Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - H. 37. 12 oktober 1954 - Permselektiva membraner, av Karl-Axel Meklersson
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
12 oktober 1954
867
större än trycktermen. Gregors behandling synes
därför vara en otillåtlig förenkling av problemen.
Ovanstående visar, att selektivitetsfaktorn
måste bestämmas experimentellt från fall till
fall och att svällningstrycken kan bli mycket
stora. Det senare måste noga beaktas vid
användning av membranerna. Snabb förflyttning av en
membran från en elektrolytlösning till en
annan med vitt skild koncentration kan orsaka
sprickbildning. Uttorkning av fuktiga
membra-ner, som är fast förankrade, och montering av
ofullständigt fuktade membraner i en stel
konstruktion kan medföra deras fullständiga
förstöring.
Permselektivitet och membranpotential
Då en permselektiv membran skiljer två
elek-trolytlösningar av olika koncentration, uppstår
en elektrisk potentialskillnad mellan de två
faserna. De första teorierna för denna
membranpotential och dess relation till de permselektiva
egenskaperna har utvecklats av Meyer och
Sievers37 samt Teorell37’58. Deras uttryck för
membranpotentialen vilar på grundantagandena:
membranen betraktas som en fas,
membranfasen; effekten av trycket på membranjämvikten
försummas; jonrörligheterna är konstanta i hela
membranfasen; vattentransporten genom
membranen försummas.
För två utspädda elektrolytlösningar av
envär-da joner med koncentrationerna och c2,
åtskilda av en permselektiv membran, härledde de
följande uttryck för membranpotentialen EM:
oi RT
E
M
ln
C2_
X2 Cr
ln
Cl
Xi + c
där
RT U. xx-æUcr
r ln-
t X2 — OJ LJ Cr
(5)
xi - Ve,2 + 4 Cl2, X2 = Ver2 + 4 C22
och U = (Uc - Ua)l(Uc + Ua) =
— (nc — na)r 4= {nc — na)s
F är Faradays konstant, nc och na överföringstal
för katjoner resp. anjoner, Uc och Ua dessas
rörlighet, r membranfas, s lösningsfas och cr
koncentrationen av i membranfasen bundna
laddade grupper; <0 är -f- 1 för anjonpermeabla
membran och — 1 för katjonpermeabla.
För mera koncentrerade lösningar kan
aktiviteterna ej sättas lika med koncentrationerna
utan individuella jonaktiviteter måste införas.
Om aktiviteterna (koncentrationerna) i
elektro-lytlösningarna är mycket högre än i
membranfasen, reduceras ekv. (5) till
Em = (nc — na)r ln — = (2 nc — l)r -=r ln — (6)
t C’2 t C 2
överföringstalen i membranfasen närmar sig i
detta fall dem i ytterlösningarna, och membran-
potentialen gränsskiktspotentialen mellan två
elektrolytlösningar.
Samma uttryck, som även kan härledas utan
att inbegripa de bundna laddningarnas
koncentrationer i membranfasen, gäller även för de fall,
då ytterkoncentrationerna är av samma
storleksordning eller lägre än
membrankoncentrationerna, men då är överföringstalen i membranfasen
vitt skilda från dem i ytterlösningarna.
För mycket låga koncentrationer i
ytterlösningarna övergår ekv. (5) till
_ C0/?r, C2
EM — — — ln —
F ci
(7)
Detta är det högsta värde, som
membranpotentialen kan ha. Det motsvarar ideal
permselektivitet, dvs. att antingen nc eller na är 1 i
membran-fasen.
Liknande ekvationer kan härledas för
poly-valenta elektrolyter, men uttrycken blir relativt
komplicerade41. De individuella jonaktiviteterna,
som borde användas i ekv. (6) — (7), är ej strikt
termodynamiskt bestämbara, varför man i
praktiken i stället har arbetat med
medeljonaktivi-teterna, som man satt i stället för de individuella
jonaktiviteterna (koncentrationerna) i
ekvationerna. Bonhoeffer32, Schlögl m.fl.45>46 har utbytt
koncentrationerna c±, c2 och cr i ekv. (5) mot
motsvarande medeljonaktiviteter för att få bättre
överensstämmelse med mätta värden på
membranpotentialen, då permselektiva
plastmembra-ner med hög koncentration av fixerade
laddningar undersöktes. Detta förfaringssätt är
teoretiskt mycket tvivelaktigt.
Nyligen har Scatchard43 behandlat
membranpotentialen med utgångspunkt från de generella
ekvationerna för den elektriska potentialen i en
elektrolytisk cell. Det skulle föra för långt att
presentera hans ekvationer här, men följande
slutsatser, som han dragit, är av intresse:
membranpotentialen lika litet som en
elektrodpotential kan uttryckas i bara
medeljonaktiviteter [jfr Bonhoeffers m.fl. behandling av ekv.
(5)];
den största felkällan i M—S—T-teorin är, när
den tillämpas på plastmembraner med hög
koncentration av bundna laddade grupper, att den
inte tar hänsyn till vattentransporten genom
membranerna;
transporten av väte- och hydroxyljoner kan
märkbart influera membranpotentialen, om
pH-intervallet är olämpligt eller lösningarna mycket
utspädda;
vid mätningar av membranpotentialen bör
ytterlösningarna röras kraftigt, ty annars
kommer diffusionen av joner och vatten genom
membranen att högst märkbart störa mätningarna.
Permselektiviteten beräknas i allmänhet med
ekv. (6) och (7) ur mätta värden på
membranpotentialen och kända aktiviteter i de lösningar,
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
