5. DĚLENÍ LÁTEK MEMBRÁNOU

Podle V – centrifugace, GPC,membránové techniky:

DIALÝZA – dc/dxFILTRACE – dP/dx

5.1. Materiály membrán

• Mikroporézní hmoty: keramika, sklo, slitiny, papírnáhodné póry 1 -103 nm

zkoncentrování

• Homogenní (difúzní) hmoty: pružné blány, střeva, měchýře, vaječná blanka.

celofán, polyethylen, polyvinylchloridpóry jednotné

filtrace i difúze

Materiály membrán pro UF +RO

• Anizotropní (“skin”)gel 0.1 – 0.5 μmdestička 50 – 250 μm

diskyúčinné a odolné

Materiály pro kontinuální UF +RO

5.2. DialýzaFrakční difúze nízkomolekulárních látek

semipermeabilní membránou z koncentrovaného roztoku do zředěného

Způsoby:• Dialyzační trubice• Sendvičový dialyzátor• Sendvičový dialyzátor spirálový

Urychlení difúze – míchání, výměna kapaliny

Sendvičový dialyzátor spirálový

Dialýza – použití

• Odsolování• Odstranění nízkomolekulárních látek – AA,

maltosa• Zahušťování – PEG, proud vzduchu• Umělá ledvina• Pěstování monokrystalů

Dialýza - příklad

5.3. Filtracep MPa ≤ 0.1 > 0.1 0.1 - 1 1 – 10 Velikost č.> µm < 1 µm m.hm. 102 – 105 < 500

5.3.a. Filtrace klasická

5.3.b. + c. Mikro- + ultrafiltraceprotlačování membránou s definovanou velikostí pórů„Cut-Off“ – m.hm. zadržovaná z 90% na membráněp–urychlení, 0.1 -1 MPaMateriál: kruhové, dutá vlákna, spirálové membrány

Použití mikro- + ultrafiltrace

Moderní, účinná, šetrná a levná metoda. Mikropreparace

• Koncentrování• Odsolování• Frakcionace Δ m.hm. > 10 (NK, bílkoviny, enzymy, antigeny)• Sterilizace• Izolace buněk, virů

Statický koncentrátorPříprava vzorků pro klinickou biochemii:protilátky, titry antigenů, enzymy, izoenz.

Odsolování a koncentrování: moč, sliny, mozkomíšní mok, mléko..

5ml moče 50x v 80 min.Rychlé, levné, bezpečné, bez přístrojů

5.3.d. Reverzní osmózaOsmóza- samovolné zřeďování koncentrovanějšího

roztoku pronikáním rozpouštědla polopropustnou membránou

Osmotický tlak, Van’t Hoff 1877

¶ 1M roztoku, 273,1 K= 0,24 mPaFyziologický roztok: 0,9% NaCl ¶ = 0,6 mPa

Reverzní osmóza

RO stejný princip jako UF x p (1 – 10 mPa), V (<10Å, m.hm.< 500)

Podmínka: p > ¶

RO - spirálová membrána

Kation Zadržení %

cmax %

Na+ 94 - 96 5 - 10

Al+3 99 10 - 20

NH4 + 88 - 96 3 – 8

Cd+2 96 - 98 10 - 20

Anion

Cl- 94 -95 5 - 8

SO4 -2 99 5 - 15

PO4-3 99 10 - 20

CrO4-2 90 - 98 8 - 12

CN- 90 -95 4 - 12

RO - výhody

• Jednoduché – stavebnicový systém• Náhrada redestilace• Levné – pouze E motoru pumpy• Dlouhá životnost membrán – 3 roky

RO- použití

• Odsolování• Koncentrování (potr. průmysl: šťávy, mléko..)• Vinařství (odstraňování AcOH, příchutí.)• Zpracování odpadních vod:

regenerace vzácných kovůoddělování olejů

• Výroba čisté vody

RO -Výroba ultračisté vody

• 18 Megaohm.cm• <1% částic,

mikroorganizmů, rozpuštěných org. i anorg. látek

Součásti přístroje:• Mechanický filtr• Aktivní uhlí• Ionex• RO• UV sterilizátor

RO -Výroba ultračisté vody

výkon: 1.5 l/hod – 100l/hod 6 l/hod 90 l/hod

RO - použití ultračisté vody

• Medicina, farmacie – umělá ledvina• Biotechnologie• Výroba polovodičů• Voda pro HPLC• Oplachování laboratorního skla i aut

• Odsolování mořské vody

RO – odsolování mořské vody

Pumpy: 1,6 – 2,6 MPa (brakická v.), 6 – 8 MPa (mořská)ERT – 30 - 40 % úspora energie

Tok mořské vody 100 m3 /h, 75 bar 40 m3 /h čisté

RO – odsolování mořské vodyCuracao, Holandské Antily, ostrovy korálových útesůRO pitná voda z kohoutků