Очистка дисперсных систем

Полученные дисперсные системы обычно очищают от примесных молекул или ионов. Очищают также и дисперсные системы естественного происхождения (латексы, сырую нефть, вакцины, сыворотки и др.). Среди методов очистки наиболее распространенным и важным является диализ, разработанный Грэмом.

Для этой цели подлежащий очистке коллоидный раствор наливают в сосуд, который отделен мембраной от другого сосуда с чистой дисперсионной средой. В качестве полупроницаемой  мембраны (проницаемой для молекул и ионов, но непроницаемой для частиц дисперсной фазы) применяют пергамент, целлофан, коллодий, керамические фильтры и другие тонкопористые материалы. В результате диффузии все растворимые молекулярные компоненты (не дисперсной фазы) удаляются через мембрану во внешний раствор. Необходимый градиент концентрации поддерживается путем смены внешнего раствора. Очистка диализом длится обычно несколько суток; а повышение температуры способствует ускорению процесса, вследствие увеличения скорости диффузии.

Нередко диализ сочетают с другим методом очистки коллоидных растворов — ультрафильтрацией через те же мембраны. Иначе говоря, диализ ведут при повышенном давлении во внутренней камере.

Примером сочетания диализа и ультрафильтрации является аппарат «искусственная почка». Аппарат оперативным путем подключают к системе кровообращения больного; кровь под давлением, создаваемым пульсирующим насосом (искусственное сердце), протекает в узком зазоре между двумя мембранами, омываемыми снаружи физиологическим раствором. Благодаря большой рабочей площади мембран (~ 1,5 м²) из крови сравнительно быстро (3-4 ч) удаляются шлаки — продукты обмена и распада тканей (мочевина, ионы калия и др.).

В тех случаях, когда примесями являются электролиты, диализ коллоидных растворов может быть значительно ускорен посредством наложения электрического поля. Этот процесс называется электродиализом.

Ультрафильтрация – диализ, проводимый под давлением. По существу она не является методом очистки золей, а лишь методом их концентрирования. Повышается концентрация только дисперсной фазы, состав же дисперсионной среды практически остается постоянным. Если затем полученный золь разбавить чистым растворителем до прежнего объема, то он будет содержать меньше низкомолекулярных веществ (но и стабилизирующих электролитов). Применяя фильтры различной пористости (при достаточной однородности «отверстий») можно разделять коллоиды на фракции по размерам частиц.

Коллоидные растворы и, в частности, растворы лиофобных коллоидов, очищенные и стабилизированные могут, несмотря на термодинамическую неустойчивость, существовать неопределенно долгое время. Растворы красного золя золота, приготовленные еще Фарадеем, до сих пор не подверглись никаким видимым изменениям. Эти данные позволяют считать, что коллоидные системы могут находиться в метастабильном равновесии.

10