Методы очистки коллоидных систем

Как уже указывалось выше, получение коллоидных систем тем или иным методом (особенно с помощью химической конденсации) проводят в избытке одного из реагентов. По этой причине в образовавшихся золях обычно присутствуют избыточные ионы и другие низкомолекулярные вещества. Для получения устойчивых систем и для изучения их свойств золи подвергают очистке.

Очистку коллоидных растворов обычно проводят либо с помощью диализа, либо — ультрафильтрации.

Диализ — метод очистки золей с помощью полупроницаемой мембраны, которая способна пропускать через себя ионы и низкомолекулярные вещества, но не коллоидные частицы. Прибор для очистки коллоидов называют диализатором. Схематически его конструкция представляет собой сосуд с золем, помещенный в емкость с проточным, чистым растворителем. При этом золь отделен от растворителя полупроницаемой мембраной. Молекулы и ионы, способные проникать через мембрану, диффундируют в растворитель и вместе с ним уносятся из системы. В сосуде же при этом остается очищенный золь.

Недостатком метода является длительность процесса очистки (недели, месяцы).

Электродиализ — это процесс диализа, ускоренный внешним электрическим полем. Простейший электр о диализатор представляет собой сосуд, разделенный двумя мембранами на три камеры. В среднюю камеру наливают подлежащий очистке коллоидный раствор. В боковых камерах помещены электроды от источника постоянного тока и обеспечивается проток чистого растворителя (обычно воды). Под действием электрического поля происходит перенос катионов из средней камеры в катодную камеру, а анионов — в анодную. Таким путем золь в средней камере может быть очищен от растворенных солей в течение довольно короткого времени (минуты, часы).

Ультрафильтрация — очистка дисперсных систем фильтрованием их через полупроницаемую мембрану, пропускающую дисперсионную среду с низкомолекулярными примесями и задерживающую частицы дисперсной фазы или макромолекулы. Для ускорения процесса ультрафильтрацию проводят при перепаде давления по обе стороны мембраны: под разряжением (вакуумом) или при повышенном давлении. Вакуум создают, откачивая воздух из сосуда, расположенного под фильтром; повышенное давление — нагнетанием воздуха в сосуд, расположенный над фильтром. Для предотвращения разрыва мембраны ее помещают на твердую пористую подложку. Ультрафильтрация — более оперативный и эффективный метод очистки коллоидных систем от низкомолекулярных соединений, чем диализ.

Ультрафильтрация может применяться в сочетании с электродиализом {электроулътрафилътрация), благодаря чему значительно ускоряется удаление ионов из коллоидных растворов.

В качестве мембраны при ультрафильтрации применяют специальные фильтры (целлофан, пергамент, асбест, керамические фильтры и т. п.): поры обычной фильтровальной бумаги легко пропускают коллоидные частицы. Использование мембраны с определенным размером пор позволяет разделить коллоидные частицы на фракции по размерам и ориентировочно определить эти размеры. Так были установлены размеры некоторых вирусов и бактериофагов.

Таким образом, ультрафильтрация является не только методом очистки коллоидных систем, но и может быть использована для дисперсионного анализа и препаративного разделения дисперсных систем.

В научно-исследовательской практике при изучении состава вин и виноматериалов применяют ультрафильтрацию на коллодиевых мембранах. Такие мембраны получают выпариванием коллодия (раствор нитроцеллюлозы в смеси спирта с эфиром). Размеры пор мембраны можно варьировать, изменяя концентрацию целлюлозы и условия испарения растворителя.