2.1.3.2 Очистка колоїдних систем

Дуже часто при одержанні будь-яким методом колоїдних розчинів вони мають домішки електролітів і інших низькомолекулярних сполук. Також такі домішки можуть попадати з інших причин. Їх наявність значно зменшує стійкість золів і перешкоджає дослідженню фізико-хімічних властивостей цих систем. Домішки можна видалити, використовуючи різницю у розмірах частинок дисперсної фази і дисперсійного середовища, яке, в основному, утворене звичайними молекулами чи йонами. Такими методами і служать діаліз, електродіаліз, ультрафільтрація, електроультрафільтрація.

Діаліз (дифузійний аналіз) вперше запропонований Т.Гремом (1861) і ґрунтується на властивості напівпроникної мембрани пропускати йони чи молекули звичайних розмірів, але затримувати колоїдні частинки. Мембрани повинні мати високі селективні проникні властивості і бути міцними і стійкими до дії середовища. Їх виготовляють з полімерних матеріалів, металічної фольги, йонообмінних матеріалів. Найширше застосування у мембран на основі полімерів полістиролу, полівінілхлориду, ацетата целюлози, поліамідів тощо.

П ри діалізі систему, яка підлягає очищенню, відокремлюють напівпроникною перегородкою (мембраною) від дисперсійного середовища. Молекули та йони домішок дифундують крізь мембранну у розчинник, а частинки дисперсної фази залишаються в системі, яка очищається. Низькомолекулярні домішки, концентрація яких у золі вища, переходять крізь мембрану у розчинник-діалізат. Очищення відбувається доти , поки концентрація домішок у золі і діалізаті не вирівняється. Якщо безперервно змінювати розчинник у діалізаторі, то можна майже повністю відокремити домішки електролітів і інших низькомолекулярних сполук. Проте недоліком діалізу є тривалість процесу очищення. Для прискорення процесу очистки від електролітів застосовують е л е к т р о д і а л і з а т о р (рис. 2.2).

Електродіаліз часто проводять із двома йонообмінними мембранами (катіонітовою біля катода і аніонітовою біля анода). У цьому випадку із середнього відділення будуть відходити як катіони , так і аніони. Накладання електричного поля зумовлює напрямлене переміщення йонів до електродів з протилежним знаком, які розташовані за напівпроникною мембраною, що набагато прискорює процес очищення .

Фільтрація і ультрафільтрація – процес розділення суспензії за допомогою пористої перегородки (мембрани), через яку під тиском проходить рідинна фаза (фільтрат), а часточки суспензіі затримуються (осад). Перепад тиску може створюватися гідростатичним тиском шару суспензії (до 50 кПа), вакуумом (50-90кПа), чи тиском стисненого повітря (до 300кПа).

Ультрафільтрація від звичайного фільтрування відрізняється розміром пор мембрани: пори мембрани для ультрафільтрації не можуть перевищувати розмірів частинок золя. Перепади тисків при ультрафільтрації досягають 10³кПа і вищі .Ультрафільтрація може бути поєднана з електродіалізом −

Електроультрафільтрація. Завдяки цьому поєднанню значно прискорюється виділення солей із колоїдних розчинів.

Контрольні питання

1. За якими ознаками класифікують дисперсні системи?

2. Які системи називають монодисперсними? Де вони використовуються?

3. Вкажіть головні ознаки і приклади систем із різним ступенем дисперсності.

4. Охарактеризуйте дисперсні системи з газовим дисперсійним середовищем. Де їх застосовують?

5. Охарактеризуйте дисперсні системи з рідинним дисперсійним середовищем. Де їх застосовують?

6. Чи можуть бути дисперсні системи з твердим дисперсійним середовищем? Відповідь обґрунтуйте.

7. Як за характером взаємодії між частинками дисперсної фази і дисперсійним середовищем диференціюють дисперсні системи?

8. Які властивості вільнодисперних систем ? Дайте характеристику і наведіть приклади.

9. Що таке зв’язанодисперсні системи? Дайте характеристику і наведіть приклади.

10. Що спільного і відмінного між золями і гелями? Наведіть приклади і опишіть властивості.

11. Яке явище називають пептизацією? Опишіть суть явища і його види.

12. Яким дисперсним системам властиве явище синерезису і тіксотропії? Наведіть відповідні приклади.

13. Як поділяють дисперсні системи за топографічною ознакою?

14. Якими методами можливе одержання колоїдних розчинів?

15. Яка роль розчинів поверхнево-активних речовин при одержанні дисперсних систем диспергаційними способами?

16. Опишіть фізичні конденсаційні методи одержання колоїдних розчинів.

17. Які хімічні методи одержання колоїдних розчинів ви знаєте?

18.Які методи очистки дисперсних систем найчастіше використовуються?

19.Яка роль електричного поля при очищенні дисперсних систем?