Диализ

д

ДИАЛИЗ, отделение веществ, находящихся в коллоидальном состоянии от примесей, веществ, образующих истинные растворы, при помощи полупроницаемой перепонки. Понятие диализа неразрывно связано, с одной стороны, с учением о коллоидах и, с другой, с именем основателя этого учения - Грема. В середине 19 в. Грем первый применил этот метод для разделения двух принципиально различных, как он полагал, категорий растворенных тел: кристаллоидов и коллоидов. Принцип метода Грема основан на законах диффузии. В отличие от свободной диффузии, встречаются такие условия диффузии, когда на пути диффундирующего вещества расположено препятствие в виде перегородки (мембраны), которая затрудняет его проникновение в раствор. Такой осложненный случай диффузии и есть диализ. Вообще говоря, всякая мембрана замедляет диффузию, но могут быть такие специальные мембраны (животные перепонки, пергамент, амилоидированная клетчатка, коллодий и другие), которые хотя и медленно, но все же пропускают через себя все «истинно», т. е. молекулярно, растворенные вещества (по Грему - кристаллоиды), но практически совсем не пропускают веществ, находящихся в коллоидном состоянии (по Грему - коллоидов). Поэтому диализ представляет собой один из основных и классических методов получения коллоидных растворов в чистом виде.

Приборы, в которых производится диализ, называются диализаторами. Наиболее простой диализатор, предложенный еще Гремом, употребляется до сих пор. Он состоит из стеклянного цилиндра, нижнее отверстие которого затягивается животной перепонкой или какой-либо другой мембраной. В него наливают коллоидный раствор, подлежащий очистке, т. е. содержащий примесь истинно растворенных веществ (кристаллоидов), и затем весь прибор опускают в более широкий сосуд с дистиллированной водой, которую несколько раз меняют. Кристаллоиды постепенно диффундируют в эту воду и удаляются вместе с ней, а коллоидный раствор остается в цилиндре. В таком элементарном виде прибор неудобен, так как диализ идет в нем чрезвычайно медленно: требуются недели, а иногда и месяцы для полной очистки коллоида. Поэтому стремления ученых были направлены к тому, чтобы сконструировать прибор, обеспечивающий возможно скорый диализ. Предпосылки для таких конструкций даются теорией диффузии.

Ускорить диффузию можно или путем увеличения поверхности мембраны, или путем увеличения градиента концентрации, т. е. падения концентрации кристаллоида по обе стороны мембраны, или, наконец, путем увеличения осмотического давления раствора. Последнее можно сделать (при заданной начальной концентрации) повышая температуру раствора. Все эти факторы и учитываются в большей или меньшей степени в новых конструкциях диализаторов. Поверхность мембраны увеличивают, придавая ей форму мешка или трубки (диализатор Кюне, фиг. 1).

Диализатор Кюне

В диализаторе Зигфрида быстрое падение концентрации поддерживается перемешиванием. Такого же эффекта достигают, постоянно сменяя воду (проточная система) в звездчатом диализаторе Жигмонди (фиг. 2), где В - эбонитовое кольцо, затянутое мембраной, накладывающееся на пластинку А.

Диализатор Жигмонди

В последнее время построены диализаторы, работающие при высокой температуре. Диализатор Нейде состоит из стакана, в котором золь нагревается до 70—90°. В стакан опущена пергаментная трубка, через которую все время протекает дистиллированная вода комнатной температуры. Здесь достигается не только повышение температуры, но, что еще важнее, высокий температурный градиент. Хорошо и удобно сконструирован «скорый диализатор» Гутбира. Внешний фаянсовый сосуд удобен тем, что хорошо противостоит всяким химическим воздействиям. Внутри его помещается вращающаяся «клетка», обтянутая пергаментной мембраной. Кроме того, имеется мешалка, вращающаяся в противоположном направлении. Этим достигается постоянная высокая разность концентраций по обе стороны мембраны. Через этот диализатор можно пропускать как холодную, так и горячую воду. Для технических целей употребляются диализаторы, построенные по типу фильтр-прессов; они состоят из деревянных рам, сообщающихся между собой каналами. Эти рамы затягиваются пергаментной бумагой в такой последовательности, что образуется ряд замкнутых камер, наполненных диализуемым веществом (например, мелассой), чередующихся с другим рядом камер, через которые пропускается горячая вода.

Механизм действия мембраны с первого взгляда кажется очень простым. Очевидно, поры мембраны д. б. достаточно велики, чтобы пропускать молекулы кристаллоида, и в то же время достаточно малы, чтобы задерживать гораздо более крупные коллоидные частицы. Однако ближайшее исследование вопроса показало, что процесс диализа усложняется еще влиянием других факторов. Коллоидные частицы м. б. и меньше, чем поры мембраны, и все же задерживаться ею. Это происходит, с одной стороны, благодаря адсорбции частиц стенками пор, а с другой - вследствие их коагуляции при соприкосновении с поверхностью мембраны. Поэтому выбор мембраны до некоторой степени связан с индивидуальными свойствами того или иного коллоида.

Диализ находит себе применение как в препаративно-технических, так и в некоторых других фабричных производствах. Особенно часто он применяется для приготовления различных коллоидных фармацевтических препаратов вроде гидрозоля окиси железа, альбуминатов железа и серебра и т. д. Далее, им пользуются для очистки ферментов, пепсина и многих растительных и животных вытяжек. В кожевенном производстве для приготовления дубильных экстрактов употребляются особые диффузоры, которые, хотя и не имеют полупроницаемых мембран, все же действуют на принципе диализа, т. к. сам дубильный материал является до некоторой степени полупроницаемой перегородкой. В некоторых случаях диализом пользуются для приготовления особенно чистых и специальных сортов желатины. Кроме того, следует также упомянуть об очистке мелассы с помощью диализа в сахарном производстве, хотя этот метод очистки постепенно выходит из практики. В последнее время диализ ускоряют применением больших давлений или электрического тока, но эти модификации диализа носят и особые названия - ультрафильтрация и электросмос.

Источник: Мартенс. Техническая энциклопедия. Том 6 - 1929 г.