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磁性纳米粒子/污泥基复合材料吸附性能研究进展

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工业水处理 2021年第4期41卷 25-30页

作者：罗宿星陈华仕罗肖雪伍远辉陈勇杨洪遵义师范学院化学化工学院贵州遵义563006 贵州省材料电化学特色重点实验室贵州遵义563006 海南热带海洋学院理学院海南三亚572022

随着城市污水处理厂数量和规模的不断发展,污泥的处理与资源化利用成为环保领域的热点问题。制备磁性纳米粒子/污泥基复合材料处理水环境中的污染物是污泥资源化研究的重要方向之一,可达到污泥资源化利用及环境修复的双重目的。综述了... 详细信息

随着城市污水处理厂数量和规模的不断发展,污泥的处理与资源化利用成为环保领域的热点问题。制备磁性纳米粒子/污泥基复合材料处理水环境中的污染物是污泥资源化研究的重要方向之一,可达到污泥资源化利用及环境修复的双重目的。综述了磁性纳米粒子/污泥基复合材料的制备方法、吸附实验研究方法、吸附影响因素及吸附机理,并对磁性纳米粒子/污泥基复合材料的发展前景及研究方向进行了展望。

关键词：污泥磁性纳米粒子复合材料吸附

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磁性纳米粒子对稠油乳化降粘的影响研究

磁性纳米粒子对稠油乳化降粘的影响研究

作者：苏瑞宇西安石油大学

学位级别：硕士

稠油在运输中会造成管道堵塞和生产中断等问题,限制了它们的经济可行性。因此降低稠油粘度,改善流动性成为运输和应用的先决条件。国内外近些年来一直在尝试和研究稠油降粘减阻输送技术,其中之一就是水包油乳化降粘输送技术,而稳定性和... 详细信息

稠油在运输中会造成管道堵塞和生产中断等问题,限制了它们的经济可行性。因此降低稠油粘度,改善流动性成为运输和应用的先决条件。国内外近些年来一直在尝试和研究稠油降粘减阻输送技术,其中之一就是水包油乳化降粘输送技术,而稳定性和流变性是评价这项技术的关键。故本论文开展了两性表面活性剂-磁性纳米粒子对稠油乳化降粘影响规律的研究,从而为稠油乳化降粘输送技术在实践中的应用提供实验和理论依据。本研究以分水率和降粘率为主要评价指标,首先在4种不同类型的两性离子表面活性剂中优选出高效的表面活性剂;其次,在最优两性表面活性剂基础上,分析磁性纳米粒子类型及浓度对稠油O/W型乳状液的影响,从而优选出磁性纳米粒子;再次,系统地评价p H值、油水比、Na Cl浓度、搅拌速度、乳化温度对两性表面活性剂-磁性纳米粒子共同制备的稠油O/W型乳状液稳定性与流变性的影响规律及作用机理。然后,为了进一步分析以上各因素对乳状液流变性的影响程度,应用SPSS软件对五因素三水平的正交流变实验结果进行方差分析和非线性回归分析,得到稠油O/W型乳状液的管输压降预测模型。最后,应用matlab软件对管输压降预测模型进行最优值的求解,并对主要影响因素及最优解进行实验验证。研究发现:(1)质量浓度为0.5%的CAB-35与质量浓度为400mg/L的CoO所制备出的稠油O/W型乳状液稳定性好、降粘率高。当乳化温度为25℃,油水比为7:3,搅拌速度为1000r/min时,其4h分水率和降粘率分别达到30.51%和99.41%。(2)p H值、油水比和乳化温度是影响稠油O/W型乳状液流变性的主要因素。当p H值为6.43,含油率为69.48%,Na Cl浓度为0.14mol/L,搅拌速度为230.33r/min,乳化温度为12.14℃时,压降达到最低值41.74Pa,并且经过实验验证,该模型能较好地预测正交实验范围内乳状液的管输压降。

关键词：两性表面活性剂磁性纳米粒子稳定性流变性压降预测模型

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磁性纳米粒子的制备、表面功能化及应用研究

磁性纳米粒子的制备、表面功能化及应用研究

作者：饶通德重庆大学

学位级别：硕士

自上世纪六十年代人工制造出磁性纳米颗粒后,磁性纳米材料在其合成和应用等方面得到迅速发展,特别是近年来磁性纳米粒子在生物医学领域中的应用,为生物分离分析提出了新的思路,同时磁性纳米粒子在环境分离分析中应用也引起了越来越多研... 详细信息

自上世纪六十年代人工制造出磁性纳米颗粒后,磁性纳米材料在其合成和应用等方面得到迅速发展,特别是近年来磁性纳米粒子在生物医学领域中的应用,为生物分离分析提出了新的思路,同时磁性纳米粒子在环境分离分析中应用也引起了越来越多研究者的极大关注。本论文对基于羧基功能化的磁性-荧光多功能复合纳米粒子的合成、表征及及其在环境分析中的应用进行了研究。采用简单而快速的化学共沉淀法合成出了粒径在7±2nm的FeO纳米粒子,通过对合成后的FeO纳米粒子用稀盐酸处理后,纳米粒子溶液具有较好的稳定性,能长期稳定的存在溶液中而不会发生聚集;产物在常温下的磁矫顽力和剩磁均为零,具有超顺磁性,其饱和磁化强度值为42.9 emu g。其最佳制备条件为: a) Fe :Fe+=1: 2;b)沉淀剂NaOH浓度为0.2mol/L;c)最后分散在20 mmol/L的HCl中。通过原位聚合法在共沉淀法制备的FeO纳米胶体中原位聚合丙烯酸单体,获得聚丙烯酸修饰的磁性纳米粒子(FeO@PAA),然后以乙二胺作为连接分子通过共价法将罗丹明B荧光染料结合到其表面,获得FeO-荧光复合纳米材料。聚丙烯酸修饰的FeO纳米粒子和FeO-荧光纳米复合材料的粒径基本相同,为6～10 nm;FeO@PAA和FeO@PAA-RB纳米材料在常温下的磁矫顽力和剩磁均为零,具有超顺磁性,饱和磁化强度分别为40.6 emu g和39.2 emug。合成FeO-荧光复合纳米材料的最佳条件为:①EDA:RB物质量比为1:1;②丙烯酸在体系中量为150mmol/L;③EDC和NHS在体系中量均为75mmol/L;④氨基化RB和FeO@PAA共价结合时间为45min,通过控制这些条件可获得理想的FeO-荧光复合纳米材料。在优化的实验条件下聚丙烯酸和FeO纳米粒子重量比接近1:2,每个FeO粒子表面结合了十个RB分子。基于表面修饰聚丙烯酸合成出了具有良好水溶性和强荧光信号的超顺磁/荧光纳米复合材料,在环境及生物医学领域具有重要的实际应用价值。利用磁性-荧光复合纳米粒子在电磁场下的可操控性、磁性分离富集特性以及荧光特性,将其应用于溶液中阴离子表面活性剂的检测,实现水样中微量阴离子表活性剂的高灵敏、高选择性的定量分析。通过对检测条件的优化,其对阴离子表面活性剂检出限为0.051μmol/L,通过对4.0μmol/L SDS测量6次,其相对标准偏差为3.32%,显示具有较好的重现性。为溶液中阴离子表面活性剂的检测提供了一种新的思路。

关键词：磁性纳米粒子羧基功能化磁性-荧光复合纳米粒子超顺磁性阴离子表面活性剂

磁性纳米粒子的功能化及与细菌的相互作用的研究

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磁性纳米粒子的功能化及与细菌的相互作用的研究

作者：陈保利武汉理工大学

学位级别：硕士

近年来,随着纳米技术的不断发展,纳米材料在科学技术领域发展迅猛。在众多纳米材料中,磁性材料结合纳米技术形成的磁性纳米材料,得到了广泛的关注和应用。其中,以FeO磁性纳米粒子的表现尤为突出。相比于传统材料,FeO由于其独特的物理、... 详细信息

近年来,随着纳米技术的不断发展,纳米材料在科学技术领域发展迅猛。在众多纳米材料中,磁性材料结合纳米技术形成的磁性纳米材料,得到了广泛的关注和应用。其中,以FeO磁性纳米粒子的表现尤为突出。相比于传统材料,FeO由于其独特的物理、化学以及生物学性质,使其在开发医疗和诊断应用以及解决环境问题等方面有着更为显著的优势,然而,几乎所有这些应用都是基于磁性纳米粒子与无机分子或生物体系间的直接相互作用。因此,了解磁性纳米粒子跟生物体系之间的相互作用有助于更好地利用磁性纳米材料。而细菌作为生物体系中一类简单且常见的生物细胞,对人类的生产生活影响巨大,所以研究磁性纳米粒子与细菌之间的相互作用具有非常重要的科学意义。本文旨在开发出一种适当功能化的磁性纳米粒子,并探讨其与细菌之间的相互作用,该研究为磁性纳米粒子的后续应用奠定理论基础。主要研究内容如下:(1)针对目前功能化磁性纳米粒子合成中先制备磁核再进行改性的两步修饰法存在的步骤繁琐、试剂浪费严重等不足,本文采用简单高效的一步修饰氧化水解法,将FeSO·7HO作为唯一铁源,制备出聚乙烯亚胺修饰的磁性纳米粒子——FeO@PEI MNPs。利用场发射扫描电子显微镜、X射线衍射、傅立叶红外光谱、振动样品磁强计、差热分析仪、动态光散射仪等对改性前后的磁颗粒进行表征。结果表明:成功制备出了FeO@PEI MNPs,呈八面体,粒径分布在56.1±0.6 nm,晶型是面心立方尖晶石结构,饱和磁化强度为75 emu/g,矫顽力和剩磁分别为150 Oe和10 emu/g,在pH=30的广泛范围内都是携带正电荷。(2)研究了FeO@PEI MNPs与革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌之间的相互作用。将制备的FeO@PEI MNPs与细菌混合,相互作用后加入外磁场,发现该纳米粒子可以吸附并捕获细菌,用场发射扫描电子显微镜、紫外分光光度计、差热分析仪等探讨了FeO@PEI MNPs对几种细菌的捕获效率,另外,还通过酒精、胰蛋白酶等对细菌表面进行处理,深入研究了该磁性纳米粒子与细菌相互作用的机理。结果表明:FeO@PEI MNPs能够快速高效地捕获浓度较高的细菌;它跟细菌之间的作用力主要是静电吸附,带负电荷的分子组如LPS,蛋白质,肽聚糖在它们的相互作用过程中起重要作用。

关键词：磁性纳米粒子细菌相互作用聚乙烯亚胺(PEI)

伴刀豆凝集素修饰磁性纳米粒子富集人血清中糖蛋白及质谱鉴定

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色谱 2014年第4期32卷 369-375页

作者：李凤康经武中国科学院上海有机化学研究所上海200032

发展了一种新型的磁性纳米粒子应用于人血清中特异性糖蛋白的亲和富集。制备的磁性纳米粒子具有核/壳/壳结构,即由Fe3O4磁性粒子/硅胶层/有机聚合物外层构成。伴刀豆凝集素A(Con A)以共价键合的形式通过短链聚乙二醇固定在粒子表面,实... 详细信息

发展了一种新型的磁性纳米粒子应用于人血清中特异性糖蛋白的亲和富集。制备的磁性纳米粒子具有核/壳/壳结构,即由Fe3O4磁性粒子/硅胶层/有机聚合物外层构成。伴刀豆凝集素A(Con A)以共价键合的形式通过短链聚乙二醇固定在粒子表面,实现了人血清中特异性糖蛋白的高效富集。富集的蛋白经过胰蛋白酶酶解后,所得的肽段经离线的二维色谱分离,用高分辨质谱共鉴定出80种蛋白。通过NetNGlyc等搜索软件分析确定其中76种为糖蛋白,分析发现在血清中质量浓度仅为0.000 01 g/L的β-2-glycoprotein 1也得到了鉴定,表明我们发展的磁性纳米粒子与凝集素相结合的方式,可以高效地富集复杂体系中与主要蛋白成分含量相差12个数量级的低丰度糖蛋白。

关键词：液相色谱质谱富集糖蛋白凝集素磁性纳米粒子

磁性纳米粒子的制备及其在拟南芥TIR1蛋白分离中的应用

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磁性纳米粒子的制备及其在拟南芥TIR1蛋白分离中的应用

作者：周倩华中师范大学

学位级别：硕士

除草剂靶标定位和分离鉴定是当前制约新型低毒高效化学除草剂发展的关键问题之一。建立简便快速准确的靶标分离鉴定方法对于除草剂靶标发现具有重要的 ·意义。拟南芥TIR1蛋白是重要的生长素受体,也是重要的生长素型除草剂的作用靶标,... 详细信息

除草剂靶标定位和分离鉴定是当前制约新型低毒高效化学除草剂发展的关键问题之一。建立简便快速准确的靶标分离鉴定方法对于除草剂靶标发现具有重要的 ·意义。拟南芥TIR1蛋白是重要的生长素受体,也是重要的生长素型除草剂的作用靶标,近年来成为生长素信号转导网络研究的热点。本文合成功能化的磁性纳米粒子作为载体,采用免疫分离方法,初步研究了拟南芥TIR1蛋白的分离方法,为今后基于TIR1蛋白靶标的新型抑制剂研究奠定了基础。本论文工作主要分为以下三方面:1.综述了与本论文相关研究内容的国内外研究进展,包括磁性纳米粒子的合成方法及应用,生长素的作用原理,TIR1蛋白,凝胶电泳及Dotblot的原理等,提出了本论文研究的课题设计。2.合成了三种不同表面修饰的磁性纳米粒子。所采用的表面修饰剂分别是柠檬酸(Citric acid)、多巴胺(dopamine)、以及本课题组合成的末端带叠氮基的三功能聚合物(DSZ)。通过动态光散射(DLS)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、透射电镜(TEM)、以及Zeta电势测定等手段,对合成的磁性纳米粒子的表面形貌、微观结构等进行了表征。通过MTT比色实验,测定了磁性纳米粒子的细胞毒性。结果表明,合成的三种磁性纳米粒子水溶性较好,粒径分布比较均匀,毒性较小。3.以HRP酶、HSA蛋白为例,建立磁纳米富集蛋白的模板反应。4.采用TIR1蛋白一抗抗体,与表面羧基化的磁性纳米粒子共价键连接,得到磁性纳米粒子分离载体。培养拟南芥植株,获得拟南芥叶片、根部等不同组织的总蛋白提取液,在常温下与表面修饰有TIR1蛋白一抗抗体的磁性纳米粒子共孵育,利用免疫方法对TIR1蛋白进行磁性分离,经过Tris-HCl洗脱液洗脱、凝胶成像、及Dot blot进行表征。实验表明,拟南芥根部和叶子都含有TIR1蛋白,根部的含量多。在Tris-HCl洗脱且迅速调节pH后,Dot blot检测活性良好。本论文工作建立了磁性纳米粒子分离提纯拟南芥TIR1蛋白的方法,为今后基于TIR1蛋白靶标的新型抑制剂研究奠定了基础。

关键词：磁性纳米粒子 TIR1 拟南芥 Dot blot

基于介孔Fe_3O_4@mSiO_2@Cu^(2+)磁性纳米粒子的固相萃取-高效液相色谱法测定水中微囊藻毒素

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色谱 2015年第5期33卷 449-454页

作者：孙红娄大伟连丽丽韩雪郭亭秀陈慧君吉林化工学院化学与制药工程学院吉林吉林132022 吉林大学化学学院吉林长春130012 东北师范大学化学学院吉林长春130024

通过水热合成和常温合成的方法制备了介孔Fe3O4@mSiO2@Cu2+磁性复合纳米粒子(NPs),其具有均匀的尺寸大小、良好的磁性能和特异的选择性。本研究将合成的NPs用作磁性固相萃取(MSPE)介质,结合高效液相色谱(HPLC)发展了一种测定水样品中痕... 详细信息

通过水热合成和常温合成的方法制备了介孔Fe3O4@mSiO2@Cu2+磁性复合纳米粒子(NPs),其具有均匀的尺寸大小、良好的磁性能和特异的选择性。本研究将合成的NPs用作磁性固相萃取(MSPE)介质,结合高效液相色谱(HPLC)发展了一种测定水样品中痕量微囊藻毒素MC-LR的方法。在优化MSPE和HPLC条件后,该方法在0.1~15μg/L范围内呈现良好的线性,线性相关系数(r)为0.999 4,检出限为0.025μg/L,定量限为0.082μg/L。进一步将该方法用于水样中痕量藻毒素分析,结果发现回收率达到78%。这一结果表明:制得的磁性纳米粒子具有良好的萃取性能,可有效用于水样中痕量藻毒素的测定。

关键词：磁性固相萃取高效液相色谱微囊藻毒素水磁性纳米粒子介孔

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磁性纳米粒子强化微波热解含油污泥机理研究

磁性纳米粒子强化微波热解含油污泥机理研究

作者：武哲西安石油大学

学位级别：硕士

随着我国的原油需求量日益增加,含油污泥的产量也逐年增长。由于含油污泥会严重影响生态环境与油田生产,因此实现含油污泥的减量化、无害化、资源化处理成为当下研究热点。通过研究微波对含油污泥的热解发现,添加微波吸收剂可提高微波... 详细信息

随着我国的原油需求量日益增加,含油污泥的产量也逐年增长。由于含油污泥会严重影响生态环境与油田生产,因此实现含油污泥的减量化、无害化、资源化处理成为当下研究热点。通过研究微波对含油污泥的热解发现,添加微波吸收剂可提高微波热解效率,但传统吸收剂存在热解效率较低、处理成本较高等问题。本文以具有高矫顽力、低居里温度、超顺磁性和高磁化率的磁性纳米粒子作为新型微波吸收剂,探究其对微波强化热解含油污泥机理研究。以长庆油田油泥作为研究对象,首先完成了微波热处理系统的自主设计与搭建,该系统由连续性收集装置、热重装置、阶段性收集装置组成。通过连续性收集实验装置探究了微波作用时间和磁性纳米粒子种类、浓度对油泥热解的影响;接着通过热重装置进行有无磁性纳米粒子热重实验对比,得到两组热重曲线并分别对有无粒子热解过程进行阶段划分,通过阶段性收集装置对两组热解产物进行收集并通过气相色谱进行组分分析。最后根据阿伦尼乌斯公式,利用积分法进行热解过程动力学模拟,得到油泥热解在各反应阶段的动力学方程,并求出其表观活化能与指前因子。实验和理论研究表明:在含油污泥中加入不同种类、不同浓度的磁性纳米粒子进行热解实验,质量浓度为5mg/g的纳米Zn FeO作为微波吸收剂时,其热解效果最佳。20min内热解终温达到284℃,产气量405 ml,产液量10.6 ml。根据热重曲线将油泥热解划分为三个阶段,快速升温与水分蒸发(室温～150℃),轻质组分蒸发(150～240℃),重质组分初步裂解(240～300℃)。加入纳米Zn FeO作为吸收剂提高了油泥热解终温、升温速率及失重速率,热解温度相同时,微波辐射时间大幅缩短;热解产物中H、轻质组分体积分数更大,产油量更多。通过建立各反应阶段动力学方程发现,加入磁粒子能够降低反应所需表观活化能,使得热解反应更容易发生。

关键词：含油污泥微波热解磁性纳米粒子热重分析动力学模拟

磁性纳米粒子的制备及对α-淀粉酶的固定化研究

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中国卫生检验杂志 2014年第10期24卷 1369-1372页

作者：唐玲利黄东萍侯路琦邓敬桓黄明立阮冲广西医科大学公共卫生学院广西南宁530021

目的探讨氨基功能化磁性纳米粒子的制备及固定α-淀粉酶的效果。方法通过化学共沉淀法制备四氧化三铁磁性纳米粒子,用正硅酸乙酯(TEOS)水解的二氧化硅包裹纳米粒子,并与3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTS)发生硅烷化反应进行表面改性功能化修饰... 详细信息

目的探讨氨基功能化磁性纳米粒子的制备及固定α-淀粉酶的效果。方法通过化学共沉淀法制备四氧化三铁磁性纳米粒子,用正硅酸乙酯(TEOS)水解的二氧化硅包裹纳米粒子,并与3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTS)发生硅烷化反应进行表面改性功能化修饰,用修饰后的磁性纳米粒子对来源于人唾液的α-淀粉酶进行固定化。结果透射电镜(TEM)显示四氧化三铁磁性纳米粒子形貌均匀;傅里叶变换红外光谱(FTIR)显示四氧化三铁磁性纳米粒子被包裹上二氧化硅和修饰上氨基;固定化后的α-淀粉酶的最大活力是826 U/mg,为游离酶的75%,重复使用7次后活性仍然较高,对pH的稳定性较游离酶增强。结论四氧化三铁磁性纳米粒子可以成功固定α-淀粉酶,固定化后的α-淀粉酶操作的稳定性和重复利用率得到显著提高,为利用其磁性快速分离α-淀粉酶底物提供了可能性。

关键词：四氧化三铁磁性纳米粒子固定化 α -淀粉酶