Dye diffusion in water-swollen cellulose membranes and in bulk water

Summary The generally accepted pore model for diffusion is modified by taking account the steric hindrance of diffusing molecules. The validity of the modified model is examined for the steady state diffusion measurement of eight dyes through four kinds of regenelated cellulose membranes, at 50 °C. Both the earlier and modified true diffusion coefficients, meaning the diffusivities of diffusing molecules within the water-filled cellulose pores, are obtained. The most reasonable explanation of these data is done under the assumption that the diffusion probability does not depend on the elongated diagonal of the diffusing molecule, but on the slightly larger radius than that of minimum cross-section of it. The diffusivities of diffusing molecules in the pores are little affected by the pore diameter of membranes, but they are in general 30 40% smaller than the free diffusion coefficients, obtained by capillary method.

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Zusammenfassung Das allgemein akzeptierte Porenmodell für Diffusion durch Membranen wurde abgewandelt and die sterische Hinderung der diffundierenden Moleküle berücksichtigt. Die Gültigkeit dieses veränderten Porenmodells wurde durch Messung der Diffusion von acht Farbstoffen durch vier Sorten von regenerierten Cellulosemembranen unter stationären Bedingungen bei 50 °C geprüft. Es wurden die bisherigen und die nach der vorliegenden Arbeit modifizierten realen Diffusionskoeffizienten erhalten; sie geben die Diffusivitäten der diffundierenden Moleküle in den mit Wasser gefüllten Celluloseporen an. Die Meßwerte können am einfachsten unter der Annahme erklärt werden, daß die Diffusionswahrscheinlichkeit nicht von der Längserstreckung der diffundierenden Moleküle, sondern von einem Radius abhängt, der etwas größer ist als der aus dem kleinsten Querschnitt berechnete. Die Diffusivitäten der Moleküle im Porenwasser sind wenig von der Porengröße der Membranen beeinflußt; sie sind im allgemeinen um 30–40% kleiner als die mit Hilfe der Kapillarmethode erhaltenen freien Diffusionskoeffizienten.

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With 3 figures and 4 tables