Concentration dependencies of the Pij Peusner coeffcient for the non-electrolyte ternary solutions

• Authors: JASIK-ŚLĘZAK Jolanta , WĄSIK Sławomir , ŚLĘZAK Andrzej

Title variants

PL

STĘŻENIOWE ZALEŻNOŚCI WSPÓŁCZYNNIKÓW PEUSNERA PIJ DLA TERNARNYCH ROZTWORÓW NIEELEKTROLITÓW

• Languages of publication: EN

Abstracts

EN

Peusner’s Network Thermodynamics belongs to a group of modern thermodynamics. It provides a convenient research framework for membrane transports. One of the many research tools to study membrane transport are Kedem-Katchalsky equations. A network forms of hybrid Kedem-Katchalsky equations (K-K) for ternary non-electrolyte solutions may contain one of the six Peusner coefficients i.e. Hij, Wij, Nij, Kij, Sij or Pij (i, j  {1, 2, 3}) that form third-order matrices of the Peusner coefficients i.e. [H], [W], [N], [K], [S] or [P]. Aim of this study was to calculation of family of dependencies of Peusner coefficients Pij (i, j  {1, 2, 3}) on average concentration of a homogeneous solution of one component in a membrane (C ̅_1) for several different values of the second component (C ̅_2). Calculations were made for aqueous glucose and ethanol solutions and membrane with transport parameters Lp, σ and ω on the basis of network K-K equations for ternary solutions of non-electrolytes that contain the coefficient Pij. It has been shown that the Pij are non-linearly (hyperbolic) dependent on solutions concentrations C ̅_1 and C ̅_2. Non-linearity of coefficients Pij results from the properties of mathematical equations describing them.

PL

Termodynamika sieciowa Peusnera należy do grupy termodynamiki współczesnej. Stanowi ona wygodne ramy badawcze transportów membranowych. Jednym z wielu narzędzi badawczych transportu membranowego są równania Kedem - Katchalsky’ego. Sieciowe postaci hybrydowych równań Kedem-Katchalsky’ego (K-K) dla ternarnych roztworów nieelektrolitowych mogą zwierać jeden z sześciu współczynników Peusnera: Hij, Wij, Nij, Kij, Sij lub Pij (i, j  {1, 2, 3}), tworzących macierze trzeciego stopnia współczynników Peusnera [H], [W], [N], [K], [S] lub [P]. Celem pracy było obliczenie rodziny zależności współczynników Peusnera Pij (i, j  {1, 2, 3}), od średniego stężenia jednego składnika jednorodnego roztworu w membranie (C ̅_1) dla kilku różnych, ustalonych wartości drugiego składnika (C ̅_2). Analizowano transport wodnych roztworów glukozy i etanolu przez membranę o parametrach transportowych Lp, σ i ω, przy pomocy sieciowych równań K-K dla ternarnych roztworów nieelektrolitów, zawierających współczynnik Peusnera Pij. Stwierdzono, że współczynniki Pij są nieliniowo (hiperbolicznie) zależne od stężeń C ̅_1 i C ̅_2. Nieliniowość owych współczynników wynika z właściwości równań matematycznych opisujących współczynniki Pij.

Keywords

EN

network thermodynamics; membrane transport; diffusion

PL

termodynamika sieciowa; transport membranowy; dyfuzja

• Publisher: Wyższa Szkoła Biznesu i Przedsiębiorczości w Ostrowcu Świętokrzyskim
• Journal: Acta Scientifica Academiae Ostroviensis. Sectio A, Nauki Humanistyczne, Społeczne i Techniczne
• Year: 2016
• Issue: 7(1)/2016
• Pages: 252-263

Dates

online

2016-08-02

Contributors

author

JASIK-ŚLĘZAK Jolanta

• Department of Biomedical Processes and Systems, Institute of Health and Nutrition Sciences Technical University of Częstochowa

author

WĄSIK Sławomir

• Department of Molecular Physics, Institute of Physics, Jan Kochanowski University

author

ŚLĘZAK Andrzej

• Department of Biomedical Processes and Systems, Institute of Health and Nutrition Sciences Technical University of Częstochowa

References

• Baker R.W. (2012) Membrane Technology and Application. Wiley, Chichester.
• Batko K., Ślęzak-Prochazka I., Grzegorczyn S., Ślęzak A. (2014a) Membrane transport in concentration polarization conditions: Network thermodynamics model equations. J. Porous Med. 17, 573-586.
• Batko K., Ślęzak-Prochazka I., Ślęzak A. (2015) Network hybrid form of the Kedem-Katchalsky equations for non-homogenous binary non-electrolyte solutions: evaluation of Pij* Peusner’s tensor coefficients. Transp. Porous Med. 106, 1-20.
• Batko K., Ślęzak-Prochazka I., Ślęzak A. (2014b) Network form of the Kedem-Katchalsky equations for ternary non-electrolyte solutions. 8. Evaluation of Pij Peusner’s coefficients for polymeric. Polym. Med. 44, 89-107.
• Bristow D.N., Kennedy C.A. (2013) Maximizing the use energy in cities using an open systems network approach. Ecolog. Model. 250, 155-164.
• Dworecki K., Ślęzak A., Ornal-Wąsik B., Wąsik S. (2005) Effect of hydrodynamic instabilities on solute transport in a membrane system. J. Membr. Sci. 265, 94–100.
• Imai Y. (1996) Network thermodynamics: analysis and synthesis of membrane transport system. Japan. J. Physiol. 46, 187-199.
• Jasik-Ślęzak J., Ślęzak-Prochazka I., Ślęzak A., (2014), Evaluation of the Peusner’s coefficients matrix for polymeric membrane and ternary non-electrolyte solutions. Polym. Med. 44, 167-178.
• Kargol A., Kargol M. (2011) Passive mass transport processes in cellular membranes and their biophysical implications. [In:] Porous Media. Applications in Biological Systems and Biotechnology. Vafai K. (ed.), CRC Press, Boca Raton, pp. 295-329.
• Katchalsky A., Curran P.F. (1965) Nonequilibrium Thermodynamics in Biophysics, Harvard Univ. Press, Cambridge.
• Kondepudi D., Prigogine I. (2006) Modern thermodynamics. Wiley, Chichester.
• Moya A.A., Horno J. (2004) Study of the linearity of the voltage–current relationship in ion-exchange membranes using the network simulation method. J. Membr. Sci. 235, 123–129
• Oster G. F., Perelson A. S., Katchalsky A. (1971) Network Thermodynamics. Nature, 234, 393-399.
• Peusner, L., 1970, The Principles of Network Thermodynamics and Biophysical Applications, Harvard, Cambridge.
• Peusner L. (1983) Hierarchies of irreversible energy conversion systems: a network thermodynamics approach. I. Linear steady state without storage. J. Theoret. Biol. 102, 7-39.
• Peusner L., (1985) Hierarchies of irreversible energy conversion systems. II. Network derivation of linear transport equations. J. Theoret. Biol. 115, 319-335.
• Peusner L. (1986) Studies in Network Thermodynamics. Elsevier, Amsterdam.
• Szczepański P., Wódzki R. (2013) Bond-graph description and simulation of agitated bulk liquid membrane system – dependence of fluxes on liquid membrane volume. J. Membr. Sci. 435, 1-10.
• Ślęzak A. (1989) Irreversible thermodynamic model equations of the transport across a horizontally mounted membrane. Biophys. Chem. 34, 91-102.
• Ślęzak A., Grzegorczyn S., Batko K.M. (2012) Resistance coefficients of polymer membrane with concentration polarization. Transp. Porous Med. 95, 151-170.