Очистка коллоидных систем

Гидрофобные золи при образовании почти всегда загрязняются различными посторонними компонентами, чаще всего электролитами. Особенно загрязняются золи, в которые в избытке введен стабилизатор. Часто в системе присутствует исходный электролит.

Для получения устойчивых коллоидных растворов необходимо удалять из них мешающие низкомолекулярные примеси. Рассмотрим кратко основные методы очистки золей: диализ, электродиализ, ультрафильтрацию.

Рис. 21.3 Схема диализатора

Диализ – это процесс очистки коллоидных растворов от примесей, способных проникать через полупроницаемые мембраны. Этот метод, предложенный Грэмом, является простым и доступным. Основан на способности примесных ионов и молекул малых размеров свободно проникать через полупроницаемые мембраны, тогда как крупные коллоидные частицы такой способностью не обладают. Полупроницаемыми являются различные растительные, животные и искусственные мембраны; их можно приготовить из пергамента, бычьего, свиного и рыбьего пузыря, из целлофана и т. д.

Диализ ускоряется:

а) увеличением поверхности очищаемого коллоидного раствора;

б) уменьшением слоя диализируемой жидкости;

в) частой сменой внешней жидкости;

г) нагреванием коллоидного раствора.

Для ускорения процесса диализа было предложено использовать электрический ток.

Электродиализ – это ускоренный процесс диализа с применением электрического тока. В электродиализаторах различных типов имеются три камеры с внутренними стенками из полупроницаемых мембран (рис. 21.3).

Рис.21.4 Схема электродиализатора

В среднюю камеру наливают очищаемый коллоидный раствор, а во внешние камеры растворитель – проточную воду. Во внешних камерах находятся электроды, на которые подается напряжение постоянного тока. При падении потенциала 20-50 в/см и более происходит направленное движение ионов к соответствующим электродам. Так как ионы свободно проходят через полупроницаемую перегородку, а коллоидные частицы не проходят, золь постепенно очищается от примесей электролитов. Продолжительность электродиализа измеряется часами и минутами, причем затраты растворителя сведены до минимума.

Электродиализ применяют в лабораторных исследованиях, в технике, биохимии, медицине, в пищевой промышленности, (например, для удаления из молочной сыворотки солей.) Очищенная сыворотка используется для получения продуктов питания.

Рис. 21.5 Ультрафильтр

Ультрафильтрация – это фильтрование комплексного раствора через полупроницаемые мембраны под вакуумом или под давлением. Поскольку через поры обычной фильтровальной бумаги (от 1,5 до 5мн) коллоидные частицы проходят легко, при ультрафильтрации пользуются специальными фильтрами (целлофаном или фильтровальной бумагой, пропитанной каллодием). Методом ультрафильтрации можно производить концентрирование золей, что позволяет избежать выпаривания, например, для тех соединений, которые не выдерживают высоких температур. Применяя мембраны с определенной степенью пористости, можно в известной степени произвести разделение коллоидных частиц по монодисперсным фракциям и приближенно определить их размеры. Этим методом впервые были определены размеры ряда вирусов и бактериофагов. Иногда в практике применяют комплексный метод ультрафильтрации в сочетании с электродиализом (метод электроультрафильтрации), который по скорости выполнения превосходит метод электродиализа.

Дата добавления: 2014-01-07