Asymmetric permeability of vectorized membranes

Summary

A membrane with composition gradient shows directionality of transport properties if the local permeability is nonideal and can be represented by an irreducible function of location and pressure or concentration. The diffusion current is larger if the side with larger deviation from ideality is exposed to higher pressure or concentration. According to the theory, asymmetriesΔ up to one and even a little more can be achieved. The rapid saturation, however, very soon sets such a low limit toΔ that even with most extreme composition variation of a continuous membrane no efficient valve action can be expected. As a by-product of the investigation one also finds thatFicks first law is inapplicable to permeant diffusion in nonideal membranes.

Zusammenfassung

Eine Membran mit Kompositionsgradienten zeigt eine Richtungsabhängigkeit der Transporteigenschaften, wenn die mit der Tiefe variierende Permeabilität des Membranmaterials nichtideal ist und durch eine irreduzible Funktion des Ortes und Druckes oder Konzentration dargestellt wird. Der Diffusionsstrom ist größer, wenn die Scite mit der größeren relativen Abweichung von der Idealität dem höheren Drucke oder Konzentration ausgesetzt ist. Nach der Theorie kann man AsymmetrienΔ bis zu 1 und sogar ein klein wenig höher erreichen. Die schnell einsetzende Sättigung schränkt jedochΔ zu so kleinen Werten ein, daß auch bei extremer Variation der Zusammensetzung einer kontinuierlichen Membran keine besonders wirksame einseitige Sperrwirkung zu erwarten ist. Das Studium der gerichteten Membranen zeigt auch sehr überzeugend, daß das ersteFicksche Gesetz auf die Diffusion in nichtidealem und/oder inhomogenem Medium nicht anwendbar ist.