EA035236B1 - Method for producing an iron-containing magnetic fluid in a non-polar solvent - Google Patents
Method for producing an iron-containing magnetic fluid in a non-polar solvent Download PDFInfo
- Publication number
- EA035236B1 EA035236B1 EA201900019A EA201900019A EA035236B1 EA 035236 B1 EA035236 B1 EA 035236B1 EA 201900019 A EA201900019 A EA 201900019A EA 201900019 A EA201900019 A EA 201900019A EA 035236 B1 EA035236 B1 EA 035236B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- iron
- chloroform
- magnetic
- precipitate
- polar solvent
- Prior art date
Links
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 111
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 58
- 239000011553 magnetic fluid Substances 0.000 title claims abstract description 39
- 239000012454 non-polar solvent Substances 0.000 title claims abstract description 13
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 8
- HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N Chloroform Chemical compound ClC(Cl)Cl HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 70
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 29
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims abstract description 25
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims abstract description 18
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000012279 sodium borohydride Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229910000033 sodium borohydride Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000009388 chemical precipitation Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims abstract description 3
- 150000002505 iron Chemical class 0.000 claims abstract description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 17
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 abstract description 15
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 abstract description 15
- 239000002122 magnetic nanoparticle Substances 0.000 abstract description 13
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 abstract description 3
- 239000000969 carrier Substances 0.000 abstract description 2
- 239000003814 drug Substances 0.000 abstract description 2
- 229940079593 drug Drugs 0.000 abstract description 2
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 45
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 30
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 24
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 19
- 239000007900 aqueous suspension Substances 0.000 description 10
- SURQXAFEQWPFPV-UHFFFAOYSA-L iron(2+) sulfate heptahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.O.[Fe+2].[O-]S([O-])(=O)=O SURQXAFEQWPFPV-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 10
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 8
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 7
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 7
- 238000001935 peptisation Methods 0.000 description 7
- 239000000047 product Substances 0.000 description 7
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 6
- WRIDQFICGBMAFQ-UHFFFAOYSA-N (E)-8-Octadecenoic acid Natural products CCCCCCCCCC=CCCCCCCC(O)=O WRIDQFICGBMAFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- LQJBNNIYVWPHFW-UHFFFAOYSA-N 20:1omega9c fatty acid Natural products CCCCCCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O LQJBNNIYVWPHFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- QSBYPNXLFMSGKH-UHFFFAOYSA-N 9-Heptadecensaeure Natural products CCCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O QSBYPNXLFMSGKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- ZQPPMHVWECSIRJ-UHFFFAOYSA-N Oleic acid Natural products CCCCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O ZQPPMHVWECSIRJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000005642 Oleic acid Substances 0.000 description 5
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 description 5
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 5
- 238000010908 decantation Methods 0.000 description 5
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 5
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 5
- -1 iron ions Chemical class 0.000 description 5
- QXJSBBXBKPUZAA-UHFFFAOYSA-N isooleic acid Natural products CCCCCCCC=CCCCCCCCCC(O)=O QXJSBBXBKPUZAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- ZQPPMHVWECSIRJ-KTKRTIGZSA-N oleic acid Chemical compound CCCCCCCC\C=C/CCCCCCCC(O)=O ZQPPMHVWECSIRJ-KTKRTIGZSA-N 0.000 description 5
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N sulfuric acid Substances OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 4
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 4
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 4
- 238000005234 chemical deposition Methods 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002480 mineral oil Substances 0.000 description 3
- 235000010446 mineral oil Nutrition 0.000 description 3
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 3
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000013543 active substance Substances 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 1
- 238000010835 comparative analysis Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 239000012065 filter cake Substances 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N iron(II,III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]O[Fe]=O SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006249 magnetic particle Substances 0.000 description 1
- 239000002082 metal nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 1
- TVMXDCGIABBOFY-UHFFFAOYSA-N octane Chemical compound CCCCCCCC TVMXDCGIABBOFY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 238000000053 physical method Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 229930195734 saturated hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 238000004626 scanning electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G49/00—Compounds of iron
- C01G49/02—Oxides; Hydroxides
- C01G49/08—Ferroso-ferric oxide [Fe3O4]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
- H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
- H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
- H01F1/12—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
- H01F1/14—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys
- H01F1/20—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys in the form of particles, e.g. powder
- H01F1/28—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys in the form of particles, e.g. powder dispersed or suspended in a bonding agent
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
- H01F1/44—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of magnetic liquids, e.g. ferrofluids
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Soft Magnetic Materials (AREA)
- Lubricants (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области получения магнитных жидкостей, которые могут использоваться в качестве магнитожидкостных уплотнителей и демпферов, смазочных материалов, датчиков и элементов систем автоматизации, носителей для направленной транспортировки лекарств, средств лечебной диагностики.The invention relates to the field of production of magnetic fluids, which can be used as magneto-fluid seals and dampers, lubricants, sensors and elements of automation systems, carriers for the directed transport of drugs, diagnostic diagnostics.
Известны способы получения магнитных жидкостей в предельных углеводородах (октане, гексане, минеральном масле, смазочных материалах), заключающиеся в пептизации магнитных металлов или ферритов, полученных химическим осаждением из растворов или физическими методами в органической среде в присутствии поверхностно-активных веществ, обеспечивающих замещение воды на органическую среду, что приводит к гидрофобизации поверхности магнитных наночастиц и позволяет получать седиментационно устойчивые магнитные жидкости [1-3].Known methods for producing magnetic fluids in saturated hydrocarbons (octane, hexane, mineral oil, lubricants), which consist in peptization of magnetic metals or ferrites obtained by chemical precipitation from solutions or by physical methods in an organic medium in the presence of surface-active substances that provide water substitution for organic medium, which leads to hydrophobization of the surface of magnetic nanoparticles and allows one to obtain sedimentation-resistant magnetic fluids [1-3].
Недостатком известных способов является сложность проведения пептизации магнитных наночастиц и, как следствие, низкая седиментационная устойчивость получаемых магнитных жидкостей. Кроме того, существенным недостатком известных способов получения магнитных жидкостей является длительность процесса пептизации, что приводит к окислению магнитных, особенно металлических, наночастиц и ухудшению их магнитных свойств, имеющих принципиально важное значение для практических применений.A disadvantage of the known methods is the difficulty of peptization of magnetic nanoparticles and, as a consequence, the low sedimentation stability of the resulting magnetic fluids. In addition, a significant drawback of the known methods for producing magnetic fluids is the duration of the peptization process, which leads to the oxidation of magnetic, especially metal, nanoparticles and the deterioration of their magnetic properties, which are of fundamental importance for practical applications.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является выбранный в качестве прототипа способ получения магнитных жидкостей на основе магнетита, включающий следующие стадии: химическое осаждение магнитных наночастиц из водных растворов, отмывку осадка, пептизацию магнитных наночастиц в органической среде в присутствии поверхностно-активных веществ, центрифугирование полученной магнитной суспензии для отделения крупных магнитных частиц [3]. Недостатком прототипа является длительность процесса пептизации магнитных наночастиц в органической среде, что приводит к окислению магнитных, особенно металлических наночастиц.Closest to the claimed technical solution is the selected as a prototype method for producing magnetic fluids based on magnetite, which includes the following stages: chemical deposition of magnetic nanoparticles from aqueous solutions, washing the precipitate, peptization of magnetic nanoparticles in an organic medium in the presence of surface-active substances, centrifugation of the obtained magnetic suspensions for the separation of large magnetic particles [3]. The disadvantage of the prototype is the length of the process of peptization of magnetic nanoparticles in an organic medium, which leads to the oxidation of magnetic, especially metal nanoparticles.
Задачей изобретения является разработка способа получения магнитной жидкости на основе металлического железа в неполярном растворителе, позволяющего сократить время получения магнитной жидкости и уменьшить окисление магнитных наночастиц.The objective of the invention is to develop a method for producing magnetic fluid based on metallic iron in a non-polar solvent, which allows to reduce the time to obtain magnetic fluid and to reduce the oxidation of magnetic nanoparticles.
Поставленная задача достигается тем, что в способе получения железосодержащей магнитной жидкости в неполярном растворителе, заключающемся в химическом осаждении высокодисперсного металлического железа восстановлением соли железа борогидридом натрия в водном растворе и промывку осадка дистиллированной водой, осадок промывают дистиллированной водой до рН 8, затем его отделяют фильтрованием, к влажному осадку добавляют хлороформ, полученную суспензию помещают на постоянный магнит, верхний водный слой образовавшейся двухфазной системы сливают, к суспензии осадка в хлороформе добавляют поверхностно-активное вещество, полученную смесь нагревают до 90°C для отделения воды и хлороформа и разбавляют неполярным растворителем.The problem is achieved in that in the method for producing an iron-containing magnetic fluid in a non-polar solvent, consisting in the chemical deposition of finely divided metallic iron by reducing the iron salt with sodium borohydride in an aqueous solution and washing the precipitate with distilled water, the precipitate is washed with distilled water to pH 8, then it is separated by filtration, chloroform is added to the wet precipitate, the resulting suspension is placed on a permanent magnet, the upper aqueous layer of the resulting two-phase system is drained, a surfactant is added to the suspension of the precipitate in chloroform, the resulting mixture is heated to 90 ° C to separate water and chloroform and diluted with a non-polar solvent.
В отличие от известных способов получения магнитных жидкостей, в заявляемом способе для предотвращения окисления к влажному осадку магнитных металлических наночастиц добавляется хлороформ, что приводит к образованию двухфазной системы вода (верхний слой)/хлороформ (нижний слой). При этом магнитные наночастицы локализуются в нижней органической (хлороформ) фазе, к которой после отделения верхнего водного слоя добавляется неполярный растворитель и поверхностно-активное вещество, которое локализуется на поверхности магнитных наночастиц, предотвращая их агрегирование и окисление. Для получения магнитной жидкости в неполярном растворителе остаточную воду, хлороформ и гексан испаряли при 90°C, после чего к магнитным наночастицам, стабилизированным поверхностно-активным веществом, добавляли неполярный растворитель (гексан, минеральное масло). Осадок наночастиц железа промывали до рН 8, т.к. при отмывке до рН 7 происходила пептизация осадка, что не позволяло получить в результате седиментационно устойчивую магнитную жидкость. Седиментационно устойчивая магнитная жидкость также не образуется и при отмывке осадка до рН 9. Анализ влияния температуры нагревания суспензии наночастиц железа для отделения воды и хлороформа показал, что оптимальной является температура 90°C. При перемешивании и нагревании суспензии частиц дисперсной фазы до 80°C время перемешивания увеличивается до 150 мин и общее время приготовления магнитной дисперсии составляет 205 мин. При перемешивании и нагревании суспензии до 95°C образуется дисперсия темно-коричневого цвета, что свидетельствует об окислении наночастиц железа.Unlike the known methods for producing magnetic fluids, in the inventive method, to prevent oxidation of the wet metal magnetic nanoparticles, chloroform is added, which leads to the formation of a two-phase system water (upper layer) / chloroform (lower layer). In this case, magnetic nanoparticles are localized in the lower organic (chloroform) phase, to which, after separation of the upper aqueous layer, a non-polar solvent and a surfactant are added, which is localized on the surface of the magnetic nanoparticles, preventing their aggregation and oxidation. To obtain a magnetic fluid in a non-polar solvent, the residual water, chloroform and hexane were evaporated at 90 ° C, after which a non-polar solvent (hexane, mineral oil) was added to the magnetic nanoparticles stabilized with a surfactant. The precipitate of iron nanoparticles was washed to pH 8, because when washing to pH 7, the precipitate was peptized, which did not allow obtaining a sedimentation-resistant magnetic fluid as a result. Sedimentation-resistant magnetic fluid also does not form when washing the precipitate to pH 9. An analysis of the influence of the heating temperature of a suspension of iron nanoparticles to separate water and chloroform showed that the temperature is optimal at 90 ° C. When stirring and heating the suspension of particles of the dispersed phase to 80 ° C, the mixing time increases to 150 minutes and the total preparation time of the magnetic dispersion is 205 minutes. Upon stirring and heating the suspension to 95 ° C, a dark brown dispersion forms, which indicates the oxidation of iron nanoparticles.
Сущность изобретения поясняется фиг. 1-3, где на фиг. 1 приведена микрофотография наночастиц железа, выделенных из магнитной жидкости, полученной заявляемым способом, на фиг. 2 - рентгенограмма наночастиц железа, выделенных их магнитной жидкости, полученной заявляемым способом, на фиг. 3 для сравнения представлена рентгенограмма наночастиц железа, выделенных из магнитной жидкости, полученной в соответствии с прототипом.The invention is illustrated in FIG. 1-3, where in FIG. 1 shows a micrograph of iron nanoparticles isolated from magnetic fluid obtained by the claimed method, FIG. 2 is an X-ray diffraction pattern of iron nanoparticles isolated from their magnetic fluid obtained by the claimed method, FIG. 3 for comparison, an x-ray is presented of iron nanoparticles isolated from magnetic fluid obtained in accordance with the prototype.
Заявляемый способ иллюстрируется следующими примерами.The inventive method is illustrated by the following examples.
Пример 1. 4,2 г гептагидрата сульфата железа (II) FeSO4-7H2O растворяли в 50 мл дистиллированной воды, добавляли 2 капли концентрированной серной кислоты для предотвращения окисления ионов железа и нагревали до 70°C. К раствору гептагидрата сульфата железа (II) со скоростью 20 мл/мин добавляли 20 мл водного раствора восстановителя, содержащего 1,7 г борогидрида натрия NaBH4 и 0,45 г гидроксида натрия NaOH. Образовавшуюся водную суспензию наночастиц железа дополнительно пере- 1 035236 мешивали в течение 30 мин до прекращения газовыделения и промывали декантацией до рН 8. Затем к полученной водной суспензии наночастиц железа добавляли 100 мл хлороформа и помещали смесь на постоянный магнит для ускорения оседания наночастиц железа. В результате образовывалась двухфазная система, состоящая из верхней водной фазы и нижней, представляющей собой суспензию наночастиц железа в хлороформе. Верхний водный слой сливали, к суспензии наночастиц железа в хлороформе приливали 0,2 мл олеиновой кислоты, смесь нагревали до 90°C и перемешивали в течение 1 ч, отделяющуюся воду сливали. После полного удаления воды и гидрофобизации наночастиц железа к полученному продукту добавляли неполярный растворитель (гексан, минеральное масло) в количестве, необходимом для получения магнитной жидкости заданной концентрации. В результате получается седиментационно устойчивая дисперсия черного цвета.Example 1. 4.2 g of iron (II) sulfate heptahydrate FeSO 4 -7H 2 O was dissolved in 50 ml of distilled water, 2 drops of concentrated sulfuric acid was added to prevent oxidation of iron ions and heated to 70 ° C. To a solution of iron (II) sulfate heptahydrate, 20 ml of an aqueous solution of a reducing agent containing 1.7 g of sodium borohydride NaBH 4 and 0.45 g of sodium hydroxide NaOH was added at a rate of 20 ml / min. The resulting aqueous suspension of iron nanoparticles was further stirred for 30 min until gas evolution ceased and washed by decantation to pH 8. Then, 100 ml of chloroform was added to the resulting aqueous suspension of iron nanoparticles and the mixture was placed on a permanent magnet to accelerate the deposition of iron nanoparticles. As a result, a two-phase system was formed, consisting of the upper aqueous phase and the lower one, which is a suspension of iron nanoparticles in chloroform. The upper aqueous layer was drained, 0.2 ml of oleic acid was poured into a suspension of iron nanoparticles in chloroform, the mixture was heated to 90 ° C and stirred for 1 h, the separated water was drained. After complete removal of water and hydrophobization of iron nanoparticles, a non-polar solvent (hexane, mineral oil) was added to the resulting product in the amount necessary to obtain a magnetic fluid of a given concentration. The result is a sedimentation-stable dispersion of black.
Пример 2. 4,2 г гептагидрата сульфата железа (II) FeSO4-7H2O растворяли в 50 мл дистиллированной воды, добавляли 2 капли концентрированной серной кислоты для предотвращения окисления ионов железа и нагревали до 70°C. К раствору гептагидрата сульфата железа (II) со скоростью 20 мл/мин добавляли 20 мл водного раствора восстановителя, содержащего 1,7 г борогидрида натрия NaBH4 и 0,45 г гидроксида натрия NaOH. Образовавшуюся водную суспензию наночастиц железа дополнительно перемешивали в течение 30 мин до прекращения газовыделения и промывали декантацией до рН 7. Затем к полученной водной суспензии наночастиц железа добавляли 100 мл хлороформа и помещали смесь на постоянный магнит для ускорения оседания наночастиц железа. В результате образовывалась двухфазная система, состоящая из верхней водной фазы и нижней, представляющей собой суспензию наночастиц железа в хлороформе. Верхний водный слой сливали, к суспензии наночастиц железа в хлороформе приливали 0,2 мл олеиновой кислоты, смесь нагревали до 90°C и перемешивали в течение 1 ч, отделяющуюся воду сливали. После полного удаления воды и гидрофобизации наночастиц железа к полученному продукту добавляли гексан в количестве, необходимом для получения магнитной жидкости заданной концентрации. В результате того, что при отмывке осадка до рН7 происходит пептизация осадка, устойчивая дисперсия наночастиц железа не образуется.Example 2. 4.2 g of iron (II) sulfate heptahydrate FeSO 4 -7H 2 O was dissolved in 50 ml of distilled water, 2 drops of concentrated sulfuric acid was added to prevent oxidation of iron ions and heated to 70 ° C. To a solution of iron (II) sulfate heptahydrate, 20 ml of an aqueous solution of a reducing agent containing 1.7 g of sodium borohydride NaBH 4 and 0.45 g of sodium hydroxide NaOH was added at a rate of 20 ml / min. The resulting aqueous suspension of iron nanoparticles was additionally stirred for 30 min until gas evolution ceased and washed by decantation to pH 7. Then, 100 ml of chloroform was added to the resulting aqueous suspension of iron nanoparticles and the mixture was placed on a permanent magnet to accelerate the deposition of iron nanoparticles. As a result, a two-phase system was formed, consisting of the upper aqueous phase and the lower, which is a suspension of iron nanoparticles in chloroform. The upper aqueous layer was drained, 0.2 ml of oleic acid was poured into a suspension of iron nanoparticles in chloroform, the mixture was heated to 90 ° C and stirred for 1 h, the separated water was drained. After complete removal of water and hydrophobization of iron nanoparticles, hexane was added to the resulting product in an amount necessary to obtain a magnetic fluid of a given concentration. As a result of the peptization of the precipitate during washing of the precipitate to pH7, a stable dispersion of iron nanoparticles is not formed.
Пример 3. 4,2 г гептагидрата сульфата железа (II) FeSO4-7H2O растворяли в 50 мл дистиллированной воды, добавляли 2 капли концентрированной серной кислоты для предотвращения окисления ионов железа и нагревали до 70°C. К раствору гептагидрата сульфата железа (II) со скоростью 20 мл/мин добавляли 20 мл водного раствора восстановителя, содержащего 1,7 г борогидрида натрия NaBH4 и 0,45 г гидроксида натрия NaOH. Образовавшуюся водную суспензию наночастиц железа дополнительно перемешивали в течение 30 мин до прекращения газовыделения и промывали декантацией до рН 9. Затем к полученной водной суспензии наночастиц железа добавляли 100 мл хлороформа и помещали смесь на постоянный магнит для ускорения оседания наночастиц железа. В результате образовывалась двухфазная система, состоящая из верхней водной фазы и нижней, представляющей собой суспензию наночастиц железа в хлороформе. Верхний водный слой сливали, к суспензии наночастиц железа в хлороформе приливали 0,2 мл олеиновой кислоты, смесь нагревали до 90°C и перемешивали в течение 1 ч, отделяющуюся воду сливали. После полного удаления воды и гидрофобизации наночастиц железа к полученному продукту добавляли гексан в количестве, необходимом для получения магнитной жидкости заданной концентрации. В результате устойчивая дисперсия наночастиц железа в органическом растворителе не образуется.Example 3. 4.2 g of iron (II) sulfate heptahydrate FeSO 4 -7H 2 O was dissolved in 50 ml of distilled water, 2 drops of concentrated sulfuric acid was added to prevent oxidation of iron ions and heated to 70 ° C. To a solution of iron (II) sulfate heptahydrate, 20 ml of an aqueous solution of a reducing agent containing 1.7 g of sodium borohydride NaBH 4 and 0.45 g of sodium hydroxide NaOH was added at a rate of 20 ml / min. The resulting aqueous suspension of iron nanoparticles was further stirred for 30 min until gas evolution ceased and washed by decantation to pH 9. Then, 100 ml of chloroform was added to the resulting aqueous suspension of iron nanoparticles and the mixture was placed on a permanent magnet to accelerate the deposition of iron nanoparticles. As a result, a two-phase system was formed, consisting of the upper aqueous phase and the lower, which is a suspension of iron nanoparticles in chloroform. The upper aqueous layer was drained, 0.2 ml of oleic acid was poured into a suspension of iron nanoparticles in chloroform, the mixture was heated to 90 ° C and stirred for 1 h, the separated water was drained. After complete removal of water and hydrophobization of iron nanoparticles, hexane was added to the resulting product in an amount necessary to obtain a magnetic fluid of a given concentration. As a result, a stable dispersion of iron nanoparticles in an organic solvent is not formed.
Пример 4. 4,2 г гептагидрата сульфата железа (II) FeSO4-7H2O растворяли в 50 мл дистиллированной воды, добавляли 2 капли концентрированной серной кислоты для предотвращения окисления ионов железа и нагревали до 70°C. К раствору гептагидрата сульфата железа (II) со скоростью 20 мл/мин добавляли 20 мл водного раствора восстановителя, содержащего 1,7 г борогидрида натрия NaBH4 и 0,45 г гидроксида натрия NaOH. Образовавшуюся водную суспензию наночастиц железа дополнительно перемешивали в течение 30 мин до прекращения газовыделения и промывали декантацией до рН 8. Затем к полученной водной суспензии наночастиц железа добавляли 100 мл хлороформа и помещали смесь на постоянный магнит для ускорения оседания наночастиц железа. В результате образовывалась двухфазная система, состоящая из верхней водной фазы и нижней, представляющей собой суспензию наночастиц железа в хлороформе. Верхний водный слой сливали, к суспензии наночастиц железа в хлороформе приливали 0,2 мл олеиновой кислоты, смесь нагревали до 80°C и перемешивали в течение 1,5 ч, отделяющуюся воду сливали. После полного удаления воды и гидрофобизации наночастиц железа к полученному продукту добавляли гексан в количестве, необходимом для получения магнитной жидкости заданной концентрации. Перемешивание суспензии частиц магнитной фазы при нагревании до 80°C для отделения воды и хлороформа увеличивается до 150 мин и общее время приготовления магнитной дисперсии составляет 205 мин.Example 4. 4.2 g of iron (II) sulfate heptahydrate FeSO 4 -7H 2 O was dissolved in 50 ml of distilled water, 2 drops of concentrated sulfuric acid was added to prevent oxidation of iron ions and heated to 70 ° C. To a solution of iron (II) sulfate heptahydrate, 20 ml of an aqueous solution of a reducing agent containing 1.7 g of sodium borohydride NaBH 4 and 0.45 g of sodium hydroxide NaOH was added at a rate of 20 ml / min. The resulting aqueous suspension of iron nanoparticles was additionally stirred for 30 min until gas evolution ceased and washed by decantation to pH 8. Then, 100 ml of chloroform was added to the resulting aqueous suspension of iron nanoparticles and the mixture was placed on a permanent magnet to accelerate the deposition of iron nanoparticles. As a result, a two-phase system was formed, consisting of the upper aqueous phase and the lower, which is a suspension of iron nanoparticles in chloroform. The upper aqueous layer was drained, 0.2 ml of oleic acid was poured into a suspension of iron nanoparticles in chloroform, the mixture was heated to 80 ° C and stirred for 1.5 h, the separated water was drained. After complete removal of water and hydrophobization of iron nanoparticles, hexane was added to the resulting product in an amount necessary to obtain a magnetic fluid of a given concentration. Stirring the suspension of particles of the magnetic phase when heated to 80 ° C to separate water and chloroform increases to 150 minutes and the total preparation time of the magnetic dispersion is 205 minutes.
Пример 5. 4,2 г гептагидрата сульфата железа (II) FeSO4-7H2O растворяли в 50 мл дистиллированной воды, добавляли 2 капли концентрированной серной кислоты для предотвращения окисления ионов железа и нагревали до 70°C. К раствору гептагидрата сульфата железа (II) со скоростью 20 мл/мин добавляли 20 мл водного раствора восстановителя, содержащего 1,7 г борогидрида натрия NaBH4 и 0,45 г гидроксида натрия NaOH. Образовавшуюся водную суспензию наночастиц железа дополнительно переExample 5. 4.2 g of iron (II) sulfate heptahydrate FeSO 4 -7H 2 O was dissolved in 50 ml of distilled water, 2 drops of concentrated sulfuric acid was added to prevent oxidation of iron ions and heated to 70 ° C. To a solution of iron (II) sulfate heptahydrate, 20 ml of an aqueous solution of a reducing agent containing 1.7 g of sodium borohydride NaBH 4 and 0.45 g of sodium hydroxide NaOH was added at a rate of 20 ml / min. The resulting aqueous suspension of iron nanoparticles is additionally trans
- 2 035236 мешивали в течение 30 мин до прекращения газовыделения и промывали декантацией до рН 8. Затем к полученной водной суспензии наночастиц железа добавляли 100 мл хлороформа и помещали смесь на постоянный магнит для ускорения оседания наночастиц железа. В результате образовывалась двухфазная система, состоящая из верхней водной фазы и нижней, представляющей собой суспензию наночастиц железа в хлороформе. Верхний водный слой сливали, к суспензии наночастиц железа в хлороформе приливали 0,2 мл олеиновой кислоты, смесь нагревали до 95°C и перемешивали в течение 1 ч, отделяющуюся воду сливали. После полного удаления воды и гидрофобизации наночастиц железа к полученному продукту добавляли гексан в количестве, необходимом для получения магнитной жидкости заданной концентрации. В результате образуется дисперсия темно-коричневого цвета, что свидетельствует об окислении наночастиц железа.- 2 035236 was stirred for 30 min until gas evolution ceased and washed by decantation to pH 8. Then, 100 ml of chloroform was added to the resulting aqueous suspension of iron nanoparticles and the mixture was placed on a permanent magnet to accelerate the deposition of iron nanoparticles. As a result, a two-phase system was formed, consisting of the upper aqueous phase and the lower, which is a suspension of iron nanoparticles in chloroform. The upper aqueous layer was drained, 0.2 ml of oleic acid was poured into a suspension of iron nanoparticles in chloroform, the mixture was heated to 95 ° C and stirred for 1 h, the separated water was drained. After complete removal of water and hydrophobization of iron nanoparticles, hexane was added to the resulting product in an amount necessary to obtain a magnetic fluid of a given concentration. As a result, a dark brown dispersion forms, which indicates the oxidation of iron nanoparticles.
Для подтверждения фазового состава и размера частиц дисперсной фазы полученной магнитной жидкости синтезированные образцы исследовали методами сканирующей электронной микроскопии и рентгенофазового анализа. Электронно-микроскопические исследования проводили на трансмиссионном электронном микроскопе LEO-906. Рентгенофазовый анализ проводили на рентгеновском дифрактометре ДРОН-3 с использованием CoKa-излучения в интервале углов 2θ=6-85°.To confirm the phase composition and particle size of the dispersed phase of the obtained magnetic fluid, the synthesized samples were studied by scanning electron microscopy and X-ray phase analysis. Electron microscopic studies were performed on a LEO-906 transmission electron microscope. X-ray phase analysis was performed on a DRON-3 X-ray diffractometer using CoKa radiation in the angle range 2θ = 6-85 °.
В таблице приведены затраты времени на получение магнитной жидкости заявляемым способом и в соответствии с прототипом.The table shows the time spent on obtaining magnetic fluid by the claimed method and in accordance with the prototype.
Таблица. Затраты времени на получение магнитных жидкостей в соответствии с прототипом и заявляемым способом (пример 1)Table. The time spent on obtaining magnetic fluids in accordance with the prototype and the claimed method (example 1)
Сравнительный анализ затрат времени на получение магнитных жидкостей в соответствии с прототипом и заявляемым способом показал, что общее время получения магнитной жидкости на основе металлического железа в соответствии с заявляемым способом на 40 мин меньше времени, затраченного на получение аналогичной магнитной жидкости известным способом.A comparative analysis of the time spent on obtaining magnetic fluids in accordance with the prototype and the claimed method showed that the total time for obtaining magnetic fluid based on metallic iron in accordance with the claimed method is 40 minutes less than the time taken to obtain a similar magnetic fluid in a known manner.
Анализ электронномикроскопических данных свидетельствует о том, что средний размер наночастиц железа составляет 54,0 нм.The analysis of electron microscopic data indicates that the average size of iron nanoparticles is 54.0 nm.
Из анализа рентгенограммы наночастиц, выделенных их магнитной жидкости, полученной заявляемым способом в соответствии с примером 1, следует, что магнитная жидкость содержит наночастицы металлического железа, примеси продуктов окисления отсутствуют. Наночастицы, выделенные из магнитной жидкости, полученной в соответствии с прототипом, наряду с металлическим железом (47,7%) содержит оксид железа (52,3%).From the analysis of the x-ray of the nanoparticles isolated by their magnetic fluid obtained by the claimed method in accordance with example 1, it follows that the magnetic fluid contains nanoparticles of metallic iron, impurities of oxidation products are absent. Nanoparticles isolated from magnetic fluid obtained in accordance with the prototype, along with metallic iron (47.7%) contains iron oxide (52.3%).
Таким образом, заявляемый способ позволяет получить магнитную жидкость на основе наночастиц металлического железа без примесей продуктов окисления, что подтверждается результатами рентгенофазового анализа, и сократить время ее получения на 40 мин.Thus, the claimed method allows to obtain a magnetic fluid based on nanoparticles of metallic iron without impurities of oxidation products, which is confirmed by the results of x-ray phase analysis, and to reduce the time of its receipt by 40 minutes
Источники информации:Sources of information:
1. Берковский Б.М., Медведев В.Ф., Краков М.С. Магнитные жидкости. М: Химия. 1989. С.14-21.1. Berkovsky B.M., Medvedev V.F., Krakow M.S. Magnetic fluids. M: Chemistry. 1989. S.14-21.
2. Блум Э.Я., Майоров М.М., Цеберс А.О. Магнитные жидкости. Рига: Зинатне. 1989. С.345-348.2. Bloom E.Ya., Mayorov M.M., Zebers A.O. Magnetic fluids. Riga: Zinatne. 1989. S. 345-348.
3. Авторское свидетельство СССР № 833545. МКИ С0Ю 49/08, Н01Е 1/28, 30.05.1981.3. USSR author's certificate No. 833545. MKI СОЮ 49/08, Н01Е 1/28, 05/30/1981.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EA201900019A EA035236B1 (en) | 2018-11-23 | 2018-11-23 | Method for producing an iron-containing magnetic fluid in a non-polar solvent |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EA201900019A EA035236B1 (en) | 2018-11-23 | 2018-11-23 | Method for producing an iron-containing magnetic fluid in a non-polar solvent |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA201900019A1 EA201900019A1 (en) | 2020-05-18 |
| EA035236B1 true EA035236B1 (en) | 2020-05-19 |
Family
ID=70850288
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA201900019A EA035236B1 (en) | 2018-11-23 | 2018-11-23 | Method for producing an iron-containing magnetic fluid in a non-polar solvent |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| EA (1) | EA035236B1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2209989A1 (en) * | 1972-07-26 | 1974-07-05 | Khalafalla Sanaa | |
| DE2533714A1 (en) * | 1975-07-28 | 1977-02-17 | Fuji Photo Film Co Ltd | Ferromagnetic material prodn. by oxidn. redn. reaction - of metal salt and borohydride soln. in acid soln. and neutralisation |
| CA1045806A (en) * | 1973-08-18 | 1979-01-09 | Yasuo Tamai | Method of producing magnetic material |
| SU833545A1 (en) * | 1979-05-04 | 1981-05-30 | Ордена Трудового Красного Знамениинститут Тепло-И Массообмена Им.A.B.Лыкова Ah Белорусской Ccp | Method of producing paramagnetic liquid |
-
2018
- 2018-11-23 EA EA201900019A patent/EA035236B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2209989A1 (en) * | 1972-07-26 | 1974-07-05 | Khalafalla Sanaa | |
| CA1045806A (en) * | 1973-08-18 | 1979-01-09 | Yasuo Tamai | Method of producing magnetic material |
| DE2533714A1 (en) * | 1975-07-28 | 1977-02-17 | Fuji Photo Film Co Ltd | Ferromagnetic material prodn. by oxidn. redn. reaction - of metal salt and borohydride soln. in acid soln. and neutralisation |
| SU833545A1 (en) * | 1979-05-04 | 1981-05-30 | Ордена Трудового Красного Знамениинститут Тепло-И Массообмена Им.A.B.Лыкова Ah Белорусской Ccp | Method of producing paramagnetic liquid |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EA201900019A1 (en) | 2020-05-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Mateus et al. | Obtaining drinking water using a magnetic coagulant composed of magnetite nanoparticles functionalized with Moringa oleifera seed extract | |
| US4094804A (en) | Method for preparing a water base magnetic fluid and product | |
| Encina et al. | Synthesis of goethite α-FeOOH particles by air oxidation of ferrous hydroxide Fe (OH) 2 suspensions: Insight on the formation mechanism | |
| DE2336398A1 (en) | METHOD FOR PRODUCING MAGNETIC LIQUIDS | |
| US4089779A (en) | Clarification process | |
| Subrt et al. | Uniform particles with a large surface area formed by hydrolysis of Fe2 (SO4) 3 with urea | |
| SI25218A (en) | Procedure of preparation of functionalized superparamagnetic adsorbents with methyltrimethoxysilane (M3MS) precursor | |
| SI25216A (en) | Procedure of preparation of functionalized superparamagnetic adsorbents with diphenyldimethoxysilane (DPDMS) precursor | |
| US2232294A (en) | Process for treating liquids | |
| EA035236B1 (en) | Method for producing an iron-containing magnetic fluid in a non-polar solvent | |
| RU2384909C1 (en) | Method of preparing magnetic liquid | |
| JPH0233655B2 (en) | ||
| SI25219A (en) | Procedure of preparation of functionalized superparamagnetic adsorbents with ethyltrimethoxysilane (ETMS) precursor | |
| Abd-Elhakeem et al. | Simple, rapid and efficient water purification by chitosan coated magnetite nanoparticles | |
| Horvath et al. | Recycling of a wastewater to iron oxide micro structures | |
| RU2332356C1 (en) | Method of magnetic liquid production | |
| Ratnasari et al. | One-step electrochemical synthesis of silica-coated magnetite nanofluids | |
| RU2422932C1 (en) | Method of preparing magnetic liquid | |
| SI25221A (en) | Procedure of preparation of functionalized superparamagnetic adsorbents with trimethoxy(1H,1H,2H,2H-nonafluorohexyl)silane (NFHTMS) precursor | |
| RU2339106C2 (en) | Method for magnetic fluid obtaining | |
| RU2618069C1 (en) | Method of producing magnetic liquid | |
| SI25217A (en) | Procedure of preparation of functionalized superparamagnetic adsorbents with trimethoxy(3,3,3-trifluoropropyl)silane (F-TriMOS) precursor | |
| Wu et al. | Recent Advances in Magnetite Crystallization: Pathway, Modulation, and Characterization | |
| Karimipour et al. | Fabrication of single-phase superparamagnetic iron oxide nanoparticles from factory waste soil | |
| RU2182382C1 (en) | Process of production of magnetic liquid |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AM AZ KZ KG TJ TM RU |