Ультрафильтрация – это продавливание золя под давлением через микропористую мембрану (ультрафильтр)

1. Ультрафильтрация – это продавливание золя под давлением через микропористую мембрану (ультрафильтр), которая пропускает молекулы дисперсионной среды и низкомолекулярных примесей, но задерживает частицы дисперсной фазы. Ее применяют для очистки золей от примесей и для концентрирования золей.

2. Найдем массу частиц, прошедших через счетное поле микроскопа:
M = C/V = 25*10-6/1,33*10-11 = 3,33*10-16 кг
Разделив общую массу частиц на количество частиц, определим массу одной частицы:
m = M/n = 3,33*10-16/50 = 6,65*10-18 кг
Объем частицы равен отношению ее массы к плотности:
V = m/ρ = 6,65*10-18/0,9*103 = 7,39*10-21 м3
Учитывая, что частица сферическая, ее объем равен:
V = 4/3πr3, откуда
r = (3V/4π)1/3 = 1,2*10-7 м

3. Скорость электрофореза связана с электрокинетическим потенциалом частицы уравнением Гельмгольца-Смолуховского:
U=ΣΣ0ξEfη,
где по условию:
Е = 100 В/м- напряженность поля
Σ = 81 – диэлектрическая проницаемость
η = 1∙10-3 Па∙с – вязкость среды
U = 2,2*10-5 м/с – линейная скорость частиц
f = 0,67 – коэффициент формы
Σ0=8,85∙10-12 – диэлектрическая проницаемость вакуума
Дзета-потенциал будет равен:
ξ=UfηΣΣ0E= 2,2*10-6*0,67*1*10-381*8,85*10-12*100 = 0,0206 В

4. Для графического определения константы коагуляции необходимо построить график в линеаризованных координатах ϑ0/ϑτ = f(τ).
Τ,с ϑτ∙10-14
ϑ0/ϑτ
0 2,69 1
120 2,25 1,198
240 2,02 1,33
420 1,69 1,59
600 1,47 1,83
900 1,36 1,98

Котангенс угла наклона полученной прямой соответствует времени половинной коагуляции:
θ = ctgα = 1/tgα = 1/0,0011 = 909 c
Согласно теории Смолуховского, константу коагуляции можно определить как константу скорости реакции второго порядка:
Kэксп. = 1/ϑ0 τ = 1/(2,69·1014*909) = 4,05·10-18
Определим теоретическую константу коагуляции:
Kтеор = 4RT/(3ηNa)
η=1*10-3Па·с
Т=293
Ктеор = 5,4·10-18
Константы имеют один порядок, что свидетельствует о том, что коагуляция является быстрой.

5. По условию связь молярной массы с характеристической вязкостью определяется уравнением Марка-Хаувинка заданными коэффициентами:
|η|=3,60·10-4M0,64, где |η|=1,8 м3/кг
Математически найдем из этого уравнения М:
1,8=3,6·10-4М0,64
М0,64=5000
М=6,02·105 г/моль

6. Уравнения Шишковского в общем виде:
σ=σ0-аln1+bC
Определим степень заполнения поверхностного слоя:
θ = bC/1+bC (уравнение Ленгмюра)
θ = 7,73*0,5/1+7,73*0,5 = 0,79
Определим предельную адсорбцию:
а = А∞RT, откуда
А∞ = a/RT = 12,5*10-3/8,314*273 = 5,5*10-6 моль/м2
Тогда величина адсорбции составит:
А = А∞* θ = 4,3*10-6 моль/м2

7. Ионный обмен – это обратимый процесс эквивалентного (стехиометрического) обмена ионами между раствором электролитов и твердым телом – ионитом. По знаку обмениваемых ионов иониты делят на катиониты и аниониты. Они состоят из каркаса (полимерной матрицы), который обладает определенным зарядом, и ионом, способным к обмену. Процесс ионного обмена включает следующие последовательные стадии: 1) движение адсорбированного иона к поверхности зерна адсорбента; 2) перемещение адсорбированного иона внутри зерна адсорбента; 3) собственно ионный обмен; 4) перемещение вытесняемого иона внутри зерна адсорбента; 5) переход вытесняемого иона от поверхности зерна адсорбента в раствор. 
Ионообменные свойства ионитов характеризуются некоторыми особенностями. Oни селективны, т.е. проявляются для определенных ионов и зависят от ряда условий, в том числе от рН среды. Ионообменная способность ионитов небезгранична. Она характеризуется емкостью, показывающей, какое число г-экв ионов может адсорбироваться на 1 кг сухого ионита. В связи со специфичностью свойств ионитов их ионообменную способность (емкость) определяют по отношению к 0,1 н раствору NaOH (для катионита) или 0,1 н раствора НСl (для анионита).

8.  На малых расстояниях между коллоидными частицами преобладают силы притяжения (“ближний минимум”). Если частицы сблизятся на такое расстояние, произойдет коагуляция. На средних расстояниях силы отталкивания больше сил притяжения, возникает энергетический максимум — потенциальный барьер, препятствующий слипанию частиц; высота барьера зависит от заряда поверхности и толщины диффузионного слоя, система устойчива.  На относительно больших расстояниях превалируют силы притяжения, образуя на кривой так называемый дальний минимум. Если дальний минимум достаточно глубок, то частицы при сближении не могут покинуть потенциальной ямы и остаются в равновесном состоянии на соответствующем расстоянии друг от друга, сохраняя свою индивидуальность. При большой концентрации дисперсной фазы может образоваться структурированная система, гель. Такое состояние отвечает обратимости коагуляции, возможен перевод системы в состояние золя (пептизация). 

9. Природа и концентрация в эмульсии стабилизатора существенно влияют на агрегативную устойчивость эмульсий. Эмульгатор, во-первых, адсорбируясь на границе раздела фаз, снижает поверхностное натяжение, что может приводить иногда даже к образованию равновесных коллоидных систем. Во-вторых, при наличии стабилизатора на границе раздела фаз между капельками возникают силы отталкивания. Природа эмульгатора определяет не только устойчивость, но и тип эмульсии: гидрофильные эмульгаторы стабилизируют прямые эмульсии (масло в воде), а липофильные – обратные (вода в масле).Это объясняется тем, что стабилизатор препятствует коалесценции только тогда, когда находится у поверхности капелек с наружной стороны, т.е. лучше растворяется в дисперсионной среде.
Соотношение между гидрофильной и липофильной частями молекулой ПАВ характеризуется величиной гидрофильно-липофильного баланся. Числа ГЛБ различных ПАВ вычисляются по специальным формулам как сумма групповых чисел или определены экспериментально. Чем больше в молекуле ПАВ превалирует гидрофильная часть над гидрофобной, иначе говоря, чем больше баланс сдвинут в сторону гидрофильности, тем выше число ГЛБ. Числа ГЛБ для всех известных ПАВ составляют шкалу («шкала Гриффина») от 1 до 40. Число 10 является приближенной границей между липофильными    и    гидрофильными    ПАВ.   

10. Белки, являясь природными полимерами, не образуют истинных растворов. Их растворы являются типичными коллоидными системами и обладают характерными для таких систем свойствами:
а) Рассеивание света вследствие дифракции на коллоидных частицах –опалесценция. Особенно это заметно при прохождении луча света через белковый раствор, когда виден светящийся конус (эффект Тиндаля).
б) Белковые растворы в отличие от истинных обладают малой скоростью диффузии.
в) Неспособность белковых частиц проникать через мембраны, поры которых меньше диаметра белков (полунепроницаемые мембраны). Это используется в диализе. Очистка белковых препаратов от посторонних примесей лежит в основе работы “искусственной почки” при лечении острой почечной недостаточности.
в) Создание онкотического давления, то есть перемещение воды в сторону более высокой концентрации белка, что проявляется, например, как формирование отеков при повышении проницаемости сосудистой стенки.
г) Высокая вязкость в результате сил сцепления между крупными молекулами, что проявляется, например, при образовании гелей и студней.
При всем этом водные растворы белков являются устойчивыми и равновесными, они со временем не выпадают в осадок (не коагулируют) и не требуют присутствия стабилизаторов.
Особенности электрофореза белков определяются их амфотерными свойствами, которые обусловлены наличием в их молекуле и кослотных (карбоксильных), и основных (аминных) групп. Заряд белковой макромолекулы зависит от рН раствора, в котором он находится, и может быть как положительным, так и отрицательным. Соответственно, в электрическом поле молекула может передвигаться как к катоду, так и к аноду в зависимости от условий проведения процесса. Знание изоэлектрических точек белковых молекул (значения рН, при котором молекула электронейтральна) позволяет отделять их друг от друга с помощью электрофореза.

grisha555 4.6

Менеджмент, Пищевая промышленность, Экономика, Медицина, Физическая культура, Психология- большой опыт написания работ в этом направлении. Что касается других направлений- опыт есть, но небольшой. Гарантирую высокое качество работ.

Нанять автора