Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Биология -> Мулдер М. -> "Введение в мембранную технологию" -> 72

Введение в мембранную технологию - Мулдер М.

Мулдер М. Введение в мембранную технологию — М.: Мир, 1999. — 513 c.
Скачать (прямая ссылка): vvedenievmembramnuutehnologiu1999.djvu
Предыдущая << 1 .. 66 67 68 69 70 71 < 72 > 73 74 75 76 77 78 .. 182 >> Следующая

движущая сила = АХ/? [Н/моль] (V-1)
В мембранных процессах наибольшую роль играют две основные разности потенциалов: разность химических потенциалов (A/i) и разность электрических потенциалов (AF) (электрохимический потенциал есть сумма химического и электрического потенциалов). Другие возможные силы, такие, как магнитные поля, центробежные поля и гравитация, здесь рассматриваться не будут.
При пассивном транспорте компоненты или частицы переносятся от высокого потенциала к низкому потенциалу (рис. V-1). Движущей силой является градиент потенциала (дХ/дх). Вместо дифференциалов часто бывает удобнее использовать разности (дХ/дх « АХ/Ах). Средняя движущая сила (i^ave) равна разности потенциалов до и после мембраны, деленной на толщину мембраны:
Fave = -АХЦ (V-2)
В отсутствие внешних сил система достигнет равновесия, когда разность потенциалов станет равной нулю. То есть процессы после достижения равновесия здесь не существенны и поэтому рассматриваться не будут. После установления стационарного состояния, когда движущая сила сохраняется постоянной, будет возникать постоянный поток через мембрану. Между потоком (J) и движущей силой (X) существует отношение пропорциональности, т. е.
(поток J) — (коэффициент пропорциональности А) • (движущая сила X)
(V-3)
Примером такого линейного соотношения является закон Фика, который связывает массовый поток с разностью концентраций.
Рис. V-1. Пассивный транспорт вещества из фазы с высоким потенциалом (1) в фазу с низким потенциалом (5) через мембрану (5).
Вообще феноменологические уравнения являются уравнениями модели черного ящика, которая ничего нам не говорит о химической и физической природе мембраны или о связи транспорта со структурой мембраны. Коэффициент пропорциональности А показывает, как быстро компонент переносится через мембрану, или, другими словами, А есть мера сопротивления, оказываемого мембраной как диффузионной средой, когда данная сила действует на данный компонент.
Другой формой пассивного транспорта является «облегченный» транспорт, или «транспорт с помощью переносчика». В этом случае транспорт компонента через мембрану усиливается присутствием (подвижного) переносчика. Переносчик специфически взаимодействует с одним или несколькими компонентами исходной смеси, и дополнительный механизм (кроме свободной диффузии) приводит к повышению интенсивности транспорта. Иногда с помощью переносчика компоненты транспортируются против градиента их химического потенциала. В этих случаях транспорт протекает в виде прямотока или противотока. Это означает, что одновременно с переносом одного компонента под действием реальной движущей силы — градиента химического потенциала — переносится и другой компонент. Компоненты могут также транспортироваться против градиента их химического потенциала. Это возможно только при подведении к системе энергии, например с помощью химической реакции. Активный транспорт обнаруживается главным образом в мембранах живых клеток, где энергия поступает от АТФ. Очень специфичные и часто очень сложные переносчики обнаруживаются также в биологических системах. В этой книге будет рассматриваться только пассивный транспорт, а читатель, желающий получить больше информации по активному, транс-
Диффузионный перенос
А rTs)
->
А А
Облегченный транспорт (с переносчиком)
ПАССИВНЫМ ТРАНСПОРТ
Облегченный транспорт (с переносчиком)
АКТИВНЫМ ТРАНСПОРТ
Рис. V-2. Схема двух основных видов транспорта — пассивного транспорта и активного. Слева — пассивный транспорт с переносчиком, справа — активный транспорт с переносчиком. (С — переносчик, АС — комплекс растворенного вещества с переносчиком.)
порту, отсылается к книгам по биологическим мембранам (напри-мер, [1]).
Основные типы транспорта (кратко) представлены на рис. V-2. В случае многокомпонентных смесей потоки часто не могут быть описаны с помощью простых феноменологических уравнений, потому что движущие силы и потоки сопрягаются. На практике это означает, что перенос индивидуальных компонентов не протекает независимо друг от друга. Например, разность давлений до и после мембраны не только приводит к течению растворителя, но также ведет к возникновению массового потока и росту градиента концентрации растворенного вещества. В то же время градиент концентрации не только приводит к диффузионному переносу массы, но также ведет к созданию гидростатического давления.
Осмос — одно из явлений, которое является результатом сопряжения между разностью концентраций и гидростатическим давлением. Сопряжение также происходит с другими движущимися силами. Так, электроосмос возникает как результат сопряжения между разностью
электрических потенциалов и разностью гидростатических давлений. Такие сопряженные явления не могут быть описаны с помощью простейших линейных феноменологических уравнений, но лучше обсуждаются в терминах неравновесной термодинамики. В первой части этой главы мембранный транспорт описывается с помощью неравновесной термодинамики. Затем даны различные модели проницаемости, которые связывают структуру мембраны с транспортом.
Предыдущая << 1 .. 66 67 68 69 70 71 < 72 > 73 74 75 76 77 78 .. 182 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed