Золотой стандарт гемодиализа

Тем не менее, диализ имеет важное значение при разделении компонентов, крайне нестойких к действию внешнего давления и электрического потенциала. Более того, отделение диализом ионов от других растворенных веществ признается эффективным и достаточно конкурентоспособным по сравнению с другими процессами. Это имеет место при наличии Доннановского равновесия, когда удается достичь большой движущей силы процессы. В этом случае значительная проницаемость может быть достигнута без наложения внешнего давления или электрического потенциала. Диализ, в котором один электролит отделяется от других электролитов часто называется Доннановским диализом.

Классическим примером является выделение кислоты из отработанных растворов при рафинировании металлов.Про­цесс может рассматриваться также и как непрерывный ионооб­менный, если используются электрически заряженные мембраны.Ради удобства процесс диализа можно классифицировать по двум категориям: обычный диализ и Доннановский диализ. В обычном диализе один неэлектролит отделяется от других не­электролитов или электролитов, содержащихся в смеси. Если смесь содержит более одного электролита, то взаимодействие между ионами одного знака в обычном диализе несущественно. Движущей силой для переноса растворенного вещества через мембрану в этом случае является концентрационный градиент. В Доннановском же диализе межионное взаимодействие играет важную роль, и на границе мембрана — раствор поддерживается Доннановское равновесие.Выражение «Доннановский диализ» обычно отражает диализ растворов электролитов на ионообменных мембранах. Однако это выражение может быть распространено на все случаи, где Дон­нановское равновесие имеет значительное влияние. Доннановское равновесие может иметь место даже на нейтральных мембранах, если, они селективны в отно­шении одного из ионов, присутствующих в растворе.



®

В 1911 г. физикохимик Фредерик Доннан исследовалраспределение растворенных веществ в сосуде, разделенном на два отсека мембраной, которая была полностью проницаема для воды и электролитов и совершенно непроницаема для одного из типов ионов, находящихся в одном из двух отсеков. Как обнаружил Доннан, в этой системе диффундирующие вещества распределялись между двумя отсеками неодинаково.Сначала в оба отсека была налита чистая вода, а затем водин из них добавлен KCl. Ионы К⁺ и Cl¯ диффундировали через мембрану, пока система непришла в равновесие, т.е. пока концентрации K⁺ и Cl¯ по обе стороны мембраны не выравнялись (рис. 4–15, А). Если в один из отсеков добавляликакую–либо калиевую соль, анион которой не был способен диффундировать через мембрану (это могла быть макромолекула А¯, несущая множественный заряд), то происходило перераспределение K⁺ и Cl¯, в результате которогоустанавливалось новое равновесное состояние, при этом некоторое количество K⁺ и Cl¯ переходило из отсека Iв отсек II (рис. 4–15, Б). Доннановское равновесие характеризуется взаимно обратным отношением концентрацийанионов и катионов:

[K⁺]_I / [K+]_II=  [Cl¯]_I / [Cl¯]_II

В равновесии диффундирующий катион K⁺ сконцентрируется втом отсеке, где находится недиффундирующий анион А¯, концентрация же Cl¯ в этом отсеке снизится.



®

Если налить в сосуд с полупроницаемоей перегородкой воды, то в 1 и 2 будет вода. Доннан добавил в первый отсек соль KCl. По прошествии определенного времени концентрации различных ионов в двух отсеках стали равны. Доннан взял соль с органическими ионами, которые не проходят через мембрану. Через некоторое время ионы K+ и Cl– начинают диффунцировать. Наступает ситуация при которой в первом отсеке [K+] больше, чем во втором, в первом отсеке [Cl–] меньше, чем во втором.

Вывод: анион, не проходящий через мембрану оказывает на распределение анионов и катионов, свободно проходящих через мембрану между отсеками.

Такая же ситуация наблюдается и в клетках и в биосистемах. Установленное Доннаном равновесие обусловлено несколькими фактами:
1. Оба отсека по отдельности должны быть электронейтральными, то есть в каждом отсеке число "+" ионов должно быть равно числу "–" ионов.
2. Диффундирующие ионы (K+ и Cl–) пересекают мембрану парами, при этом сохраняется электронейтральность отсеков. Вероятность пересечения мембраны этими ионами определятется произведением их концентраций [K+]*[Cl–].
3. В равновесии скорость диффузии KCl в одном направлении равна скорости диффузии KCl в противоположном направлении. Поэтому [K+]*[Cl–] должно быть одинаковым для обоих отсеков.

®