Ультрафильтрация

Диализ и электродиализ

Явление диализа и электродиализа находят применение при очистке растительных вытяжек. Диализ основан на свойствах молекул полимеров, имеющих большие размеры, не проходить через полупроницаемые мембраны, в то время как вещества с меньшими размерами молекул проходят через них довольно свободно. Для диализа используют пленки желатина, целлофана, коллодия, нитроцеллюлозы. Процесс диализа протекает обычно довольно медленно, он ускоряется при повышении температуры, увеличении площади диализа и приложении электрического тока. В последнем случае наблюдается явление электродиализа, которому подвержены в основном вещества, распадающиеся на ионы.

Простейшая установка для электродиализа состоит из ванны, разделенной двумя полупроницаемыми перегородками на три отсека. В крайние отсеки опущены катод и анод, в средний отсек наливается диализуемая вытяжка. Катионы под действием электрического тока двигаются через полупроницаемые перегородки к аноду, анионы к катоду. В среднем отсеке остаются вещества, которые не проходят через полупроницаемые перегородки. В процессе работы периодически или непрерывно производится отвод вытяжки, растворов продиализованного вещества.

Электродиализ с ионообменными мембранами до настоящего времени не нашел широкого применения. Имеются лишь исследования, доказывающие возможность очистки технических полупродуктов, содержащих алкалоиды гиосциамин и сальсолин от высокомолекулярных неионизированных веществ методом электродиализа с гетерогенными мембранами МК-40 и гомогенными мембранами МК-1СС.

Исследования также показали, что происходящее в процессе электродиализа превращение катионитовых мембран в форму органического иона сопровождается сжатием ионообменных частиц гетерогенных мембран, нарушением их связи с ненабухшей основой мембран и равномерным сжатием всей гомогенной мембраны. В первом случае это приводит к микродеструкции мембраны и к значительному увеличению переноса растворителя вместе с недиссоциированными соединениями, что ограничивает возможности очистки. В случае применения гомогенных мембран микродиструкции при переходе в форму органического иона не происходит, поэтому гомогенные мембраны более перспективны для применения в процессе разделения природных полярных и неполярных органических веществ.

Метод ультрафильтрации заключается в разделении высокомолекулярных и низкомолекулярных соединений на селективных мембранах, способных пропускать низкомолекулярные соединения под действием давления 1-5 кг/см². Ультрафильтрация в 50-20 раз эффективнее гель-фильтрации и в 1000 раз эффективнее очистки с использованием фракционирования эталоном. Применение ультрафильтрации имеет еще ряд преимуществ: исключается денатурация белка, так как процесс идет без фазовых превращений при любой температуре; возможны одновременное концентрирование и очистка от минеральных и низкомолекулярных органических веществ; незначительные затраты энергии. Ультрафильтрационные установки отличаются простой конструкцией.

Недостатком ультрафильтрации является эмпирический подход к подбору мембран на определенной стадии выделения БАВ. Теоретически предсказать ультрафильтрационные свойства растворов сложного состава невозможно, так как мембраны обычно стандартизируют кислыми веществами с определенной массой. В нашей стране выпускают ультрафильтрационные ацетатцеллюлозные мембраны: УАМ 50м, УАМ 100м, УАМ 150м, УАМ 200м, УАМ 300м, УАМ 500м.

Технология ультрафильтрации следующая: суспензию под давлением пропускают через полупроницаемую мембрану с большим количеством пор мельчайшего диаметра (0,02-0,001 мкм), в результате чего коллоидные частицы задерживаются мембраной, а вода и содержащиеся в ней молекулы проходят сквозь стенки нитей и скапливаются интенсивный поток фильтрата. Активная часть мембраны – это поверхность, по которой проходит суспензия. Разделение фракций происходит именно на этой тонкой поверхности. Мембрана неоднородна по толщине, вследствие чего сопротивление течению жидкости по всей ее поверхности минимально.

Основные производители ультрафильтрационных установок – фирмы «Альфа-Лаваль» (Швеция), «Миллипор» (США), ДДС-РО (Дания), «Амикон» (Нидерланды), АИ-ОУВ, АИ-ОУП, УЛС-3, УКТ-40, УКФ-80 (Россия).

Дата добавления: 2014-01-04