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Stoff‐ und Volumentransport durch Membranen mit elektrisch geladenem Gerüst I. Membranen, deren Porenweite klein ist im Vergleich zur Ausdehnung der Ionenatmosphäre

1964; Volume: 68; Issue: 1 Linguagem: Alemão

10.1002/bbpc.19640680104

0005-9021

P. Läuger, W. Kühn,

Nanopore and Nanochannel Transport Studies

Abstract Durch eine Membran mit elektrisch geladenem Gerüst, welche sich zwischen verschieden konzentrierten Elektrolytlösungen befindet, tritt neben dem Transport von Salz im allgemeinen auch ein beträchtlicher Wassertransport auf, so daß sich das Volumen der einen Lösung auf Kosten der anderen vergrößert. Für das Modell einer feinporigen Membran, welche in Kontakt mit 1: 1‐Elektrolytlösungen steht, wird der Volumen‐ und Salztransport angegeben in Abhängigkeit vom Verhältnis X/c ( X = Festionenkonzentration, c = mittlere Elektrolytkonzentration der Lösungen) und von der relativen Differenz U der Beweglichkeiten von Kation und Anion. Je nach den äußeren Bedingungen ist der Volumentransport aus der verdünnten in die konzentrierte Lösung gerichtet (positive Osmose) oder auch umgekehrt aus der konzentrierten in die verdünnte Lösung (negative Osmose); ebenso kann der Salztransport sowohl in Richtung des Aktivitätsgefälles erfolgen (kongruenter Transport) als auch, in anderen Fällen, entgegen dem Aktivitätsgefälle (inkongruenter Transport). Das Kongruenz‐ und das Inkongruenzgebiet, sowie die Gebiete positiver und negativer Osmose werden in der ( X/c, U )‐Ebene angegeben. Bei konstant gehaltenen Volumina baut sich zwischen konzentrierter und verdünnter Lösung eine Druckdifferenz auf, welche positiv oder negativ sein kann. Während prinzipiell ein beliebig hoher Überdruck der verdünnten gegenüber der konzentrierten Lösung möglich ist, kann umgekehrt unter Bedingungen, wo die Osmose positiv ist, die Druckdifferenz höchstens gleich dem osmotischen Druckunterschied beider Lösungen werden. Während der Volumentransport unter der Bedingung verschwindenden elektrischen Stromes beide Richtungen haben kann, erfolgt der Volumentransport bei elektrisch kurzgeschlossenen Außenlösungen stets aus der konzentrierten in die verdünnte Lösung. Ferner zeigt es sich, daß das einer bestimmten Konzentrationsdifferenz entsprechende Membranpotential verschieden groß ist, je nachdem ob es bei konstant gehaltenen Volumina oder bei verschwindender Druckdifferenz gemessen wird. Unter den üblichen Meßbedingungen wird der Betrag des Membranpotentials durch das Auftreten eines Volumentransportes verkleinert; dies steht in Einklang mit der Beobachtung, daß das gemessene Potential häufig unterhalb des auf Grund der Theorie von Meyer und Sievers berechneten Wertes liegt.