不同面積的半透膜裝置

1. 滲透壓的名詞解釋

滲透壓即：對於兩側水溶液濃度不同的半透膜，為了阻止水從低濃度一側滲透到高濃度一側而在高濃度一側施加的最小額外壓強稱為滲透壓。滲透壓與溶液中不能通過半透膜的微粒數目和環境溫度有關。

所謂溶液滲透壓，簡單的說，是指溶液中溶質微粒對水的吸引力。溶液滲透壓的大小取決於單位體積溶液中溶質微粒的數目：溶質微粒越多，即溶液濃度越高，對水的吸引力越大，溶液滲透壓越高；

反過來，溶質微粒越少，即溶液濃度越低，對水的吸引力越弱，溶液滲透壓越低。即與無機鹽、蛋白質的含量有關。在組成細胞外液的各種無機鹽離子中，

含量上佔有明顯優勢的是Na+和Cl-，細胞外液滲透壓的90%以上來源於Na+和Cl-。在37℃時，人的血漿滲透壓約為770kPa，相當於細胞內液的滲透壓。

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滲透平衡，系關於溶解溶質於溶劑中，導致蒸氣壓的降低。成份1表溶劑，成份2表溶質。溶液中溶劑的化勢(chemical potential)低於純溶劑的化勢（溫度與壓力維持定值時），

當薄膜兩側壓力相同時，溶劑會由α相流到β相，惟當壓力p(β)等溫增大時，達相平衡狀態，便可阻溶劑之流動，即兩邊化勢相等。

因此，在等溫之下，為使溶液中溶劑的化勢與純溶劑相等。所需增大的壓力，稱為滲透壓(π)：

2. 超濾與透析的區別

一、原理不同

超濾：超濾是血液通過機器泵或者血壓流經體蔽伏談外濾器，在人工腎小球跨膜壓的作用下，液體從壓力高的一側向壓力低的一側移動，通過對流的方式獲得超濾液。

透析：透析依靠半透膜進行彌散和滲透。半透膜兩側的溶質濃度差就是驅動溶質移動的原動力，溶質從濃度高的一側通過平衡膜向濃度低的一側（彌散作用），水分子移向滲透濃度高的一側（滲透作用）。

二、使用的膜不同

超濾：超濾膜的孔徑在0.05um_1nm之間，主要用於截留去除水中的懸浮物、膠體、微粒、細菌和病毒等大分子物質。宏碰

透析：透析所使用的半透膜厚度為10－20微米，膜上的孔徑平均為3納米，所以只允許分子量為1.5萬以下的小分子和部分中分子物質通過，而分子量大於3.5萬的大分子物質不能通過。

三、裝置不同

超濾：超濾裝置一般由若干超濾組件構成。

透析：透析所使用的裝置是血液透析器。

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超濾的操作影響因素：料液流速、操作壓力、溫度、運行周期、進料濃度、料液的與處理、膜的清洗。

操作溫度主要取決於所處理的物料的化學、物理性質。由於高溫可降低料液的黏度，增加傳質效率，提高透過通量，因此應在允許的最高溫度下進行操作。

超濾膜透過通量與操作壓力的關系取決於膜和凝膠層的性質。超濾過程為凝膠化廳友模型，膜透過通量與壓力無關，這時的通量稱為臨界透過通量。

3. 血液濾過和透析的區別

隨著現在社會生活的進步，很多人也患上了尿毒症，但是在醫療進步的條件下，尿毒症病人對透析方式有了更多的選擇，開始從以往血液透析到血液濾過，再發展到現在的血液透析濾過。這三者之間的繼承發展存在著哪些區別呢?出於對健康的需要，我們都有必要詳細了解一下。
正常人尿液生成主要是通過腎小球的濾過和腎小管的重吸收及分泌功能。血液濾過就是模仿腎單位的這種濾過原理設計的，但沒有腎小管的重吸收功能。治療過程中需要補充大量的與細胞外液成分相似的液體，來替代腎小管的功能。
血液濾過與血液透析的主要區別在於，血液濾過是通過對流的方式清除溶質，而血透是通過彌散的作用清除溶質。前者與正常腎小球清除溶質的原理相仿，清除中、小分子物質的能力相等，而血透對尿素、肌酐等小分子物質有較好的清除率，而對中分子物質的清除能力則較差。 血液濾過的方法是將患者的動脈血引入到具有良好通透性並與腎小球濾過膜面積相當的半透膜濾器中，由於血液區和膜外間存在著跨膜壓梯度，當血液通過濾過器時，血漿除蛋白質及細胞等有形成分外，水分和大部分中小分子物質均被濾出，以達到清除瀦留於血中過多的水分和溶質的治療目的。
血液濾過適用於下列情況
1。頑固性高血壓：葯物和血液透析不能控制的頑固性高血壓患者，應用血濾後，血壓都恢復正常。可能與血濾時清除了血漿中某些加壓物質有關。也可能與血濾時心血管系統及細胞外液比較穩定，減少了對腎素-血管緊張素系統的剌激有關。
2。水瀦留和低血壓：對於水瀦留伴有低血壓的患者，不可能通過血透排除足夠的水分，因為透析早期即出現低血壓和虛脫。這些患者如果改換血液濾過，循環障礙的表現明顯改善。血濾最主要的優點就是能清除大量的液體而不引起低血壓。
3。高血容量性心力衰竭：這類病人在血液透析時往往會加重病情，而血液濾過則可減輕或治療這類心衰，因為
①血液濾過可迅速清除過多的水分,減輕心臟前負荷。
②雖然脫水效果好，使血容量減少，但它屬於等滲脫水，使外周血管阻力增高，保持了血壓穩定性。
③清除大量水分後，血漿白蛋白濃度相對升高，有利於周圍組織水分進入血管內，減輕水腫。
④不需使用醋酸鹽透析液，避免了由此引起的血管擴張和心臟收縮力抑制。由於上述種種優點，故對於利尿劑無反應的心功能不全患者，血液濾過是一個有效的治療方法。
血液濾過雖然有它的有利一面，但使用起來也有它的缺點：
①由於需要補充大量的置換液，所以費用高。
②容量平衡失調，如果濾過器沒有自動化容量平衡裝置，全靠人工操作，不是容量不足產生低血壓，就是容量過多而增加心臟負荷。
③對小分子物質清除較血液透析差。

4. 如圖為6個滲透裝置，半透膜小袋內充滿0.3g/4L9蔗糖溶液，用不同表面積9半透膜小袋做實驗，開始6段時

分析圖可知：圖為滲透裝置，有半透膜，半透膜兩側的溶液不同，有濃度差．半透膜內是蔗內糖溶液，外面是容清水．半透膜內溶液濃度高，所以水分子進入半透膜，液面逐漸升高．而滲透作用與膜的表面積有關，隨半透膜表面積的增大，單位時間內進入到玻璃管內的水量增多，所以玻璃管內液面的升高也越快．
故選：B．

5. 某興趣小組設計了兩套滲透裝置來探究關於滲透作用的問題。

①探究溶液上升速率與半透膜面積和溶液體積的關系
②溶液上升速率與半透膜面積和溶液的體積有關，成正比例關系
（2）①②B﹥C ③大於

6. 什麼事一級RO膜

反滲透技術是當今最先進和最節能有效的膜分離技術。其原理是在高於溶液滲透壓的作用下，依據其他物質不能透過半透膜而將這些物質和水分離開來。由於反滲透膜的膜孔徑非常小（僅為10A左右），因此能夠有效地去除水中的溶解鹽類、膠體、微生物、有機物等（去除率高達97%-98%）。反滲透是目前高純水設備中應用最廣泛的一種脫鹽技術，它的分離對象是溶液中的離子范圍和分子量幾百的有機物；反滲透（RO）、超過濾（UF）、微孔膜過濾（MF）和電滲析（EDI）技術都屬於膜分離技術。 具體原理：滲透是一種物理現象.當兩種含有不同鹽類的水,如用一張半滲透性的薄膜分開就會發現,含鹽量少的一邊的水分會透過膜滲到含鹽量高的水中,而所含的鹽分並不滲透,這樣,逐漸把兩邊的含鹽濃度融合到均等為止.然而,要完成這一過程需要很長時間,這一過程也稱為滲透壓力.但如果在含鹽量高的水側,試加一個壓力,其結果也可以使上述滲透停止,這時的壓力稱為滲透壓力.如果壓力再加大,可以使方向相反方向滲透,而鹽分剩下.因此,反滲透除鹽原理,就是在有鹽分的水中(如原水),施以比自然滲透壓力更大的壓力,使滲透向相反方向進行,把原水中的水分子壓力到膜的另一邊,變成潔凈的水,從而達到除去水中雜質、鹽分的目的.納濾納濾 ( NF，Nanofiltration)是一種介於反滲透和超濾之間的壓力驅動膜分離過程，納濾膜的孔徑范圍在幾個納米左右。與其他壓力驅動型膜分離過程相比，出現較晚。它的出現可追溯到70年代末J.E. Cadotte的ＮＳ-3 0 0膜的研究，之後，納濾發展得很快，膜組器於80年代中期商品化。納濾膜大多從反滲透膜衍化而來，如CA、CTA膜、芳族聚醯胺復合膜和磺化聚醚碸膜等。但與反滲透相比，其操作壓力更低，因此納濾又被稱作「低壓反滲透」或「疏鬆反滲透」( Loose RO )。納濾分離作為一項新型的膜分離技術，技術原理近似機械篩分。但是納濾膜本體帶有電荷性。這是它在很低壓力下仍具有較高脫鹽性能和截留分子量為數百的膜也可脫除無機鹽的重要原因。微濾微濾又稱微孔過濾，它屬於精密過濾，截留溶液中的砂礫、淤泥、黏土等顆粒和賈第蟲、隱抱子蟲、藻類和一些細菌等，而大量溶劑、小分子及少量大分子溶質都能透過膜的分離過程。基本原理是篩分過程，操作壓力一般在0.7-7kPa，原料液在靜壓差作用下，透過一種過濾材料。過濾材料可以分為多種，比如折疊濾芯、熔噴濾芯、布袋式除塵器、微濾膜等。透過纖維素或高分子材料製成的微孔濾膜，利用其均一孔徑，來截留水中的微粒、細菌等，使其不能通過濾膜而被去除。決定膜的分離效果的是膜的物理結構，孔的形狀和大小。微孔膜的規格目前有十多種，孔徑范圍為0.1～75 μm，膜厚120～150µm。膜的種類有：混合纖維酯微孔濾膜；硝酸纖維素濾膜；聚偏氟乙烯濾膜；醋酸纖維素濾膜；再生纖維素濾膜；聚醯胺濾膜；聚四氟乙烯濾膜以及聚氯乙烯濾膜等。超濾超濾是以壓力為推動力的膜分離技術之一。以大分子與小分子分離為目的，膜孔徑在20－1000A°之間。中空纖維超濾器（膜）具有單位溶器內充填密度高，佔地面積小等優點。 在超濾過程中，水深液在壓力推動下，流經膜表面，小於膜孔的深劑（水）及小分子溶質透水膜，成為凈化液（濾清液），比膜孔大的溶質及溶質集團被截留，隨水流排出，成為深縮液。超濾過程為動態過濾，分離是在流動狀態下完成的。溶質僅在膜表面有限沉積，超濾速率衰減到一定程度而趨於平衡，且通過清洗可以恢復。超濾是一種加壓膜分離技術，即在一定的壓力下，使小分子溶質和溶劑穿過一定孔徑的特製的薄膜，而使大分子溶質不能透過，留在膜的一邊，從而使大分子物質得到了部分的純化。超濾技術的優點是操作簡便，成本低廉，不需增加任何化學試劑，尤其是超濾技術的實驗條件溫和，與蒸發、冷凍乾燥相比沒有相的變化，而且不引起溫度、pH的變化，因而可以防止生物大分子的變性、失活和自溶。在生物大分子的制備技術中，超濾主要用於生物大分子的脫鹽、脫水和濃縮等。超濾法也有一定的局限性，它不能直接得到乾粉制劑。對於蛋白質溶液，一般只能得到10～50％的濃度。

7. 如圖1所示的甲、乙、丙三個滲透裝置中，三個漏斗頸的內徑相等，漏斗內盛有濃度相同的蔗糖溶液，且漏斗內

結合圖與表分析如下：由於水分子可以透過半透膜，蔗糖分子不能透過，甲、乙裝置的蔗糖溶液體積相同，甲裝置半透膜的面積是乙裝置半透膜的面積的2倍，故相對乙裝置而言，甲裝置在單位時間內，水分子由燒杯透過半透膜進入漏斗內的數量較多，導致液面上升速度較快，但由於兩裝置漏斗內蔗糖溶液的體積相同，最終漏斗頸的液面高度持平，則甲對應曲線2，乙對應曲線3；甲和丙兩裝置半透膜面積相同，但丙裝置漏斗內蔗糖溶液的體積是甲裝置的2倍，故相對甲裝置而言，丙裝置在單位時間內，水分子由燒杯透過半透膜進入漏斗內的數量較多，導致液面上升速度較快，但因丙裝置漏斗內蔗糖溶液的體積較多，漏斗頸的液面高度最終比甲裝置高，則丙對應曲線1．
故選：A．