[На предыдущую главу]

Аминокислоты являются органическими амфолитами, то есть веществами, способными находиться в растворах и мембранах в нескольких ионных формах. Количественный и качественный состав аминокислотных форм зависит от типа аминокислоты и величины рН раствора [1]. Взаимодействие цвиттер-ионов аминокислот в растворе с ионами водорода или гидроксила приводит к образованию соответственно катионов или анионов аминокислот. В результате, даже в простейшем случае водного раствора индивидуальной аминокислоты, образуется сложная многоионная смесь. Изменение ионного состава раствора аминокислоты возможно при добавлении доноров (акцепторов) протонов. Это приводит к появлению в смеси дополнительных ионных компонентов. Важнейшей особенностью электрохимического поведения аминокислот является взаимное влияние всех компонентов системы друг на друга, что значительно затрудняет интерпретацию экспериментальных результатов при определении физико-химических параметров процессов переноса и сорбции аминокислот в электромембранных системах. Именно поэтому в настоящее время нет систематизированных количественных оценок коэффициентов переноса моноионных форм аминокислот в растворах и в фазе мембраны, а имеющиеся сведения представляются противоречивыми.

Изучение поведения неорганических амфотерных соединений в процессе электродиализа было проведено в ряде исследований. Учет кислотно-основных свойств амфолитов позволил Бодамеру [2] решить проблему отделения цинка от натрия с использованием трехкамерного электродиализатора. При этом не наблюдалось переноса катиона амфотерного металла через катионообменную мембрану. Причиной отсутствия электромиграции катионов цинка явилось поступление в катионообменную мембрану с потоком молекулярной диффузии щелочи из катодной камеры. Гидроксильные ионы превращали катионы цинка в анионы цинката, которые направлялись соответственно к аноду, но не попадали в анодную камеру, вступая в контакт с водородными ионами, диффундирующими через анионообменную мембрану. Таким образом, процесс, предложенный Бодамером, обеспечивал разделение ионов амфотерных и неамфотерных металлов вследствие ограничения миграции амфолита за счет потоков кислоты и щелочи в секции концентрирования.

В работах [3, 4] эффекты электродиализного разделения амфолитов и солей были использованы для деминерализации аминокислот. Поведение аминокислот в этом случае аналогично рассмотренному в [2] поведению ионов цинка при электродиализе. Эффективным, по мнению авторов [5], способом ограничения транспорта органических амфолитов (на примере маннита) через ионообменные мембраны является использование явления сдвига равновесной диссоциации воды в примембранных областях со стороны обессоливаемого раствора при плотностях тока выше предельной диффузионной. Изменение рН у поверхности мембраны в этом случае, по мнению авторов, препятствует миграции ионов органического амфолита из секции обессоливания вместе с потоками минеральных ионов. Такое перераспределение потоков солей и органических амфолитов (в частности, аминокислот) авторы [5] назвали “барьерным эффектом”, вероятно, не вкладывая в это понятие представлений о потенциальных энергетических барьерах на межфазных границах в электрохимических системах. В дальнейшем идеология “барьерного эффекта” при работе электромембранной системы в запредельном по плотности поляризующего тока режиме развита в работе [6], в которой, однако, авторы констатируют вслед за снижением нежелательных потоков ионов аминокислот через мембраны их дальнейшее возрастание. Аналогично электродиализное разделение смесей минеральных солей и аминокислот в запредельном режиме поляризации было проведено в [7]. Однако, как известно, если электромембранная система функционирует при плотностях тока выше предельного, выход по току полезного продукта снижается за счет участия в переносе ионов водорода и гидроксила. Поэтому, в настоящее время, необходимо рассмотреть иные возможности повышения эффективности электродиализной деминерализации и фракционирования аминокислот. Это может быть проведено только на основе изучения конкурентных процессов переноса компонентов в растворе и мембране и направленного создания условий, изменяющих соотношения потоков разделяемых компонентов в электромембранных системах.

[На следующую главу] [На Содержание]

Copyright ©