Polymers in Medicine
2010, vol. 40, nr 1, January-March, p. 25–29
Publication type: review article
Language: Polish
Ciśnieniowe zależności grubości stężeniowych warstw granicznych dla membran polimerowych
Mechanical pressure dependencies of the concentration boundary layers for polymeric membrane
1 Katedra Zdrowia Publicznego Politechnika Częstochowska
Streszczenie
W oparciu o formalizm Kedem-Katchalsky’ego, otrzymano model matematyczny umożliwiający obliczenie charakterystyk ciśnieniowych grubości stężeniowych warstw granicznych (δ) w układzie jedno-membranowym. Ten model zawiera parametry transportowe membrany i roztworów oraz objętościowy strumień osmotyczny. Wielkości te wyznaczono w serii niezależnych eksperymentów. Obliczone wartości δ są nieliniowo zależne od różnicy ciśnień mechanicznych dla tej samej różnicy stężenia badanego roztworu i konfiguracji układu membranowego. Owe nieliniowości są efektem konkurencyjności, między spontanicznie zachodzącymi procesami dyfuzji i konwekcji oraz ciśnieniowej modyfikacji pola stężeń.
Abstract
On a basis of the Kedem-Katchalsky formalism, the mathematical model enabling the calculation of mechanical pressure estimation characteristic of the concentration boundary layers thicknesses (δ) in a singlemembrane system containing binary solutions was obtained. This model contains transport membrane, solution parameters and volume osmotic flux. These values were determined in a series of independent experiments. Calculated values δ are nonlinearly dependent on mechanical pressure difference for the same concentration of investigated solutions and membrane system configuration. These nonlinearities are an effect of a competition between spontaneously occurring diffusion, convection processes and modification of concentration field by mechanical pressure.
Słowa kluczowe
membrana polimerowa, transport membranowy, grubość stężeniowej warstwy granicznej, ciśnienie mechaniczne, strumień objętościowy
Key words
polymeric membrane, membrane transport, thickness of concentration boundary layers, mechanical pressure, volume flux
References (16)
- Barry P. H., Diamond J. M.: effects of unstirred layers on membrane phenomena. Physiol. rev. (1984), 64, 763–872.
- Schlichting H., Gersten K.: boundary layers theory, springer, berlin, 2004.
- Levitt M. D., strocchi D., levitt G.: Heman jejunum unstirred layer: evidence for efficient luminal stirring. Am. J. Physiol. (1989), 93, 631–647.
- Spiegler K. s.: Polarization at ion exchange membrane-solution inter-face. Desalination (1971), 9, 367–385.
- Winne D.: Unstirred layer, source of biased Michaelis constant in membrane transport. biochem. biophys. Acta (1973), 298, 27–31.
- Peppenheimer J. r.: role of pre-epithelial „unstirred” layers in absorption of nutrients from the human jejunum. J. Membr. biol. (2001), 179, 185–204.
- Pohl P., saparov s. M., Antonenko y. n.: The size of the unstirred layer as a function of the solute diffusion coefficient. biophys. J. (1998), 75, 1403–1409.
- Ślęzak A.: irreversible thermodynamic model equations of the transport across a horizontally mounted membrane. biophys. Chem. (1989), 34, 91–102.
- Ślęzak A.: Metoda określania grubości stężeniowych warstw granicznych na podstawie pomiarów objętościowego strumienia osmotycznego roztworów ternarnych. Polim. Med. (2008), 38, 35–39.
- Dworecki K., Ślęzak A., Wąsik s.: Temporal and spatial structure of the concentration boundary layers in membrane system. Physic. A. (2003), 326, 360–369.
- Fernández-sempre J., ruiz-beviá F., GarciaAlgado P., salcedo-Diaz r.: Visualization and modeling of the polarization layer and reversible adsorption process in PeG-10000 deadend ultrafiltration. J. Membr. sci. (2009), 342, 279–290.
- rubinstein i., Zaltzman b.: electro-osmotically induced convection at a permselective membrane. Phys. rev. e (2000), 62, 2238–2251.
- Dworecki K., Ślęzak A., Ornal-Wąsik b., Wąsik s.: effect of hydrodynamic instabilities on solute transport in a membrane system. J. Membr. sci. (2005), 265, 94–100.
- Ślęzak A., Jasik-Ślęzak J., Wąsik J., sieroń A., Pilis W.: Volume osmotic flows on non-homogeneous electrolyte solutions through horizontally mounted membrane. Gen. Physiol. biophys. (2002), 21, 115–146.
- Katchalsky A., Curran P. F.: nonequilibrium thermodynamics in biophysics, Harvard University Press, Cambridge, 1965.
- Ślęzak A., Dworecki K., Ślęzak i. H., Wąsik s.: Permeability coefficient model equations of the complex: membrane-concentration boundary layers for ternary nonelectrolyte solutions. J. Membr. sci. (2005), 267, 50–57.