Model equation of relative solute permeability coefficient of membrane-concentration boundary layers complex

• Autorzy: Bryll A. , Michalska-Małecka K. , Grzegorczyn S. , Ślęzak A.

Warianty tytułu

PL

Model opisujący względny współczynnik przepuszczalności w układzie membrana-stężeniowe warstwy graniczne

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Considering non-homogeneity of non-electrolyte solutions, the membrane transport is different than the transport of homogeneous solutions described by Kedem-Katchalsky equations, as a result of the concentration polarization phenomenon and concentration boundary layers formed up near the membrane. These layers have a significant influence on the volume and solution flows. The model equation for the relative permeability coefficient ?s of the system: the membrane and concentration boundary layers is presented, and dependence of this coefficient on the solution concentration, concentration Rayleigh number, and gravity acceleration is studied. The experimental tests were performed by a chamber system method in the membrane system with the membrane mounted horizontally. The test results show a good compliance with theoretical calculations and indicate that the relative solute permeability coefficient of the membrane-concentration boundary layers system decreases in time and seems to be independent on the initial concentration of the solution.

PL

Szerokie zastosowanie membran polimerowych w technologii i naukach medycznych, niesie ze sobą konieczność ich szczegółowego badania pod kątem właściwości transportowych. Ze względu na niejednorodność roztworów nieelektrolitów, ich transport membranowy różni się od transportu roztworów jednorodnych (opisanych równaniami Kedem-Katchalsky'ego) na skutek zjawiska polaryzacji stężeniowej i tworzenia się przy membranie stężeniowych warstw granicznych. Warstwy te mają znaczący wpływ na przepływy objętościowe i przepływy solutu. Przedstawiono model opisujący względny współczynnik przepuszczalności (?s) w układzie membrana-stężeniowe warstwy graniczne oraz zbadano zależności tego współczynnika od stężenia roztworu, stężeniowej liczby Rayleigha i przyspieszenia grawitacyjnego. Poprawność modelu zbadano eksperymentalnie używając poziomo ustawionej membrany (Nephrophan wykorzystywanej w hemodializerze zwojowym) rozdzielającej przestrzenie układu membranowego. Wyniki badań są zgodne z obliczeniami teoretycznymi i wskazują, że względny współczynnik przepuszczalności solutu w układzie membrana-stężeniowe warstwy graniczne zmniejsza się w czasie i wydaje się być niezależny od początkowego stężenia roztworu.

Słowa kluczowe

EN

membrane transport; solute permeability coefficient; concentration boundary layers

PL

transport membranowy; współczynnik przepuszczalności solutu; stężeniowe warstwy graniczne

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Chemii Przemysłowej
• Czasopismo: Polimery
• Rocznik: 2009
• Tom: T. 54, nr 9
• Strony: 662--667
• Opis fizyczny: Bibliogr. 27 poz.

Twórcy

autor

Bryll A.

autor

Michalska-Małecka K.

autor

Grzegorczyn S.

autor

Ślęzak A.

• Częstochowa University of Technology, Department of Biophysics, al. Armii Krajowej 19b, 42-200 Częstochowa, Poland,

Bibliografia

• l. Olędzka E., Sobczak M., Kołodziejski W. L.: Polimery 2007,52, 795.
• 2. Pedley T. J.: Quart. Rev. Biophys. 1983,16,115.
• 3. Barry P. H., Diamond J. M.: Physiol Rev. 1984,64,763.
• 4. Lerche D.: J. Membr. Biol. 1976,27,193.
• 5. Ślęzak A., Dworecki K., Anderson J. E.: J. Membr. Sci. 1985,23,71.
• 6. Rubinstein L, Staude E., Kedem O.: Desalination 1988, 69,101.
• 7. Dworecki K., Ślęzak A., Wąsik S.: Physica A 2003, 326, 360.
• 8. Sistat R, Pourelly G.: J. Membr. Sci. 1997,123,121.
• 9. Pohl P, Saparov S. M., Antonenko Y. N.: Biophys. J. 1998, 75,1403.
• 10. Ślęzak A., Dworecki K., Ślęzak I. H., Wąsik S.: J. Membr. Sci. 2005, 267, 50.
• 11. Ślęzak A.: Biophys. Chem. 1989,34, 91.
• 12. Grzegorczyn S., Ślęzak A.: J. Membr. Sci. 2006, 280, 485.
• 13. Winne D.: "Unstirred layer as a diffusion barrier in vitro and in vivo" in: "Intestinal absorption and secretion", (Eds. Skadhause F, Heintse K.), MTP-Press, Lancaster 1981, pp. 21-38.
• 14. Levitt M. D., Strocchi D., Levitt G.: Am. J. Physiol. 1992, 262,593.
• 15. Fischbarg J., Li J., Kuang K., Echevarria M., Iserovich P: Am. J. Physiol. 1993,265,1412.
• 16. Cotton C. U., Reuss L.: J. Gen. Physiol 1989,93,631.
• 17. Antonenko Y. N., Pohl P, Rosenfeld E.: Archw. Bio-chem. Biophys. 1996, 333, 225.
• 18. Kroi J. J., Wessling M., Strathmann H.: J. Membr. Sci. 1999,162,155.
• 19. Fernandez-Sempere J., Ruiz-Bevia F, Salcedo-Diaz R.: J. Membr. Sci. 2004, 229,187.
• 20. Rubinstein L, Zaltzman B.: Phys. Rev. E 2000, 62, 2238.
• 21. Murhy W. D., Manzanares J. A., Mafe S., Reiss H.: J. Phys. Chem. 1992, 96, 9983.
• 22. Schlichting H., Gersten K.: "Boundary layer theory", Springer, Berlin 2000.
• 23. Ślęzak A., Ślęzak I. H., Ślęzak K.: Desalination 2005, 184,113.
• 24. Ginzburg B. Z., Katchalsky A.: J. Gen. Physiol. 1963, 47,403.
• 25. Dworecki K., Ślęzak A., Ornal-Wąsik B., Wąsik S.: J. Membr. Sci. 2005,265, 94.
• 26. Katchalsky A., Curran P. F: "Nonequilibrium thermodynamics in biophysics", Harvard Univ. Press, Cambridge 1965.
• 27. Ślęzak A., Dworecki K.: Studia Biophysica 1984,100, 41.