纳米材料 的bt365体育在线投注     DATE: 2019-03-21 07:36

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  制作人:陈如学 磁性纳米材料的应用 在生物分离中的应用 在蛋白质组学的相关bt365体育在线投注中,对蛋白/多肤的纯 化过程是其中重要的bt365体育在线投注领域,而这方面工作的 难点在于低丰度蛋白/多肤的定性和定量分析。 由于经过功能化修饰后的磁性纳米粒子(MNPs) 可以对生物活性的物质产生特异性、高亲和的吸 附,经过磁性分离和洗脱等过程后,可实现对复 杂样品中低丰度的生物活性物质的富集和分离。 近年来,基于磁性纳米材料的磁分离技术被广泛 地应用于生物活性物质的分离与提取中。 对水中污染物的去除 尽管MNPs具有很多与其它纳米材料不同的性质, 直到20世纪中后期科学家们才对这些属性有了较为 深入的了解,并逐渐扩大了MNPs的应用领域。由 于具有较大的比表面积,可以快速地实现固一液分 离等独特的优势,功能化的MNPs可用来解决某些 环境污染问题,例如地下水与地表水的净化、工业 废水的处理等。其中,将纳米零价铁(nZVI )应用于 受污染的地下水源的净化是MNPs成功应用于环境 污染治理中最成功的例子。地下水源的净化一直是 水处理技术的瓶颈问题,而将nZVI注入到地下水中, 水源中的砷、铬等重金属离子以及 某些有机污染物(氯化物溶剂等)可以被吸附于 nZVI的表面,或者被还原成具有相对较低毒性的 产物,达到净化水源的目的。和nZVI一样,某些 具有化学活性的MNPs不仅只限于实验室的bt365体育在线投注 中,很多公司已将它们成功地应用于环境的治 理与修复工作中。早就有报道美国成功地将 MNPs应用于污染场地的修复工作。在欧洲, MNPs也被成功应用于水中污染物的去除。 将MNPs应用于水体净化主要存在如下优 点:MNPs具有较高的比表面积和稳定的化学 性质,不但对污染物质具有较强的吸附性 能,而且大部分的吸附剂可被重复使 用;MNPs独特的超顺磁性实现了对环境水中 污染物的一次性吸附与分离,避免了二次 污染的产生。因此,将MNPs应用于水体中 金属离子、染料以及某些有机污染物及生 物毒素的去除具有一定的发展前景。 裸核的MNPS对水中金属离子和染料的去除 随着社会的发展和工业化进程的加快,水体中金属离子 和染料污染物对生态的破坏以及对人类健康的危害变得 越来越明显。环境中以不同形式存在的汞、福、铅、锌、 镍、铜等金属离子由于自然因素造成的流失,以及人类 的生产活动,如采矿、金属加工、印染工业、农药和化 肥的使用都可能导致重金属对水体造成一定的污染。重 金属离子是属于毒性较高的一类污染物,一般来讲,重 金属离子不会被生物体降解,也不会随着生物的代谢排 出体外,而会逐渐蓄积于人和动物的体内[。不同的金属 离子,所具有的毒性也不同。例如铅可以损伤人类的脑 细胞,甚至可能致癌,福可以诱发人患有高血压及心脑 血管等疾病,其它如锌、铬、汞等重金属离子及其化合 物也具有很强的毒性 随着工业的迅速发展,目前全世界已经有超过 100,000多种染料被应用于造纸、塑料、制药、纺 织及印染行业。尤其是纺织和印染企业,由于各种 染料的大量使用,长期排放大量的染料废水于地表 水中,由此引起的污染数不胜数。随废水一起排放 的染料对人类和环境水中的水生生物都具有一定的 毒性,尤其是由芳香胺合成的偶氮染料,具有潜在 的致癌性。根据染料溶于水后所带电荷的不同,可 以将其分为酸性染料(阴离子染料)和碱性染料(阳离 子染料)是以亚甲基蓝为代表的阳离子染料的结构示 意图和以甲基蓝为代表的阴离子染料的结构示意图。 功能化的MNPS对水中金属离子和染料的去除 目前,纳米技术的快速发展使我们可以根据需要将 MNPs的表面键合不同的官能团,功能化基团不仅 可以起到保护磁性核免受酸碱及其它氧化还原性物 质侵蚀的作用,也可以显著提高MNPs的吸附性能。 而最能有效地阻止MNPs聚集,防止磁性裸核被侵 蚀的方法是将MNPs的表面包覆有机或者无机外。 据报道,一些生物分子如壳聚糖及其衍生物可以在 MNPs的表面聚合,得到生物大分子修饰的MNPs}Is。 这种经过壳聚糖修饰的MNPs对多种重金属离子及 绝大部分染 料都具有较强的吸附性能。在和金属离子作用 的过程中,壳聚糖分子中的氨基起到了重要作 用,在中性和碱性溶液中,吸附剂表面的氨基 可以和溶液中的金属离子通过配位作用偶联, 将金属离子牢固地束缚到MNPs的表面。壳聚糖 及其衍生物修饰的MNPs对染料同样具有较强的 吸附作用,尤其是溶液中的阴离子染料。在较 低的pH溶液中,壳聚糖的氨基极易被质子化, 与阴离子染料之间具有较强 的静电吸引作用,因此在酸性溶液中壳聚糖修 饰的MNPs对阴离子染料具有更强的吸附性能。 壳聚糖修饰的MNPs和阴离子染料之间的作用机 理可用下式表示: 吸附脱硫 吸附脱硫作为燃油脱硫的主要技术之一,以其 可在常温常压条件下操作并对有机硫有较高吸 附选择性在深度脱硫方面显示出特有的优势。 但为了解决吸附剂很难从燃油中分离出来的问 题,目前大多数采用固定床和燃油分流进样的 方法进行燃油脱硫处理。在脱硫处理中引入现 代分离手段,可以提高脱硫的容量和选择性。 磁载体技术可以克服目前常用的一些技术(如 沉淀、吸附、离子交换、离子浮选、反相渗透 技术)的局限性,显示出巨大的应用前景,引起 了人们的极大兴趣。分子筛包覆超顺磁性纳米 粒子具有特殊的包覆结构,包覆的分子筛形成 封闭空间使被包覆的纳米颗粒与环境隔绝,可 以避免被氧化。 在实际应用中一方面可以利用分子筛的吸附和 较易改性的特性,又可以利用核磁响应的特性, 使得材料综合了各单一组分材料的优异性能。 谷涛等“’{首先在磁性基质上合成Na一Y分子 筛,再用Cu(NO})z溶液在135℃下进行水热离子 交换,然后在氮气中500℃下焙烧活化,制得磁 性Cu( I)一Y分子筛吸附剂。 在磁稳定床中以含多种P吩的正辛烷为模型汽油, 考察了吸附温度、操作压力、空速和磁场强度 等操作条件对其脱硫性能的影响,实验结果表 明,适宜的脱硫操作条件为常温、常压、体积 空速10 h -、磁场强度10 kA/m,在此条件下, 磁性Cu( I ) -Y分子筛吸附剂对模型汽油的饱和硫 容量为6.51%。 水中有机物的检测 目前常用的检测水体中有机物含量的方法是气 相色谱法或高效液相色谱法。尽管色谱法的灵 敏度很高,但是色谱柱对被检测试样的要求非 常高,需要经过繁琐的预处理,工作量大。将 磁性微球应用于废水中特定组分的分离、检测, 可以有效地减少工作量,缩短工作时间。 其过程是将富含活性基团一NH,,-COON,-CHO 等的磁性微球和待测试样混合,在活性试剂的 作用下,试样中的待测物质偶联富集到磁性微 球的表面,然后用磁场分离出来进行检测,检 测方法可以用电化学检测法、发光检测法或电 化学石英晶体微天平法等 Yang等bt365体育在线投注了用磁性 微球分离检测废水中痕量的脐。他们将带碳基 的微球加人含腆的废水中, 并在沸水中加热20 min,然后用磁性电极吸附分 离,在HOAc一NaOAc缓冲溶液中用脉冲伏安法测 定,获得较好的检测效果,最低检测限为0. 1 mg/L。杨明等bt365体育在线投注了用含酞胁基团的磁性微球吸 收富集水中的微量甲醛,在弱酸性环境中,磁性 微球上的酞脐基团和甲醛反应生成具有电活性的 物质粽。在测定时,磁性微球聚集在磁性电极的 表面,电活性物质在一1.04 V下被还原,利用还原 峰电位值可以测量甲醛的含量。用这种方法检测 水样中甲醛的含量,检测下限为0. 2 mg/L,检测 灵敏度比常规的光度法、色ba法、电化学法高。 金属离子的吸附分离 将具有识别功能的超分子主体分子杯芳烃衍生 物连接到磁性纳米粒子上,结合杯芳烃的识别 功能和磁性纳米粒子磁分离的特点吸附分离金 属离子。如采用含有功能基团辛苯基N,N一二异 丁基甲氨酞甲基氧麟的杯芳烃修饰磁性纳米粒 子,应用于废水中斓系和钢系金属离子及放射 性Cs+的分离富集,磁性纳米粒子表面修饰上具有 结合位点的聚(1一乙烯咪哗)聚合物可除去金属 离子Cu2+ ,Ni2+ , Co2+,十一烷酸在磁性纳米粒 子表面形成自组装分子层可以吸附金属离子 CdZ+ r‘s } o Si02包覆的磁性纳米粒子也可吸附 Cs+,Sr’+ , Co2+等。


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