4.2. Методы очистки коллоидных растворов

При любом способе получения коллоидные растворы оказываются загрязненными примесями истинно раство­ренных веществ (примеси в исходных материалах, избы­ток стабилизаторов, продукты химической конденсации). Примеси электролитов сильно понижают устойчивость золей. Поэтому после получения их очищают. Очистка производится методами диализа, электродиализа, ультрафильтрации. Указанные методы основаны на применении по­лупроницаемых мембран, легко пропускающих молекулы и ионы и задерживающих коллоидные частицы.

4.2.1. Диализ

Диализ был разработан Грэмом в 1861 г. Колло­идный раствор, подлежащий очистке, наливают в сосуд, который отделен полупроницаемой мембраной от другого сосуда с чистой дисперсионной средой. В качестве полу­проницаемой (т. е. проницаемой для молекул и ионов, но непроницаемой для частиц дисперсной фазы) мембраны применяют пергамент, целлофан, коллодий, керамиче­ские фильтры и другие тонкопористые материалы. В ре­зультате диффузии низкомолекулярные примеси перехо­дят во внешний раствор.

В настоящее время существует много усовершенство­ванных конструкций диализаторов, обеспечивающих бо­лее быстрый процесс очистки. Интенсификация диализа достигается:

• увеличением поверхности мембран;

• уменьшением слоя очищаемой жидкости;

• частотой или непрерывной сменой внешней жидкости;

• повышением температуры (ускорение диффузии).

4.2.2. Электродиализ

Электродиализ обусловлен миграцией ионов через мембрану под действием приложенной разности потенциалов порядка 40 В/см. Предложено много конструкций электродиализаторов. Схема относительно простого электродиализатора, применявшегося Паули, приведена на рис. 4.1.

Рис. 4.1. Схема электродиализатора

Диализатор состоит из трех стеклянных камер, разде­ленных полупроницаемыми перегородками. В боковых камерах установлены электроды, на которые от внешнего источника постоянного тока подается разность потенциа­лов. В боковых камерах находится дистиллированная вода, которая непрерывно сменяется. Очищаемый золь, нахо­дящийся в средней камере, перемешивается мешалкой.

4.2.3. Ультрафильтрация

Ультрафильтрацией называется диализ, проводимый под давлением во внутренней камере. По существу, ульт­рафильтрация является не методом очистки золей, а лишь методом их концентрирования.

Применяя для ультрафильтров мембраны с определенной пористостью, можно в известной мере разделить по размерам коллоидные частицы и одновременно прибли­женно определить их размеры. Этим способом были опре­делены размеры частиц ряда вирусов и бактериофагов.

4.2.4. Обратный осмос

При фильтрации растворов под давлением через мембраны с еще более тонкими порами, например, ацетатцеллюлозные (см), происходит задержка не только дисперсных частиц, но и молекул и ионов в растворах электролитов. Этот процесс, называемыйгиперфильтрацией или обратным осмосом, широко применяется в настоящее время для очистки природных и технических вод.

Принцип обратного осмоса представлен на рис. 4.2.

Рис. 4.2. Обратный осмос

В цилиндре (1) под поршнем (2) находится очищаемый раствор, который с помощью полупроницаемой мембраны (3) отделен от чистой воды (4). При отсутствии внешнего давления происходил бы обычный осмос – чистая вода проникала бы через мембрану в неочищенный раствор. Если внешнее давление на поршень больше осмотического, происходит обратный осмос – переход воды из очищаемого раствора в чистую воду. Растворенные примеси концентрируются в пространстве S.

Изучив тему «Лиофобные золи», вы должны знать:

• что такое лиофобные золи (коллоидные растворы);

• сущность методов получения коллоидных растворов;

• основные методы очистки коллоидных растворов.