Historia

Först osmos observerade A. Nolle i, dock började studiet av detta fenomen påbörjas ett sekel senare.

Kärnan i processen

Ris. 1. Osmos genom ett halvgenomsläppligt membran. Lösningsmedelspartiklar (blå) kan passera membranet, lösta partiklar (röda) inte.

Fenomenet osmos observeras i de miljöer där lösningsmedlets rörlighet är större än rörligheten hos lösta ämnen. Ett viktigt specialfall av osmos är osmos genom ett semipermeabelt membran. Halvgenomsläppliga membran är sådana som har en tillräckligt hög permeabilitet inte för alla, utan bara för vissa ämnen, i synnerhet för ett lösningsmedel. (Rörligheten för upplösta ämnen i membranet tenderar till noll). Som regel beror detta på molekylernas storlek och rörlighet, till exempel är en vattenmolekyl mindre än de flesta molekyler av lösta ämnen. Om ett sådant membran separerar en lösning och ett rent lösningsmedel, visar sig koncentrationen av lösningsmedlet i lösningen vara mindre hög, eftersom några av dess molekyler ersätts med molekyler av ett upplöst ämne (se bild 1). Som en konsekvens kommer övergångarna av lösningsmedelspartiklarna från sektionen som innehåller det rena lösningsmedlet till lösningen att ske oftare än i motsatt riktning. Följaktligen kommer volymen av lösningen att öka (och koncentrationen av ämnet kommer att minska), medan volymen av lösningsmedlet kommer att minska på motsvarande sätt.

Till exempel gränsar ett halvgenomsläppligt membran till ett äggskal från insidan: det låter vattenmolekyler passera och behåller sockermolekyler. Om ett sådant membran separerar sockerlösningar med en koncentration på 5 respektive 10%, kommer endast vattenmolekyler att passera genom det i båda riktningarna. Som ett resultat kommer sockerkoncentrationen att öka i en mer utspädd lösning, och i en mer koncentrerad lösning, tvärtom, kommer den att minska. När koncentrationen av socker i båda lösningarna blir densamma kommer jämvikt. Lösningar som har nått jämvikt kallas isotoniska. Om åtgärder vidtas så att koncentrationerna inte ändras kommer det osmotiska trycket att nå ett konstant värde när det omvända flödet av vattenmolekyler blir lika med det direkta.

Osmos riktas inuti en begränsad volym vätska kallas endosmos, utåt - exosmos... Transporten av lösningsmedel över membranet beror på osmotiskt tryck. Detta osmotiska tryck uppstår i enlighet med Le Chatelier -principen på grund av det faktum att systemet försöker utjämna koncentrationen av lösningen i båda medierna separerade av ett membran, och beskrivs av termodynamikens andra lag. Det är lika med det överflödiga yttre trycket som bör appliceras från lösningssidan för att stoppa processen, det vill säga skapa förutsättningar för osmotisk jämvikt. Överdrivet övertryck över osmotiskt tryck kan leda till omvänd osmos - omvänd diffusion av lösningsmedlet.

I de fall membranet är genomsläppligt inte bara för lösningsmedlet, utan också för vissa lösta ämnen, möjliggör överföring av det senare från lösning till lösningsmedel dialys, som används som en metod för att rena polymerer och kolloidala system från föroreningar med låg molekylvikt, t.ex. som elektrolyter.

Osmosvärde

Osmos spelar en viktig roll i många biologiska processer. Membranet som omger en normal blodcell är endast genomträngligt för molekyler av vatten, syre, några av näringsämnena och cellulära avfallsprodukter lösta i blodet; för stora proteinmolekyler i upplöst tillstånd inne i cellen är det ogenomträngligt. Därför finns proteiner som är så viktiga för biologiska processer kvar i cellen.

Osmos deltar i överföringen av näringsämnen i stammarna av höga träd, där kapilläröverföring inte kan utföra denna funktion.

Osmos används ofta i laboratorieteknik: för att bestämma polymerens molära egenskaper, koncentration av lösningar, studier av olika biologiska strukturer. Osmotiska fenomen används ibland i industrin, till exempel vid framställning av vissa polymera material, rening av starkt mineraliserat vatten med metoden för omvänd osmos av vätskor.

Växtceller använder osmos också för att öka volymen av vakuolen så att den expanderar cellväggarna (turgortryck). Växtceller gör detta genom att lagra sackaros. Genom att öka eller minska koncentrationen av sackaros i cytoplasman kan celler reglera osmos. På grund av detta ökar anläggningens elasticitet som helhet. Många växtrörelser är förknippade med förändringar i turgortryck (till exempel rörelser av ärtor och andra klätterväxters rörelser). Sötvattenprotozoer har också en vakuol, men uppgiften för protozo -vakuoler är bara att pumpa ut överflödigt vatten från cytoplasman för att bibehålla en konstant koncentration av ämnen som är upplösta i den.

Osmos spelar också en viktig roll i ekologin i vattenförekomster. Om koncentrationen av salt och andra ämnen i vattnet stiger eller sjunker, dör invånarna i dessa vatten på grund av osmosens skadliga effekter.

Industriell användning

Världens första kraftverk - en prototyp som använder fenomenet osmos för att generera el, lanserades av Statkraft den 24 november 2009 i Norge nära staden Tofte. Salt havsvatten och sötvatten i kraftverket separeras av ett membran; eftersom koncentrationen av salter i havsvatten är högre utvecklas fenomenet osmos mellan havets saltvatten och fjordens sötvatten - ett konstant flöde av vattenmolekyler genom membranet mot saltvattnet. Som ett resultat stiger saltvattnets tryck. Detta tryck motsvarar trycket i en vattenkolonn som är 120 meter hög, det vill säga ett ganska högt vattenfall. Vattenflödet är tillräckligt för att driva den kraftgenererande turbinen. Tillverkningen är begränsad, med huvudsyftet att testa utrustning. Den mest problematiska komponenten i ett kraftverk är membran. Enligt Statkrafts experter kan världsproduktionen variera från 1 600 till 1 700 TWh, vilket är jämförbart med Kinas förbrukning 2002. Begränsningen beror på driftsprincipen - sådana kraftverk kan bara byggas vid havskusten. Detta är inte en ständig rörelsemaskin, energikällan är solens energi. Solvärme separerar vatten från havet under avdunstning och överför det till land genom vinden. Potentiell energi används i vattenkraftverk, och kemisk energi har länge försummats.

Anteckningar

Länkar

Wikimedia Foundation. 2010.

Synonymer:

Se vad "Osmos" är i andra ordböcker:

osmos- osmos, och ... Rysk stavningsordbok

OSMOS, enkelriktad diffusion av ett Lösningsmedel (t.ex. vatten) genom ett naturligt eller konstgjort halvgenomsläppligt membran (en skiljevägg som tillåter endast vissa lösta ämnen att passera) till en mer koncentrerad lösning. Därför att… … Vetenskaplig och teknisk encyklopedisk ordbok

Egenskapen för vätskor att kombinera, även när de separeras c. N. en porös partition, och just denna läckage av vätskor. En komplett ordbok med främmande ord som har kommit till användning på det ryska språket. Popov M., 1907. OSMOS se ENDOSMOS och ... ... Ordbok för främmande ord i det ryska språket

- (från grekiska osmos trycktryck), ensidig överföring av lösningsmedlet genom en semipermeabel partition (membran) som separerar lösningen från ett rent lösningsmedel eller en lösning med lägre koncentration. Det orsakas av systemets tendens att termodynamiska ... ... Big Encyclopedic Dictionary

Osmosis Dictionary of Russian synonymer. osmos n., antal synonymer: 2 osmos (1) elektroosmos ... Synonym ordbok

Osmos- (från grekiska osmos tryck, tryck) diffusion av ämnen i form av joner genom semipermeabla cellmembran. Osmos som riktas in i celler kallas endosmos, yttre exosmos. Den huvudsakliga kanalen för metabolism av organismer med miljön. ... ... Ekologisk ordbok

osmos- - penetration av lösningsmedelsmolekyler genom membranet från lösningsmedlet till en lösning eller från en lösning med en lägre koncentration till en lösning med en högre koncentration. Allmän kemi: lärobok / A. V. Zholnin Osmos - diffusion av ett lösningsmedel genom en halvgenomsläpplig ... ... Kemiska termer

- (från grekisk osmos tryck, tryck), den spontana övergången av lösningsmedlet genom ett halvgenomsläppligt membran som inte tillåter det upplösta ämnet att passera. För att bevara den ursprungliga sammansättningen av lösningen är det nödvändigt att applicera på lösningen ... ... Modern encyklopedi

Statens budgetutbildningsinstitution för högre yrkesutbildning Volgograd State Medical University vid Ryska federationens hälsoministerium.

Institutionen för kemi

Abstrakt arbete om ämnet:

”Kolligativa egenskaper hos lösningar. Osmos och diffusion i en växtcell "

Kontrollerad av: Skladanovskaya Natalia Nikolaevna

Förberedd av:

2: a års student

Ignatenko A.A.

Farmaceutiska fakulteten

202 grupper

Volgograd 2015

1. Introduktion

2. Kolligativa egenskaper.

3. Vattenförsörjning till växtcellen.

4. Spridning.

6. Osmos och osmotiskt tryck i cellen.

7. Slutsats.

8. Referenslista.

Introduktion

Till lösningarnas kolligativa egenskaper, d.v.s. egenskaper som beror på antalet partiklar inkluderar osmotiskt tryck, diffusion, sänkning av fryspunkten och ökning av kokpunkten för lösningar jämfört med ett rent lösningsmedel. Osmotiskt tryck ger vävnad fasthet och elasticitet. De kolligativa egenskaperna hos fysiologiska, hypertoniska och hypotoniska lösningar är associerade med deras kliniska egenskaper.

Osmos är av stor betydelse i livet för människor, djur och växter. Som ni vet består alla biologiska vävnader av celler, inuti vilka det finns en vätska (cytoplasma), som är en lösning av olika ämnen i H2O. Cellmembranet är halvgenomsläppligt och vatten passerar genom det ganska fritt.

Utanför tvättas cellerna av den intercellulära vätskan, som också är en vattenlösning. Dessutom är koncentrationen av lösta ämnen inuti cellerna större än i den intercellulära vätskan. Som ett resultat av osmos observeras övergången av lösningsmedlet från den yttre miljön till cellen, vilket orsakar partiell svullnad eller turgor. I detta fall förvärvar cellen lämplig fasthet och elasticitet. Turgor bidrar till att bevara en viss form av organ i djurorganismer, stjälkar och blad i växter. I avskurna växter minskar volymen av inter- och intracellulär vätska, som ett resultat av avdunstning av vatten, det osmotiska trycket minskar, cellernas elasticitet minskar och växten vissnar. Fukta växter, placera dem i vatten orsakar osmos och ger återigen elasticitet till vävnaderna.

Kolligativa egenskaper.

Kolligativa egenskaper kallas lösningar som har ett antal egenskaper som beror på vanliga orsaker och bestäms endast av koncentrationen av löst ämne, dvs antalet partiklar, molekyler i systemet, men som inte beror på deras massa, form , storlek.

Dessa egenskaper är:

Osmotiskt tryck,

Minska trycket av den mättade ångan i lösningsmedlet över lösningen,

Öka kokpunkten och sänka lösningens fryspunkt.

För lösningar av ämnen som är olika till sin natur, men som innehåller samma antal kinetiskt aktiva partiklar i ett löst ämne, kommer dessa egenskaper att vara desamma.

Detta fenomen är inneboende i utspädda lösningar av icke-flyktiga lågmolekylära ämnen, d.v.s. lösningar som närmast närmar sig ideala lösningar när det gäller deras egenskaper.

Vattenintag i växtcellen.

För genomförandet av alla vitala processer måste vatten och näringsämnen komma in i cellen från den yttre miljön. Vatten deltar direkt eller indirekt i alla metaboliska reaktioner och är den viktigaste komponenten i växtcellen. Men förutom flödet av vatten in i cellen kan den omvända processen också utföras - utloppet av vatten från cellen. Dessa fenomen förklaras av processerna för diffusion och osmos.

Som du vet, vid temperaturer över absolut noll, är alla molekyler i konstant slumpmässig rörelse. Detta visar att de har en viss rörelseenergi. På grund av den konstanta rörelsen vid blandning av två vätskor eller två gaser är deras molekyler jämnt fördelade över den tillgängliga volymen.

Diffusion.

Diffusion är en process som leder till en jämn fördelning av lösta och lösningsmedelsmolekyler. Liksom alla rörelser kräver diffusion energi. Diffusion riktas alltid från en högre koncentration av en given substans till en lägre, från ett system med en högre fri energi till ett system med en lägre fri energi.

Fri energi är den del av systemets inre energi som kan omvandlas till arbete. Fri energi, hänvisad till 1 mol av ett ämne, kallas kemisk potential. Och som ni vet kan den kemiska potentialen definieras som en förändring i vilken typ av energi som helst som åtföljer en förändring av mängden materia i systemet.

μi = (∂U / ∂ni) S, V, nj = (∂H / ∂ni) S, p, nj = (∂F / ∂ni) T, V, nj = (∂G / ∂ni) T, p, nj

där ni- är antalet mol

indexet j ≠ i är ett konstant antal av alla dni -komponenter, förutom ni.

Således är kemisk potential ett mått på den energi som en given substans använder för att reagera eller flytta. Kemisk potential är en funktion av koncentration. Ju högre koncentration av ett givet ämne, desto högre är dess aktivitet och dess kemiska potential.

Materialets diffusionsrörelse går alltid från högre till lägre kemisk potential. Eftersom den kemiska potentialen kännetecknar komponentens övervägande förmåga att lämna en given fas eller att lämna ett givet tillstånd under kemisk interaktion. I flerfasiga (heterogena) system kan övergången av en given komponent ske spontant endast från en fas där dess kemiska potential är högre, till en fas där dess kemiska potential är lägre. Därför åtföljs övergången av en minskning av komponentens kemiska potential i den första fasen och en ökning av den andra. Som ett resultat minskar skillnaden mellan de kemiska potentialerna för en given komponent i dessa två faser och när jämvikt uppnås blir den kemiska komponenten densamma i båda faserna. I alla heterogena jämviktssystem är den kemiska potentialen för varje komponent densamma i alla faser. Detta betyder att i inga jämviktssystem kommer någon komponent att tendera från ett tillstånd med en högre kemisk potential till ett tillstånd med en lägre potential tills jämvikt upprättas.

Skillnaden i värdena μ bestämmer riktningen för kemiska reaktioner, fasomvandlingar och diffusion av ämnen från en fas till en annan. Tillsats av lösta molekyler till vatten leder till bildandet av en bindning mellan vatten och lösta molekyler, vilket minskar dess aktivitet, dess fria energi och dess kemiska potential. I händelse av att spridande ämnen möter ett membran på väg, saktar rörelsen ner och i vissa fall stannar den.

Diffusionshastigheten beror på temperaturen, ämnets beskaffenhet och koncentrationsskillnaden. Ju högre koncentration av ett givet ämne, desto högre är dess aktivitet och dess kemiska potential.

Diffusion av vatten från högre till lägre kemisk potential genom membranet kallas osmos. Med andra ord är osmos diffusion av vatten eller annat lösningsmedel genom ett semipermeabelt membran som orsakas av en skillnad i koncentration eller en skillnad i kemiska potentialer.

Osmos.

Osmos är resultatet av ojämlikheten i vattenets kemiska potentialer på motsatta sidor av membranet. Ett idealiskt halvgenomsläppligt membran tillåter vattenmolekyler att passera genom och lösa ut molekyler.

En av de framstående forskarna inom detta område var Wilhelm Pfeffer, en tysk botaniker och växtfysiolog. Född i Grebenstein, nära Kassel. Studerade kemi och läkemedel vid universitetet i Göttingen (1863-1865). Huvudverken ägnas åt växternas fysiologi. Han studerade osmotiska fenomen i växtceller, som bestämmer växtens absorption av vatten och mineraler. Dessa verk av Pfeffer lade grunden för membranteorin om cellpermeabilitet. Med hjälp av en osmometer designad av honom med en semipermeabel skiljevägg gjord av järnblått järn (koppar av Pfeffer) fastställde han (1877) beroende av osmotiskt tryck på lösningskoncentration, temperatur och molekylstorlek, generaliserad av Ya.G. Van 't Hoff (1887). Han studerade andningsprocesser och kväveomsättning i växter, fotosyntesens energi, omvandling av reservnäringsämnen, irritabilitetens fysiologi och mekaniken för rörelse av löv och blommor. Upptäckte positiv kemotaxi hos ormbunker.

Som nämnts ovan framställde V. Pfeffer 1877 ett konstgjort halvgenomsläppligt membran. För detta hälldes en lösning av kopparsulfat i ett poröst porslinskärl och placerades i ett annat kärl fyllt med en lösning av kaliumferrocyanid. I porerna i det första porslinskärlet kom lösningarna i kontakt och reagerade med varandra. Som ett resultat bildades en film av kopparferrocyanid Cu 2 i porerna, som var halvgenomsläpplig.

Således skapades en modell av cellen: den semipermeabla filmen imiterade membranet och kärlens väggar - pektocellulosa -skalet. Ett kärl, i porerna av vilka ett semipermeabelt membran bildades, fyllt med en sackaroslösning, placerades i vatten.

En sådan enhet kallas en osmometer.

Diagram över Pfeffer -osmometern i Fig. 1: 1 - ett kärl med ett lösningsmedel; 2- membran; 3 - cell med lösning; 4 - manometer.

Vid fortsättningen av sina studier fastställde V. Pfeffer följande faktum - vattenflödet in i lösningen genom en halvgenomsläpplig skiljevägg bestäms av skillnaden mellan den fria energin i rent vatten och lösningen - denna process sker spontant längs gradienten av fri energi från vatten. Dessutom fann Pfeffer att lösningens kemiska sammansättning inte förändras efter utspädning, det vill säga att filmen har selektivitet (selektivitet) för penetrerande komponenter. Så här såg termen "semipermeabel membran" ut.

Diagram över ett experiment för att mäta osmotiskt tryck (bild 2)

Pfeffer kunde dock inte fastställa kvantitativa beroende av osmotiskt tryck på koncentration och temperatur.

Detta beroende härleddes av Van't Hoff:

Det osmotiska tryckets linjära beroende av koncentrationen av lösningen och temperaturen observeras endast för idealiska lösningar. Det vill säga ekvationen för ideala lösningar är:

Därför kan ekvationen endast tillämpas på utspädda lösningar. Om det lösta ämnet dissocierar och har en grad av dissociation, har vi i det enklaste fallet av dissociation av en partikel i två AB-A + + B-.

Antalet icke -dissocierade partiklar erhållna från 1 mol är (1 -a) mol, antalet dissociationsprodukter är 2a mol och det totala antalet mol är 1 - a + 2a = 1 + a.

Summan 1 + a betecknas med bokstaven i. Detta är den så kallade isotoniska Van't Hoff-koefficienten.

Då tar den osmotiska tryckekvationen formen

där π är det osmotiska trycket,

i - Van't Hoff -koefficienten,

R - universell gaskonstant, 8,31 J / mol ∙ K

T - absolut temperatur, K

Idealiska vid alla koncentrationer är lösningar, vars komponenter har nära till fysiska och kemiska egenskaper och vars bildning inte åtföljs av volymetriska och termiska effekter. I detta fall är krafterna för intermolekylär interaktion mellan homogena och olika partiklar ungefär desamma, och bildandet av en lösning beror endast på entropifaktorn.

Verkliga lösningar vars komponenter skiljer sig avsevärt åt i fysikaliska och kemiska egenskaper följer Raoults lag endast i området med oändliga koncentrationer.

I en osmometer, i närvaro av ett halvgenomsläppligt membran, kommer vatten in i lösningen, vilket kommer att späda det och vattenrörelsen kommer att sakta ner.

Termodynamisk jämvikt sätter in. Termodynamisk jämvikt är ett termodynamiskt tillstånd i ett system som med konstanta yttre förhållanden inte förändras i tid, och denna oföränderlighet orsakas inte av någon yttre process. Således kommer trycket i vätskekolonnen att balansera kraften med vilken vattenmolekyler kommer in i osmometern. Vattenmolekylernas energi, som har minskat på grund av införandet av ett löst ämne, kommer att fyllas på med vätskekolonnens tryck. Detta tryck ökar lösningens kemiska potential (μ p), vilket gör den lika med den kemiska potentialen för rent vatten (μ in). Under denna tidsperiod observeras osmotisk jämvikt. Eftersom osmotisk jämvikt har uppnåtts stoppas osmosprocessen.

Om, efter att ha nått osmotisk jämvikt, ett tryck som överstiger det osmotiska trycket appliceras från lösningssidan, börjar lösningsmedlet röra sig ur lösningen i motsatt riktning. I detta fall sker omvänd osmos.

Genom att fästa en manometer kan du mäta det tryck som måste appliceras på systemet för att förhindra att vatten tränger in i lösningen och vice versa.

Omvänd osmos används i filtreringsanläggningar för att rena och berika vatten med mineraler.

Kraven på dricksvattens egenskaper har ökat betydligt under de senaste decennierna. Detta betyder inte att människor började konsumera vätska av bättre kvalitet, men teknikerna för filtrering och vattenrening har verkligen blivit mer effektiva. Samtidigt fungerar sådana enheter inte alltid med grundläggande ny teknik - ofta bygger utvecklare rengöringssystem på de principer som omger oss i naturen. Osmos tillhör också sådana fenomen. Vad är det och vilken nytta kan det ge för en vanlig människa? Detta är en teknisk process som låter dig tillhandahålla in vivo. Det finns olika tillvägagångssätt för det tekniska genomförandet av osmos, men målen förblir desamma - att få rent och säkert vatten för konsumtion.

Osmos princip

Denna process kan ske i system där rörligheten för de upplösta elementen är mindre än lösningsmedlets aktivitetsnivå. Vanligtvis visar experter detta fenomen tydligare med hjälp av ett semipermeabelt membran. Det är viktigt att ta hänsyn till att sådana membran endast kan kallas halvgenomsläppliga för vissa partiklar. Nu kan vi svara mer exakt på följande fråga: osmos - vad är det? I huvudsak är detta processen att separera vissa ämnen från miljön där de befann sig före separering med hjälp av ett membran. Till exempel, om ett liknande membran används för att separera ett rent lösningsmedel och en lösning, blir koncentrationen av det förra i mediet mindre hög, eftersom en viss del av dess molekyler ersätts av partiklar av lösta ämnen.

Vad är speciellt med omvänd osmos?

Omvänd osmosprocessen är en avancerad teknik för filtrering av olika media. Återigen är det värt att återgå till principen på grundval av vilken osmos fungerar - vad är det i sin fullständiga form? Detta är till exempel havsvatten, som har renats från salt. Filtrering av andra föroreningar kan utföras på samma sätt. För detta används omvänd osmos, där tryck verkar på mediet och tvingar ämnet att passera genom rengöringsmembranet.

Trots den höga effektiviteten för sådan rening har tillverkarna kunnat uppnå betydande framsteg inom den tekniska utvecklingen av detta koncept bara under de senaste decennierna. Modern rening innebär användning av de tunnaste membranen som inte tillåter att ens partiklar i form av föroreningar med låg molekylvikt passerar igenom - förresten kan deras storlek vara upp till 0,001 mikron.

Tekniskt genomförande

Trots den uppenbara komplexiteten implementeras omvänd osmos i ganska kompakta enheter. Grunden för sådana system bildas av filter, av vilka det kan finnas flera. I den traditionella designen börjar rengöringen med förfilter. Detta följs av ett kombinerat efterfilter, som också kan utföra ytterligare funktioner för en luftkonditionering eller mineralisator. De mest avancerade modellerna inkluderar högselektiva membran - detta är det mest effektiva och kostsamma systemet. Osmos i denna design ger inte bara rening i flera steg, utan mjukar också vattnet. Filtren levereras också med patroner, speciella keramiska kranar, lagringstankar med möjlighet att byta ut behållaren och ett lock.

I processen att passera genom det rensas det från upplösta och mekaniska föroreningar, klor och dess föreningar, herbicider, aluminium, oljeprodukter, bekämpningsmedel, gödningsmedel, fenoler, tungmetaller, samt virus och bakterier. Effekten av sådan rengöring kan ses utan särskild analys. Vanligt kranvatten tar till exempel bort lukt och obehagliga smaker. Dessutom ger den ovannämnda mineraliseringsfunktionen berikning med naturliga mineraler, bland vilka användbara joner är.

Filtertillverkare och priser

Kanske finns det i Ryssland inga mer kända vattenfilter än Aquaphor -produkter. Företaget producerar ultrakompakta automatiska system som genomför rengöring av hög kvalitet med berikning av användbara element. En egenskap hos Aquaphor -erbjudandet är effektiviteten och praktiken hos system som ger snabb osmos. Priset på sådana enheter är 8-9 tusen rubel. Produkterna från märket Geyser är också populära, i synnerhet Prestige -serien. Dessa filter kombinerar högkvalitativ rengöring och användarvänlighet. Förresten, livslängden för det omvända osmosmembranet i ett sådant system är 10 gånger längre än livslängden för standardpatroner. En komplett uppsättning av ett sådant filtreringskomplex kostar cirka 10 tusen rubel. Utländska system med omvänd osmos efterfrågas också på hemmamarknaden, bland vilka japanska produkter Toray noteras. Utvecklarna erbjuder enheter med direkt flöde som inte kräver tank och är utrustade med en separat ventil.

Tema: Patofysiologi av vattenmetabolism

(lärare - kandidat i medicinska vetenskaper, docent Abazova Z.Kh.)

Vattenbytesstörningar

(dyshydri)

överhydrering hypohydrering eller uttorkning

(överflödig ackumulering (minskning av total vätskevolym)

kroppsvätskor)

Hyper- och hypohydrering är indelade i

Extracellulär cellulär total

Genom förändringen i värdet av vätskans osmotiska tryck

hyper- och hypohydrering är

Isoosmolär hyperosmolär hypoosmolär

Hypohydrering

Denna form av kränkning uppstår pga

Antingen en betydande minskning av vattenintaget i kroppen,

Eller om det är för stort.

Exikos- extrem grad av uttorkning.

1. Isoosmolär hypohydrering - Det här är en relativt sällsynt variant av sjukdomen, som bygger på en proportionell minskning av vätskevolymen och elektrolyterna. Detta tillstånd uppstår vanligtvis omedelbart efter akut blodförlust, eftersom vi förlorar plasma, och med det förlorar vi i ett ekvivalent förhållande både vatten och elektrolyter. Denna typ av hypohydrering existerar inte länge och elimineras på grund av aktivering av kompenserande mekanismer.

2. Hypoosmolär hypohydrering utvecklas på grund av förlust av vätska rik på elektrolyter, d.v.s. salter går förlorade i större utsträckning än vatten. Uppstår när:

Njurpatologi (med ökad filtrering av elektrolyter och minskad reabsorption),

Tarmpatologi (med diarré, förlust av elektrolyter),

Binjurepatologi (med en minskning av aldosteronproduktionen minskar natriumreabsorptionen i njurarna).

3. Hyperosmolär hypohydrering utvecklas på grund av vätskeförlust i kroppen, dålig i elektrolyter (asoler), d.v.s. det finns en övervägande förlust av vatten. Det kan uppstå på grund av:

Kräkningar, polyuri,

Riklig svettning

Långvarig hypersalivation,

Hypofysens patologi (med brist på ADH - diabetes insipidus - reabsorptionen av vatten i njurarna försämras),

Polypné (det förlorar vatten genom luftvägarna).

Patogenes och konsekvenser av hypohydrering:

Dehydrering leder till utveckling hypovolemi (minskning av BCC) och arteriell hypotoni, i sin tur samtal cirkulationshypoxi. Förvärrad hypoxi främja intra- och extravaskulärt störningar i mikrocirkulationen... De förra orsakas av en betydande förändring av blodets reologiska egenskaper: dess förtjockning, en ökning av viskositeten, vilket skapar förutsättningar för utveckling av stasis och slam i mikrokärl. De senare är resultatet av hypohydrering av det interstitiella utrymmet, vilket leder till en förändring i den intercellulära vätskans natur.

Den utvecklande hypoxin i kombination med vävnadsdehydrering leder till en ökande disorganisering av metabolism i vävnader: ökar nedbrytning av proteiner, nivån av kvävehaltiga baser i blodet stiger (hyperazotemi) främst på grund av ammoniak (på grund av ett överskott av dess bildning å ena sidan och otillräcklig leverfunktion å andra sidan) och i vissa fall urea (till följd av nedsatt njurfunktion). Beroende på arten av skiftet i jonhalten, antingen acidos(med förlust av natrium, bikarbonat) eller alkalos(med förlust av kalium, klor).

Överhydrering

Denna form av kränkning uppstår pga

Antingen överflödigt vattenintag i kroppen,

Eller otillräcklig borttagning av den. I vissa fall verkar dessa två faktorer samtidigt.

1. Isoosmolär överhydrering utvecklas när både vatten och elektrolyter kommer in i kroppen i ett ekvivalent förhållande. Det kan reproduceras när det introduceras i kroppen överskott av saltlösning, till exempel natriumklorid. Den hyperhidria som utvecklas är av tillfällig karaktär och elimineras vanligtvis snabbt (förutsatt att regleringssystemet för vattenbyte fungerar normalt).

2. Hypoosmolär hyperhydrering kan uppstå

När en stor mängd vatten administreras enteralt i kroppen ("vattenförgiftning"). Bilden av vattenförgiftning utvecklas endast vid upprepad administrering av överskott av vatten.

Vid akut njursvikt (i detta fall är utsöndringen av vatten nedsatt).

Med Parkhons syndrom (till följd av en massiv frisättning av ADH i blodet, vilket främjar reabsorption av vatten i njurarna),

I vissa fall kan detta leda till att även små mängder vätska införs, till exempel genom ett rör för att skölja magen, särskilt om patienten har nedsatt njurfunktion.

Hypoosmolär hyperhydrering bildas samtidigt i de extracellulära och cellulära sektorerna, d.v.s. avser de totala formerna av dyshydri. Intracellulär hypoosmolär hyperhydrering åtföljs av grov kränkningar av jon- och syra-basbalansen, cellens membranpotential. Med vattenförgiftning finns det illamående, upprepade kräkningar, kramper, koma kan utvecklas.

3. Hyperosmolär överhydrering kan uppstå vid tvångsanvändning havsvatten som att dricka. Som ni vet innehåller havsvatten mycket elektrolyter (salter). Den snabba ökningen av nivån av elektrolyter i det extracellulära utrymmet leder till akut hyperosmi, eftersom plasmolemma inte tillåter överskott av joner att komma in i cellen. Det kan emellertid inte behålla vatten, och en del av det cellulära vattnet kommer att blandas in i mellanrummet. Som ett resultat ökar extracellulär hyperhydrering, även om graden av hyperosmi minskar. Samtidigt observeras vävnadsdehydrering. Denna typ av sjukdom åtföljs av utvecklingen av samma symptom som vid hyperosmolär uttorkning. (otrolig törst, vilket får en person att dricka saltvatten igen).

Ödem

Ödem är typisk patologisk process, som kännetecknas av en ökning av vattenhalten i det extravaskulära utrymmet. Dess utveckling är baserad på en kränkning av utbytet av vatten mellan blodplasma och perivaskulär vätska. Ödem är en utbredd form av nedsatt vattenutbyte i kroppen.

Vissa termer används för att hänvisa till vissa former av ödem, till exempel ödem i subkutan vävnad - anasarka; vätskeansamling i bukhålan - ascites; i pleural - hydrotorax.

Typer av ödem:

Ursprung: Genom patogenes:

1. "stillastående": - hemodynamisk,

Cardiac ("central"), - onkotisk,

Venös ("perifer"), - osmotisk,

Lymfatisk; - membranogen,

2. njure: - lymfogen.

Jade,

Nefrotiska;

3. inflammatorisk;

4. cachexikal;

5. allergisk;

6. endokrina;

7. giftig;

8. neurogen;

9. hungrig;

10. lever.

patogenetiska mekanismer för ödemutveckling:

1. Hemodynamisk mekanism för ödemutveckling. Ödem uppstår på grund av en ökning av blodtrycket i den venösa delen av kapillärerna. Detta minskar mängden reabsorption av vätskan när den fortsätter att filtreras.

2. Onkotisk mekanism för ödemutveckling.

Ödem utvecklas pga

sänka onkotiskt tryck (P onc)elleröka R onc för intercellulär vätska

blod

hypoonkia av blod på grund av slitage lokal karaktär som avgör

sjunkande nivå protein i blodet och och regional form av ödem.

huvudsakligen albumin ... Hyperonkia av intercellulär vätska

Orsaker till hypoproteinemi: kan uppstå när:

Otillräckligt proteinintag - förflyttning av en del av plasmaproteiner till

in i kroppen (matsvält, vävnader med en patologisk ökning

sjukdomar i mag -tarmkanalen), permeabilitet i kärlväggen,

Brott mot syntesen av albumin (leverpatologi), - frisättning av proteiner från celler när de

Överdriven förlust av blodplasmaproteiner vid urinförändringar,

med vissa njursjukdomar (nefros), genom - en ökning av hydrofiliciteten hos proteiner

skadad hud med omfattande intercellulärt utrymme under

brännskador. påverkan av överskott av H +, Na +, histamin,

serotonin.

Osmotisk mekanism för ödemutveckling.

Ödem utvecklas pga

sänka osmotiskt tryck (P osm)ellerökning av P osm intercellulär vätska

Blod

I grund och botten är blodhypoosmi begränsad karaktär.

kan inträffa, men snabbt bildande hyperosmi kan uppstå på grund av:

samtidigt, allvarliga störningar av homeostas a) kränkningar av elektrolytläckage och

"Lämna inte" tid för utveckling av metaboliter från vävnader vid kränkning

dess uttalade form. mikrocirkulation;

b) minska den aktiva transporten av joner

genom cellmembran när

vävnadshypoxi;

c) massivt "läckage" av joner från celler

när de ändras;

d) öka graden av dissociation

salter för acidos.

4. Membranogen mekanism för ödemutveckling ... Ödem bildas på grund av en signifikant ökning av kärlväggens permeabilitet. De viktigaste faktorerna för att öka dess permeabilitet är:

a) hyperextension av kapillärernas väggar (till exempel med arteriell hyperemi);

b) öka deras "porositet", dvs. permeabilitet (med ett överskott av histamin, serotonin i vävnaderna);

c) skada på endotelceller och deras avrundning (under påverkan av toxiner, hypoxi, acidos, etc.);

d) kränkning av basalmembranets struktur (under betingelser för enzymaktivering).

Att öka kärlväggarnas permeabilitet underlättar utloppet av vätska från dem. Med en ökning av permeabiliteten hos blodkärlens väggar börjar blodplasmaproteiner komma ut i vävnaden.

Vanligtvis är inte en, utan flera eller till och med alla ovanstående mekanismer involverade i utvecklingen av ödem, vilket startar sekventiellt när vattenelektrolytmetabolismen störs.

När man överväger valet av ett vattenfiltreringssystem för dricka, hushållsbehov, undrar användarna ofta vad omvänd osmos är, eftersom filter baserade på det är mycket populära.

Denna term förstås som en process där ett lösningsmedel (vanligtvis spelar vatten) under påverkan av tryck passerar ett delvis permeabelt membran från en lösning med en högre koncentration till en lösning med en lägre koncentration. Denna teknik är inte en mänsklig uppfinning, den existerar i levande organismer, vilket ger utbyte av olika ämnen mellan celler. Omvänd osmos används av människor för avsaltning eller vattenrening.

Det erforderliga trycket kan variera kraftigt beroende på källvätskans egenskaper. Så för avsaltning av salt havsvatten krävs cirka 70-80 atmosfärer, för rening av sötvatten från brunnar, centraliserade vattenförsörjningssystem från föroreningar och föroreningar-3-4 atmosfärer. Ökning av trycket förbättrar bara filtreringskvaliteten.

Kärnan i omvänd osmosfiltrering

Denna metod gör det möjligt att rena vatten mycket mer effektivt än mer traditionella, endast baserat på mekanisk separation av stora föroreningar, adsorption av ett antal ämnen. Vid omvänd osmos är filtreringen på en mycket mindre molekylär nivå. Inte ens ett sådant system kan ge 100% rening, men föroreningar passerar genom membranen i filtren i försumbar mängd. För de flesta oorganiska föreningar / element är filtreringen 85% - 98%. Organiskt material med hög molekylvikt avlägsnas nästan helt. Huvudgaserna i vatten - syre, väte - förändrar knappast sin koncentration, d.v.s. vattnets smak förändras inte.

Följande faktum är särskilt viktigt: bakterier och virus är bara stora i storlek, d.v.s. filtreras, desinficeras vattnet. Dessutom är filter ofta utrustade med ultravioletta utsläpp, som slutligen förstör alla potentiella patogener.

Det resulterande vattnet är mycket rent och kan användas för att dricka och laga mat även utan ytterligare kokning. Minsta saltinnehåll leder till en nästan fullständig frånvaro av skala i vattenkokare, diskmaskiner och tvättmaskiner. Egenskaperna hos filtrerat vatten liknar tinat vatten. Inte beredd hemma, erhållet genom smältning av den snö som fallit, utan från de gamla glaciärerna, som frös fast även när planetens ekologi var ojämförligt bättre.

Osmotisk filtreringseffektivitet

Naturligtvis kan ett omvänd osmossystem inte fungera lika bra under alla förhållanden. Filtreringskvaliteten beror på:

• Tryck;
• Temperaturregim;
• Miljöns surhet;
• Membranmaterial;
• Den filtrerade vattnets kemiska sammansättning.

Storleken på membrancellerna är sådan att vattenmolekyler passerar fritt genom den och som har en ännu mindre diameter. Större artiklar är försenade. Och så att de inte ackumuleras vid filtreringsytan, vilket saktar ner rengöringsprocessen, tillhandahålls ytterligare ett litet vattenflöde i filtret, som tvättar dem i avloppet.

Men sådana membran är mycket känsliga för stora föroreningar. För att skydda dem mot snabbt slitage behövs därför ett filter eller ett helt system med förreningsfilter, som separerar element som rost, sand, bitar av organiskt material, etc., som adsorberar vissa föroreningar som klor. Annars försämras filtreringskvaliteten i bästa fall, dess hastighet minskar, i värsta fall kommer filtret att misslyckas helt.

Är filtrerat vatten så perfekt?

Med alla fördelar har sådana system också en nackdel. En hög grad av vattenrening innebär nästan fullständig demineralisering. Att dricka sådant vatten leder till läckage av många viktiga ämnen från kroppen (till exempel kalcium, magnesium), vilket påverkar hälsan negativt, främst benets tillstånd.

Problemet är löst:

• installation av mineralisatorer för vattnet som kommer att användas för att dricka (och inte för matlagning, disk, tvätt), tillsätter endast de element som är nödvändiga för en person;
• ytterligare intag av vitamin- och mineralkomplex;
• dricker inte bara vatten, utan också andra drycker.

Filtermembranstruktur

Membranen är i huvudsak en mycket fin sil, vars maskstorlek är så liten att de inte kan ses med blotta ögat. För större hållfasthet och stabilitet kan membran fästas på plastnät, som dessutom skyddar dem mot grov skräp som har passerat alla tidigare rengöringssteg.

Membran är tillverkade av kompositpolymermaterial. Deras genomströmning är inte tillräckligt hög för att möta behoven hos konsumenter med ett litet område. Därför strävar filtertillverkare efter att maximera detta område genom att rulla dem.

Huvudegenskaper hos membran:

• Produktivitet (dvs. hur mycket vatten som renas per tidsenhet);
• Filtreringsgrad (vilken procentandel av det inkommande vattnet renas). Obehandlat vatten kan helt enkelt dräneras i avloppet, eller det kan användas för vattning av växter, spolning och andra hushållsarbeten, där vätskans idealrenhet inte är särskilt viktig.

Filterval

När du väljer ett omvänd osmos -system bör du inte bara vara uppmärksam på deras kvalitet och prestanda, utan också på trycket från den inkommande vätskan som de behöver. Kanske är trycket i kranvattnet inte tillräckligt, då är det bättre att välja ett annat filter som fungerar vid ett lägre tryck eller har en inbyggd pump, eller installera pumpen separat.

Omvänd osmosfilter som används hemma kan rena ett par hundra liter vatten per dag, vilket är mer än tillräckligt för en genomsnittlig familjs behov. För industriföretag används mycket kraftfullare installationer som filtrerar hundratals gånger större volymer.

Summering

I allmänhet ger omvänd osmos, trots sin enkelhet, en hög grad av vattenrening och desinfektion. Därför motiverar filter som använder denna teknik fullt ut kostnaderna för deras köp, underhåll och reparation.