Zpracované otázky - CHEMIJE

Základem těchto postupů jsou polopropustné membrány, propouštějící molekuly vody a pak jen další částice určité velikosti (koloidní a rozpuštěné) nebo určitého elektrického náboje (podle typu membrány). Oproti filtraci na filtrační přepážce se nejedná o prostý mechanický záchyt částic větších než je velikost pórů membrány, ale i o působení adsorpčních, případně i jiných sil, uplatňující se u částic uvedené velikosti. V přírodě jsou takovými membránami buněčné blány organizmů. Pro účely uvedené níže jsou vyráběny uměle.

Polopropustné membrány jsou charakterizovány především velikostí částic, které je membrána schopna zachytit. Látky mají tendenci vyrovnat svoji koncentraci v celém roztoku, v němž se nacházejí (pokud je v některé jeho části koncentrace rozdílná), za předpokladu, že jim v tom nezabrání přepážka, jakou je například polopropustná membrána. Působíme-li mechanickým tlakem na té straně membrány, kde se nachází koncentrovanější roztok, potom proniká roztok na její druhou stranu a koncentrace částic, které vzhledem ke své velikosti neprojdou, se v koncentrovanějším roztoku dále zvyšuje. Tento mechanický tlak musí překonat osmotický tlak, který působí v opačném směru a je tím větší, čím větší je rozdíl látkových koncentrací na obou stranách membrány. V roztoku, který obsahuje částice různé velikosti, procházejí jen ty, jejichž velikost je tak malá, že jejich průchodu membrána nezabrání. Mechanický tlak, potřebný pro překonání osmotického tlaku, je tím větší, čím menší částice membrána zachytí.

Někdy bývá k membránovým procesům zařazována i mikrofiltrace, u níž však není filtrační přepážkou polopropustná membrána. Mikrofiltrací se zachytí suspendované částice. Jen nejjemnější mikrofiltry zachytí částice velikosti hrubé koloidní frakce. Podle typu filtrační přepážky a použitého tlaku rozlišujeme následující tlakové membránové procesy:

Polopropustné membrány mohou být vyrobeny také na bázi ionexů. Ty nesou na své polymerní struktuře buď kladné náboje (anexy) nebo náboje záporné (katexy). Membránami anexového typu difundují vedle molekul vody jen vodíkové ionty a anionty, neboť kationty s výjimkou H+ , vázaných na molekuly vody vodíkovými můstky, jsou odpuzovány kladnými náboji membrány. Podobné membrány katexového typu propouštějí kromě molekul vody jen kationty a z aniontů pouze OH-, vázané rovněž na molekuly vody vodíkovými vazbami. Kombinací membrán katexového a anexového typu vznikají membrány nepropustné pro ionty vůbec, tedy pro soli, kyseliny i zásady.

Hnací silou, která nutí ionty procházet ionexovou membránou, může být elektrické napětí, jehož působením přecházejí kationty ke katodě (záporná elektroda) a anionty k anodě (kladná elektroda), přičemž je provedena selekce iontů podle charakteru membrány. V tomto případě se mluví o elektrodialýze.