Очистка коллоидных растворов

Свежеприготовленные коллоидные растворы, в особенности, полученные методами химической конденсации, часто содержат значительные количества низкомолекулярных примесей. Эти примеси могут в значительной мере влиять на свойства и поведение коллоидных систем и во многих случаях вызывать нарушение их агрегативной устойчивости. В связи с этим появляется необходимость очистки коллоидных растворов от таких примесей, главным образом, от электролитов. Наиболее распространёнными методами очистки являются диализ и его разновидности – электродиализ и ультрафильтрация.

Диализ основан на неодинаковых скоростях диффузии коллоидных частиц и молекул (ионов) примесей сквозь полупроницаемые мембраны. Простейший прибор для очистки коллоидных растворов - диализатор - представляет собой сосуд, у которого вместо дна имеется широкое отверстие, затянутое какой-либо полупроницаемой мембраной, например, целлофаном, плавательным пузырём рыб, пленкой коллодия и т. п. Этот сосуд, в который помещается очищаемый коллоидный раствор, погружается в большую ёмкость, заполненную чистым растворителем (в случае гидрозолей - водой). Молекулы и ионы, способные проходить сквозь мембрану, диффундируют через неё в растворитель (воду), который в свою очередь под действием осмотических сил проникает внутрь диализатора, слегка разбавляя золь. Движущей силой диализа является градиент концентрации низкомолекулярной примеси по обе стороны мембраны. Малые по сравнению коллоидными частицами размеры пор мембраны препятствуют их выходу из диализатора.

Диализ в обычном диализаторе требует много времени (от нескольких дней до нескольких месяцев). Ускорить его можно различными путями: увеличением площади поверхности мембраны, перемешиванием золя, использованием проточной воды во внешнем сосуде и т. п. Ещё один способ ускорения очистки коллоидов - применение электродиализа, т. е. диализа под действием постоянного тока, проходящего между электродами, один из которых помещён во внутренний сосуд диализатора, а другой - во внешний.

Ультрафильтрация или, иначе, диализ под давлением, - это отделение дисперсной фазы от дисперсионной среды с низкомолекулярными примесями путём фильтрования коллоидных растворов через полупроницаемые мембраны. Обычно ультрафильтрацию проводят под давлением или создавая разрежение под полупроницаемым фильтром. Так как при ультрафильтрации золь теряет часть дисперсионной среды, её убыль восполняется добавлением чистого растворителя. Недостатком ультрафильтрации является трудность предотвращения полного удаления дисперсионной среды из золя, особенно при операциях с малыми объёмами.

Кроме мембранных методов разделения для очистки золей может быть применено ультрацентрифугирование. Этот метод, хотя и является достаточно сложным в аппаратурном оформлении, позволяет достаточно быстро и эффективно очистить даже очень малые объёмы золей. Под действием больших центробежных сил, во много раз превышающих гравитационные, коллоидные частицы собираются в нижней части центрифужной пробирки. Верхний слой дисперсионной среды, обеднённый коллоидными частицами, но содержащий ту же, что и до опыта, концентрацию низкомолекулярной примеси, осторожно отбирается микропипеткой. Остаток коллоидного раствора разбавляется до первоначального объёма чистой дисперсионной средой и в результате концентрация примеси уменьшается.

ГЛАВА 5

Дата добавления: 2014-01-04