Wykład 11. Membrany ciekłe i biopodobne. Opracowała dr Elżbieta Megiel

Transkrypt

1 Wykład 11 Membrany ciekłe i biopodobne Opracowała dr Elżbieta Megiel

2 Rodzaje membran ciekłych Faza donorowa f Faza akceptorowa s Membrany grubowarstwowe ( BLM ang. Bulk liquid membrane) Membrany ciekłe immolibilizowane (SLM ang. Supported liquid membrane) Nośnik polipropylen, polisulfon, octan celulozy, grubość m, porowatość 30% - 70%, średnica porów m Membrany ciekłe emulsyjne (ELM ang. Emulsion liquid membrane) 1968 Li

3

4 Niewielka objętość LM, Niewielka ilość drogich zwykle przenośników. Niewystarczająca stabilność wynikająca z wymywania się membrany z porów.

5 Konieczne jest dobranie odpowiedniego emulgatora, a do rozdzielenia demulgatora.

6 Podział membran Ciekłe bez przenośnika Ciekłe z rozpuszczonym przenośnikiem jonowym lipofilowy jon i zdolny do wymiany przeciwjon (tetrafenyloborany, pikryniany, długołańcuchowe estry kwasu fosforowego, długołańcuchowe kationy amoniowe) Ciekłe z przenośnikiem obojętnym (etery koronowe, kryptandy) Ciekłe z przenośnikiem o właściwościach zależnych od składu roztworów zewnętrznych

7 Charakterystyka porównawcza membran ciekłych Rodzaj membrany A m /V m m 2 m -3 V f /V m m 3 m -3 J m /V m Mol m -3 h -1 BLM SLM ELM

8 Mechanizm transportu i separacji w membranach ciekłych Model warstwowy opracowany na przykładzie BLM przez Reuscha i Cusslera w Transport substancji S z roztworu zasilającego (f) do odbierającego (s) składa się z następujących etapów: Dyfuzja przez warstwę graniczną w fazie wodnej f (współczynnik dyfuzji) Ekstrakcja na granicy faz s-membrana ciekła (współczynnik podziału) Dyfuzja przez warstwę graniczną po stronie f Transport konwekcyjny w strefie mieszania membrany Dyfuzja przez warstwę graniczną po stronie s Reekstrakcja na granicy faz membrana-s Dyfuzja przez warstwę graniczną w fazie wodnej s

9 Transport prosty (bierny) nieodwracalny po stronie roztworu odbierającego reakcja chem. i produkt nierozpuszczalny w membranie M. F. San Roman, E. Bringas, R. Ibanez, I. Ortiz, J. Chem. Technol. Biotechnol., 85, 2009, 2-10.

10 Tansport sprzężony współtransport S + + X - + C C(SX) C(SX) Przenośnik reaguje ze składnikami roztworu zasilającego np. kompleksowanie pary jonowej. S +, X - S +, X - C C-od ang. carrier - przenośnik

11 Transport sprzężony - przeciw transport S CS 2 S CS 1 S 1 C(S 1 ) S 1 S 2 CS 2 S 2

12 Transport ułatwiony C(S) Wykazuje cechy transportu przenośnikowego i transportu dyfuzyjnego, substancja S wnika do membrany w stanie wolnym oraz w postaci kompleksu z przenośnikiem S S C

13 Przenośniki w membranach ciekłych Etery koronowe - transport i separacja kationów metali jednowartościowych Związki fosforoorganiczne - transport i separacja metali dwu i wielowartościowych głównie Zn 2+ Hydroksyoksymy transport i separacja Cu(II) Aminy transport i separacja kwasów głownie karboksylowych

14

15 Zastosowanie LM Transport i separacji metali SLM Cu(II)/Fe(III) nośnik folia polipropylenowa, przenośnik hydroksyoksymy, współczynnik separacji Transport i separacja gazów SLM przenoszenie O 2, membrana mikroporowata nośnik octan celulozy, impregnowany hemoglobiną Transport i separacja kwasów karboksylowych SLM kwas cytrynowy, nośnik polipropylen przenośnik trilauryloamina

16 Usuwanie fenolu ze ścieków z wykorzystaniem ELM Faza donorowa Fenol w wodzie Roztwór s (odb) NaOH +fenolan Membrana Jako membrana olej silikonowy, Halwasch i wsp (1980) usuwanie 95% fenolu z rozcieńczonego roztworu (<1mM) w ciągu 12 minut.

17 Membrany biopodobne Dwuwarstwy 5 10 m Pęcherzyki pierwotne liposomy i liposomy (średnica 100 nm) nośniki środków kosmetycznych i leków, ale również przeciwciał, antygenów, kwasów nukleinowych, a nawet całych chromosomów.

18 Membrany biopodobne Transport aktywny w układzie jednak odległym od błon biologicznych Membrana z dichloroetanu, przenośnik ferrocen, askorbinian potasu (reduktor), roztwór odbierający żelazicyjanek potasu( utleniacz) ferrocen przenośnikiem elektronów, a jon pikrynianowy przenoszony był wbrew gradientowi stężeń Shinbo T, Sugiura m., Kamo W., Kobatake Y., J. Membr. Sci., 9, 1981, 1.