Сущность хроматомембранного процесса заключается [39, 40] в массообмене между потоками двух несмешивающихся жидкостей или жидкости и газа, который осуществляется в пористой среде из гидрофобного материала с открытыми порами. Чтобы обеспечить возможность независимого движения потока двух фаз, пористая среда имеет два типа пор, существенно различающихся по размерам (мак - ропоры и микропоры). Размеры макропор должны быть такими, что­бы возникающее в них капиллярное давление было пренебрежимо мало и не препятствовало прохождению полярной фазы. Поры второ­го типа - микропоры-наоборот, должны быть настолько малыми, что­бы возникающее в них капиллярное давление препятствовало про­никновению полярной жидкой фазы. В то же время они должны обес­печивать достаточную проницаемость для потока газов или неполяр­ной жидкости.

Схема на рис. 5.3. соответствует прохождению под прямым углом потоков двух фаз: полярная жидкость протекает через бипори - стую среду 1, образующую массообменное пространство (Pi и Р2 -

давление потока на входе в массообменную камеру и на выходе из нее), а в перпендикулярном направлении создается поток неполярной жидкости или газа (Р3 и Р4 - давление на входе и выходе). Взаимное смещение потоков двух фаз исключено вследствие разности давлений Pi и Р3. Давление на выходе Р2 должно превышать давление неполяр­ной фазы Рз(Р2>Рз)> в результате газ или неполярная жидкая фаза не могут перейти из микропор в макропоры. В свою очередь, их вытес­нению из микропор полярной фазой препятствует капиллярное давле­ние при условии: Р/<р4 + fPJ,

Рис. 5.3. Схема про­ведения хромато­мембранного процес­са: 1 - бипористая гидрофобная матри - Р4 ца, 2 - пористые гид­рофобные мембраны,

4 3,4 - вход и выход

неполярной жидкой или газовой фазы, 5,6 - вход и выход по­лярной жидкой фазы.

где Рк - абсолютная величина капиллярного давления, имеющего от­рицательное значение. До тех пор пока выполняется данное условие, микропоры оказываются недостижимыми для полярной фазы.

Поток неполярной жидкости или газовой фазы вводится в мас­сообменное пространство и выводится из него через пористые гидро­фобные мембраны, размеры пор которых близки к размеру микропор в матрице. Мембрана непроницаема для полярной фазы и имеет тол­щину 0,7-1,0 мм. Материал пористой матрицы химически инертен по отношению к обеим фазам и обеспечивает максимальный краевой угол смачивания полярной фазой. Например, для водных растворов применяют матрицу из тетрафторэтилена. Размер пор подбирают в
каждом конкретном случае (например, диаметр микропор - 0,3-0,5 мкм, макропор - от 0,3 до 3 см). Скорость потока газовой и жидкой неполярных фаз может изменяться в широких пределах, она зависит от распределения пор по размерам и определяется экспериментально.

При реализации непрерывного режима через ячейку с задан­ным расходом пропускают потоки водного раствора и газообразного или органического экстрагента и после установления стационарного состояния измеряют концентрацию целевых компонентов в выходя­щем из ячейки потоке экстрагента. Для решения задачи концентриро­вания с получением выделенных веществ применяется дискретная схема проведения хроматомембранного процесса. В этом случае по­токи двух фаз пропускают через ячейку последовательно с перекры­тием каналов на входе и выходе той фазы, которая в данный момент является неподвижной. При перекрытии потока неполярной фазы должно соблюдаться соотношение Pi < Рк, в обратном варианте - Рз < Рк. В дискретном режиме ячейка сначала заполняется экстрагентом, затем через масообменный слой пропускают анализируемую пробу в заданном объеме, после чего проводят элюирование веществ, скон­центрированных в экстрагенте. Определение концентрации вещества в элюате может осуществляться любым методом, например с помо­щью спектрофотометрического или люминесцентного детектора, или (в случае газа) газового хроматографа.

Мембранная конвективная жидкостная хроматография - новый вариант жидкостной хроматографии, в котором устранены диффузи­онные массообменные факторы размывания зон, присущие зернисто­му слою сорбента. Поскольку в этом методе разрешение не зависит от расхода подвижной фазы, он рекомендуется для препаративного при­менения [41]. Метод создает новые возможности не только в аналити­ческой химии, но и при разработке системы искусственного легкого.