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 (макропоры 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 - микропорынаоборот, 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 бипористую 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 Pj. 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:

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 Pj < Рк, в обратном варианте - Р3 < 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.