за походженням — на природні та синтетичні;

б ) за складом — на неорганічні та органічні;

в) за знаком заряду обмінюваних іонів -на катіоніти, аніоніти та амфоліти. Останні в залежності від умов здатні до обміну як катіонів, так і аніонів.

До основних властивостей іонітів, що визначають їх якість як сорбентів, належать ємність, кислотно-основні властивості, селективність, набухання, хімічна стійкість та механічна міцність.

Хроматография — физико-химический метод разделения компонентов жидких или газообразных смесей, основанный на распределении их между двумя несмешивающимися фазами, одна из которых неподвижна (стационарна), другая — подвижна и непрерывно протекает через неподвижную фазу.

Различают аналитическую Х., используемую для анализа состава сложных смесей, и препаративную Х., применяемую для выделения индивидуальных веществ. Хроматографические методы используются для разделения жидких и газообразных, органических и неорганических соединений различного состава в широком интервале концентраций. График изменения концентрации растворенного вещества на выходе из хроматографической системы называется хроматограммой. Неподвижной фазой в некоторых случаях является тонко измельченное или гранулированно-твердое вещество, помещенное в узкую стеклянную или металлическую трубку (колонку), подвижную фазу пропускают через колонку под давлением (колоночная Х.). В других случаях неподвижной фазой может быть измельченное сорбирующее твердое вещество (например, силикагель), нанесенное тонким слоем на стеклянную пластинку (тонкослойная Х.), или специальная хроматографическая бумага (хроматография на бумаге).

Тонкошарова хроматографія Аналітична Тонкошарова хроматографія широко застосовується в органічній хімії для поточного аналізу сумішей (сумарний час експерименту 2-10хв). Нерухомою фазою служить силікагель нанесений на пластинку (найчастіше товсту алюмінієву фольгу). Як рухому фазу застосовують органічні розчинник.

Набір гептан<етилацетат<метанол дозволяє елюювати більшість сполук. Часто також застосовують етер та хлороформ.

Тонкошарова хроматографія можлива й в препарати

Колонкова хроматографія

Один з основних спосіб очистки органічних речовин в сучасній синтетичній практиці. Силікагелем набивають скляну колонку завтовшки 5-50мм. Зверху наносять малу кількість концентрованого р-ну суміші, а потім починають елюювання аналізуючи час від часу розчин, що виходить через малий отвір знизу колонки.

HPLC (ВЕРХ, ВисокоЕфективна Рідинна Хроматографія) використовує прикладання зовнішнього тиску для прискорення проходження рідини через колонку. Це дозволяє застосовувати наповнювач з часточками меншого розміру й прискорює розділення. Препаративні хроматографи для розділення органічних речовин працюють при тиску порядку 100-600 бар з металевими колонками діаметром 0.5-4.6 мм (найчастіше використовують диаметром 2.1 та 4.0 - 4.6 мм) та довжиною 15-300 мм. Як нерухому фазу застосовують ліпофільно-модифікований силікагель (оберненофазна хроматографія), тоді як рухомою фазою слугують суміші води та органічного розчинника (найчастіше ацетонітрилу). ВЕРХ застосовують як для аналізу, так і для розділення сумішей. Типовий час експерименту 2-30хв.

Афінна хроматографія

Для розділення біологічних зразків часто застосовують модифікування нерухомої фази речовиною, що вибірково зв'язується з сполукою, що цікавить експериментатора. Так, наприклад очистка антитіл може проводитись на колонках з сефарози модифікованої протеїном.

Дата добавления: 2014-01-07