ES2338096T3 - Procedimiento para la separacion de componentes de medios liquidos y gaseosos con nanocompuestos. - Google Patents

Procedimiento para la separacion de componentes de medios liquidos y gaseosos con nanocompuestos. Download PDF

Info

Publication number
ES2338096T3
ES2338096T3 ES01927753T ES01927753T ES2338096T3 ES 2338096 T3 ES2338096 T3 ES 2338096T3 ES 01927753 T ES01927753 T ES 01927753T ES 01927753 T ES01927753 T ES 01927753T ES 2338096 T3 ES2338096 T3 ES 2338096T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
liquid
nanocomposite
components
matrix
nanocomposites
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
ES01927753T
Other languages
English (en)
Inventor
Thomas Schiestel
Thomas Muller
Hermann Schirra
Helmut Schmidt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Leibniz Institut fuer Neue Materialien Gemeinnuetzige GmbH
Original Assignee
Leibniz Institut fuer Neue Materialien Gemeinnuetzige GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Leibniz Institut fuer Neue Materialien Gemeinnuetzige GmbH filed Critical Leibniz Institut fuer Neue Materialien Gemeinnuetzige GmbH
Application granted granted Critical
Publication of ES2338096T3 publication Critical patent/ES2338096T3/es
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D15/00—Separating processes involving the treatment of liquids with solid sorbents; Apparatus therefor
    • B01D15/02—Separating processes involving the treatment of liquids with solid sorbents; Apparatus therefor with moving adsorbents
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B01D53/06—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with moving adsorbents, e.g. rotating beds
    • B01D53/10—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with moving adsorbents, e.g. rotating beds with dispersed adsorbents
    • B01D53/12—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with moving adsorbents, e.g. rotating beds with dispersed adsorbents according to the "fluidised technique"
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28002—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
    • B01J20/28004—Sorbent size or size distribution, e.g. particle size
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28002—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
    • B01J20/28009—Magnetic properties
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28014—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their form
    • B01J20/28026—Particles within, immobilised, dispersed, entrapped in or on a matrix, e.g. a resin
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/32—Impregnating or coating ; Solid sorbent compositions obtained from processes involving impregnating or coating
    • B01J20/3202—Impregnating or coating ; Solid sorbent compositions obtained from processes involving impregnating or coating characterised by the carrier, support or substrate used for impregnation or coating
    • B01J20/3204—Inorganic carriers, supports or substrates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/32—Impregnating or coating ; Solid sorbent compositions obtained from processes involving impregnating or coating
    • B01J20/3231—Impregnating or coating ; Solid sorbent compositions obtained from processes involving impregnating or coating characterised by the coating or impregnating layer
    • B01J20/3234—Inorganic material layers
    • B01J20/3236—Inorganic material layers containing metal, other than zeolites, e.g. oxides, hydroxides, sulphides or salts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/32—Impregnating or coating ; Solid sorbent compositions obtained from processes involving impregnating or coating
    • B01J20/3231—Impregnating or coating ; Solid sorbent compositions obtained from processes involving impregnating or coating characterised by the coating or impregnating layer
    • B01J20/3242—Layers with a functional group, e.g. an affinity material, a ligand, a reactant or a complexing group
    • B01J20/3244—Non-macromolecular compounds
    • B01J20/3246—Non-macromolecular compounds having a well defined chemical structure
    • B01J20/3257—Non-macromolecular compounds having a well defined chemical structure the functional group or the linking, spacer or anchoring group as a whole comprising at least one of the heteroatoms nitrogen, oxygen or sulfur together with at least one silicon atom, these atoms not being part of the carrier as such
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/32—Impregnating or coating ; Solid sorbent compositions obtained from processes involving impregnating or coating
    • B01J20/3231—Impregnating or coating ; Solid sorbent compositions obtained from processes involving impregnating or coating characterised by the coating or impregnating layer
    • B01J20/3242—Layers with a functional group, e.g. an affinity material, a ligand, a reactant or a complexing group
    • B01J20/3268—Macromolecular compounds
    • B01J20/3272—Polymers obtained by reactions otherwise than involving only carbon to carbon unsaturated bonds
    • B01J20/3274—Proteins, nucleic acids, polysaccharides, antibodies or antigens
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/32—Impregnating or coating ; Solid sorbent compositions obtained from processes involving impregnating or coating
    • B01J20/3231—Impregnating or coating ; Solid sorbent compositions obtained from processes involving impregnating or coating characterised by the coating or impregnating layer
    • B01J20/3242—Layers with a functional group, e.g. an affinity material, a ligand, a reactant or a complexing group
    • B01J20/3285—Coating or impregnation layers comprising different type of functional groups or interactions, e.g. different ligands in various parts of the sorbent, mixed mode, dual zone, bimodal, multimodal, ionic or hydrophobic, cationic or anionic, hydrophilic or hydrophobic
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/32—Impregnating or coating ; Solid sorbent compositions obtained from processes involving impregnating or coating
    • B01J20/3291—Characterised by the shape of the carrier, the coating or the obtained coated product
    • B01J20/3295—Coatings made of particles, nanoparticles, fibers, nanofibers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C1/00—Magnetic separation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C1/00—Magnetic separation
    • B03C1/005—Pretreatment specially adapted for magnetic separation
    • B03C1/01—Pretreatment specially adapted for magnetic separation by addition of magnetic adjuvants
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y25/00—Nanomagnetism, e.g. magnetoimpedance, anisotropic magnetoresistance, giant magnetoresistance or tunneling magnetoresistance
    • 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
    • H01F1/0036—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties showing low dimensional magnetism, i.e. spin rearrangements due to a restriction of dimensions, e.g. showing giant magnetoresistivity
    • H01F1/0045—Zero dimensional, e.g. nanoparticles, soft nanoparticles for medical/biological use
    • H01F1/0054—Coated nanoparticles, e.g. nanoparticles coated with organic surfactant
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2215/00—Separating processes involving the treatment of liquids with adsorbents
    • B01D2215/02—Separating processes involving the treatment of liquids with adsorbents with moving adsorbents
    • B01D2215/021—Physically moving or fluidising the adsorbent beads or particles or slurry, excluding the movement of the entire columns

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
  • Compounds Of Iron (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Treatment Of Liquids With Adsorbents In General (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

Procedimiento para la separación de uno o varios componentes de medios líquidos o gaseosos con un nanocompuesto, en el que el nanocompuesto se usa en forma de nanopartículas compuestas y se prepara mediante una reacción de solidificación de una fase de matriz líquida presente en forma de emulsión en un disolvente no miscible, estando dispersas en la fase de matriz líquida nanopartículas superparamagnéticas recubiertas de un tamaño inferior a 20 nm, y en el que el nanocompuesto presenta un diámetro de 50 a 300 μm, el medio líquido o gaseoso se pone en contacto con el nanocompuesto de tal manera que los componentes que se han de separar se unan, al menos en parte, al nanocompuesto y el nanocompuesto así cargado se separa del medio líquido o gaseoso.

Description

Procedimiento para la separación de componentes de medios líquidos y gaseosos con nanocompuestos.
La invención se refiere a un procedimiento para la separación de componentes de medios líquidos y gaseosos con nanocompuestos, así como a un procedimiento para la preparación de los nanocompuestos.
La separación de componentes moleculares o macromoleculares de soluciones y de la fase gaseosa generalmente se lleva a cabo mediante procedimientos de absorción y/o mediante la unión química de los componentes moleculares o macromoleculares a la superficie de un sólido. Ocasionalmente, estos componentes también reaccionan con la superficie. Sin embargo, estos procesos normalmente ya no son reversibles.
Para que el procedimiento resulte económico las superficies generalmente se regeneran. Si esto no se puede realizar (como, por ejemplo, en diversos casos con carbón activado), se ha de eliminar todo el sistema adsorbente/sustancia adsorbida. Un problema de todos los procedimientos de adsorción en fases gaseosas y líquidas difícil de resolver físicamente reside en el hecho de que a medida que aumenta la superficie (aumento de la capacidad de adsorción), la resistencia de los rellenos o lechos fijos al flujo aumenta varios órdenes de magnitud en función del tamaño de partícula. Esto es especialmente problemático en lechos fluidizados. Afecta enormemente al modo de acción de los lechos adsorbentes. Una opción sería mantener partículas muy pequeñas en suspensión. Éstas, sin embargo, se han de volver a eliminar por filtración, y el problema del reducido caudal de líquido únicamente se traslada de la parte adsorbente a la parte de la filtración, pero no se soluciona.
El objetivo consistía, pues, en descubrir sustancias y procedimientos que no presentaran los inconvenientes técnicos mencionados.
Una posibilidad interesante consiste en usar para la adsorción de determinados componentes partículas magnetizables y/o magnéticas que se mantienen en suspensión y se separan después del medio de reacción (líquido o fase gaseosa que se ha de purificar) mediante la aplicación de un campo magnético. Un aspecto importante es la selectividad de adsorción de las superficies. En el caso de los adsorbentes generalmente sólo se logra que ésta sea específica de grupos, es decir, que en general siempre se adsorbe una familia química con funcionalidades similares a una superficie correspondiente. La dotación de los adsorbentes típicos, como, por ejemplo, carbón activado o hidróxido de aluminio, de funcionalidades selectivas es difícil, pues la carga de estos adsorbentes con tales grupos sólo puede realizarse técnicamente en unos pocos casos. Entonces se echa mano de procedimientos menos selectivos, por ejemplo de la hidrofugación o la hidrofilización de superficies, o se intenta influir en la carga de los puntos de adsorción mediante la dotación de, por ejemplo, óxidos de aluminio en carácter ácido o básico.
La deposición magnética con partículas magnéticas se realiza recubriendo plaquitas de mica con óxidos de hierro y depositando sobre ellas una capa de vidrio que es capaz de adsorber, con mayor o menor selectividad, determinados componentes bioquímicos. Sin embargo, es un procedimiento relativamente poco selectivo y no es adecuado para la separación de moléculas más pequeñas de líquidos y gases. Sólo se adsorben las macromoléculas que poseen una carga superficial correspondiente.
Las partículas magnéticas deben ser nanoscópicas si no han de presentar un magnetismo permanente. Un magnetismo permanente tras desconectar el campo magnético conducirá a una agregación por interacción de las partículas. Por lo tanto, el tamaño de partícula es preferentemente < 20 nm para lograr el denominado comportamiento superparamagnético (estructuras monodominio).
El documento US 4554088 describe un procedimiento para la preparación de partículas magnéticas a las que se pueden unir moléculas. Las partículas comprenden un núcleo metálico magnético y están cubiertas por un recubrimiento de silano, y se pueden usar para procedimientos de separación.
El documento DE-A-19614136 se refiere a un procedimiento para la preparación de partículas de óxido de hierro nanoscópicas exentas de aglomerados con una cubierta resistente a la hidrólisis.
El documento EP-A-0757106 describe soportes magnéticos que se pueden unir a ácidos nucleicos y que comprenden partículas de sílice magnéticas que comprenden óxido metálico y una superficie específica determinada. El documento EP-A-0522856 describe un procedimiento para la purificación de soluciones. Para ello se usan partículas de resina magnéticas que están formadas por partículas magnéticas y un polímero orgánico y presentan puntos para la unión selectiva de iones.
El documento US-A-4319893 se refiere a un procedimiento de adsorción para la obtención de hidrógeno a partir de gas o vapor, en el que se usan materiales compuestos formados por un componente magnetizable y un adsorbente. El documento DE-A-4307262 se refiere a dióxido de silicio polimérico magnético en forma de geles de sílice, soles de sílice y dióxido de silicio precipitado o pirógeno, en el que los materiales magnéticos se fijan en la matriz de los compuestos de dióxido de silicio.
La presente invención se refiere a un procedimiento para la separación de uno o varios componentes de medios líquidos o gaseosos como se define en la reivindicación 1.
El objetivo de acuerdo con la invención se ha alcanzado mediante la preparación de nanopartículas superparamagnéticas como las que se describen en la solicitud de patente alemana 19614136. Para evitar una agregación irreversible, estas partículas están recubiertas con grupos funcionales, como, por ejemplo, aminas, grupos amino o grupos carboxilo. Puesto que los grupos amino constituyen buenos formadores de complejos para los metales de transición, es posible, en principio, usar tales partículas para unir iones de metales de transición en soluciones acuosas.
Sin embargo, debido al pequeño tamaño de las partículas y al movimiento molecular browniano relacionado con ello, la separación con un campo magnético sólo se logra de forma incompleta, de manera que en el medio en circulación son arrastradas proporciones cada vez más grandes de partículas. El objetivo se ha podido alcanzar dispersando las nanopartículas en una fase de matriz líquida o disuelta y preparando, a partir de esta fase de matriz, partículas más grandes con los diámetros deseados. El diámetro de estas partículas se encuentra entre 0,1 y 1.000 \mum, aunque preferentemente entre 1 y 500 \mum y con especial preferencia entre 50 y 300 \mum.
La preparación de las partículas se puede llevar a cabo introduciendo la fase de matriz líquida en un disolvente no miscible y preparando, mediante un proceso de mezclado mecánico (por ejemplo con un agitador Ultraturax), una emulsión del orden de magnitud correcto. Este procedimiento permite preparar partículas con los tamaños mencionados. Durante el suministro de energía mecánica, que puede complementarse con ultrasonido, tiene lugar una reacción de solidificación según los principios habituales. Puede tratarse de reacciones de polimerización, reacciones de precipitación, reacciones de adición o reacciones de policondensación.
El tipo de reacción preferido depende del sistema de matriz, que se puede preparar a partir de alcóxidos (procedimiento de sol-gel) pero también de monómeros, oligómeros orgánicos o fases disueltas. En esta matriz pueden estar incorporados adicionalmente grupos funcionales, por ejemplo mediante el uso de silanos funcionales o de moléculas funcionales con contenido en enlaces dobles. Esta funcionalización de la matriz, que también funcionaliza la superficie de las nanopartículas compuestas, se puede usar para generar una selectividad de reacción (por ejemplo formación de complejos con metales pesados). Otra variante del procedimiento consiste en una modificación superficial posterior, por ejemplo por silanización en el caso de las nanopartículas compuestas de sol-gel.
Con las nanopartículas compuestas de este tipo se consigue ahora preparar suspensiones en disolventes acuosos u orgánicos. No obstante, también son adecuadas para procedimientos de lecho fluidizado en fase gaseosa. Eligiendo adecuadamente los grupos funcionales en la superficie se pueden separar tanto componentes iónicos como componentes que se pueden unir mediante la formación de complejos, así como componentes biológicos y bioquímicos si se unen grupos funcionales correspondientes (anticuerpos, antígenos, proteínas o similares) a la superficie. Las condiciones marco se eligen de manera que se produzca una unión, por ejemplo en los intervalos de pH en los que la constante de disociación de la formación de complejos es muy pequeña. Tras cargar las partículas con los componentes correspondientes que se han de eliminar, lo que se puede acelerar mediante agitación, se conecta un campo magnético que hace que las partículas se unan a la pared o a un dispositivo que se introduce en la suspensión. Este dispositivo se retira después junto con las partículas cargadas, y en un paso de regeneración se eluyen los componentes unidos y a continuación se vuelven a separar magnéticamente las nanopartículas compuestas, que entonces están disponibles para un procedimiento de purificación posterior. Estos procedimientos también se pueden realizar de forma continua en instalaciones adecuadas. En el caso de la purificación en fase gaseosa en lecho fluidizado se procede de forma análoga.
El procedimiento descrito de acuerdo con la invención se puede usar para un gran número de procedimientos de purificación de soluciones.
Las nanopartículas se preparan preferentemente mediante un proceso de precipitación según el documento DE-A-19614136, en el que a continuación se lleva a cabo un recubrimiento de las nanopartículas usando ultrasonido. El procedimiento dado a conocer en el documento DE-A-19614136 para la preparación de las partículas de óxido de hierro nanoscópicas exentas de aglomerados y con una cubierta resistente a la hidrólisis y de los compuestos mencionados en él para la preparación de las mismas es adecuado para la presente invención. Este recubrimiento de las nanopartículas se puede llevar a cabo con diferentes componentes y se puede realizar en soluciones tanto acuosas como no acuosas. De esta manera se pueden obtener, por ejemplo, recubrimientos hidrófobos o recubrimientos hidrófilos que se han de usar de nuevo para proporcionar una buena dispersabilidad en la matriz correspondiente. Como matriz se pueden usar sistemas de sol-gel preparados a partir de alcóxidos y organoalcoxisilanos. Ejemplos de ellos son ésteres del ácido silícico, organoalcoxisilanos, alcóxidos de elementos del tercer y cuarto grupo principal, así como alcóxidos de boro y de fósforo. No obstante, también se pueden usar adicionalmente alcóxidos de elementos del segundo grupo principal, así como alcóxidos de los metales de transición y de los elementos de los subgrupos. Las nanopartículas, especialmente las nanopartículas de óxido de hierro, se dispersan en las mezclas de reacción correspondientes y a continuación se procesan según el procedimiento antes mencionado para dar una emulsión.
En el caso de los alcóxidos generalmente basta con añadir pequeñas cantidades de agua y, dado el caso, pequeñas cantidades de ácido para iniciar una condensación y obtener partículas sólidas. En los sistemas orgánicos las partículas preferentemente se hidrofugan o se proveen de modificadores superficiales que, por su compatibilidad con la matriz líquida, no se aglomeran. La solidificación de las matrices orgánicas se puede llevar a cabo mediante procesos de polimerización si se añaden catalizadores de polimerización habituales y se realiza una polimerización térmica o UV mientras la microemulsión es estable.
Mediante la adición de moléculas funcionales a la matriz, por ejemplo de organoalcoxisilanos correspondientes con grupos funcionales (ácidos, bases, aminas, ligandos quelantes, entre otros), se puede generar una selectividad de la matriz en la superficie de las partículas. Otro procedimiento consiste en acoplar componentes de unión selectiva. Para ello son adecuados, por ejemplo, los ligandos quelantes, pero también moléculas bioquímicas que funcionan según el principio llave-cerradura, por ejemplo antígenos, anticuerpos o proteínas. Para ello se usan las reacciones de acoplamiento habituales en la bibliografía. Una vez preparadas las partículas, el disolvente se extrae bajo agitación y el residuo, si solidifica, se ajusta, en caso necesario, al tamaño de partícula deseado mediante procesos de trituración mecánicos. Para el secado también se pueden usar equipos secadores en movimiento, tales como reactores de lecho fluidizado, secadores de lecho fluidizado u hornos tubulares. En lugar de extraer el disolvente, la separación se puede realizar por centrifugación, decantación, filtración y secado siguiente.

Claims (12)

1. Procedimiento para la separación de uno o varios componentes de medios líquidos o gaseosos con un nanocompuesto, en el que el nanocompuesto se usa en forma de nanopartículas compuestas y se prepara mediante una reacción de solidificación de una fase de matriz líquida presente en forma de emulsión en un disolvente no miscible, estando dispersas en la fase de matriz líquida nanopartículas superparamagnéticas recubiertas de un tamaño inferior a 20 nm, y en el que el nanocompuesto presenta un diámetro de 50 a 300 \mum, el medio líquido o gaseoso se pone en contacto con el nanocompuesto de tal manera que los componentes que se han de separar se unan, al menos en parte, al nanocompuesto y el nanocompuesto así cargado se separa del medio líquido o gaseoso.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque los nanocompuestos cargados se separan del medio líquido o gaseoso aplicando un campo magnético.
3. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque las nanopartículas están recubiertas con grupos funcionales.
4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque se usan nanocompuestos que contienen nanopartículas que contienen óxido de hierro.
5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque se usan nanocompuestos cuya matriz se compone de policondensados basados en alcóxidos de los elementos del segundo al quinto grupo principal, de los metales de transición o de los elementos de los subgrupos, o compuestos hidrolizables de los elementos del segundo al quinto grupo principal, de los metales de transición o de los elementos de los subgrupos con al menos un grupo no hidrolizable, o mezclas de ellos.
6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque se usan nanocompuestos cuya matriz contiene grupos funcionales adicionales o moléculas bifuncionales.
7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque se usan nanocompuestos cuya superficie está modificada con grupos funcionales.
8. Procedimiento según la reivindicación 7, caracterizado porque los grupos funcionales son proporcionados por silanos funcionales cuyos grupos funcionales representan ácidos, bases, aminas, enlaces dobles, ligando quelantes epoxídicos.
9. Procedimiento según la reivindicación 7, caracterizado porque la modificación superficial se lleva a cabo por acoplamiento con componentes biológicos, tales como antígenos, anticuerpos y proteínas.
10. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque el medio líquido es una fase acuosa y las nanopartículas compuestas están dispersas en ella.
11. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque las nanopartículas compuestas se usan en un lecho fluidizado.
12. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque se separan componentes disueltos o gaseosos.
ES01927753T 2000-03-20 2001-03-19 Procedimiento para la separacion de componentes de medios liquidos y gaseosos con nanocompuestos. Expired - Lifetime ES2338096T3 (es)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10013670 2000-03-20
DE10013670A DE10013670A1 (de) 2000-03-20 2000-03-20 Verfahren zur Abtrennung von Komponenten aus flüssigen und gasförmigen Medien mit Nanokompositen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2338096T3 true ES2338096T3 (es) 2010-05-04

Family

ID=7635562

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES01927753T Expired - Lifetime ES2338096T3 (es) 2000-03-20 2001-03-19 Procedimiento para la separacion de componentes de medios liquidos y gaseosos con nanocompuestos.

Country Status (7)

Country Link
US (1) US6830694B2 (es)
EP (1) EP1278582B1 (es)
JP (1) JP2003529447A (es)
AT (1) ATE453441T1 (es)
DE (2) DE10013670A1 (es)
ES (1) ES2338096T3 (es)
WO (1) WO2001070365A1 (es)

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10160664A1 (de) * 2001-12-11 2003-06-18 Henkel Kgaa Verfahren zur Abwasserreinigung und dazu geeignete, magnetische Adsorbentien
US7678367B2 (en) * 2003-10-16 2010-03-16 Kimberly-Clark Worldwide, Inc. Method for reducing odor using metal-modified particles
US20050226911A1 (en) * 2004-04-13 2005-10-13 Bringley Joseph F Article for inhibiting microbial growth in physiological fluids
US7357979B2 (en) * 2004-04-13 2008-04-15 Eastman Kodak Company Composition of matter comprising polymer and derivatized nanoparticles
US7357863B2 (en) * 2004-04-13 2008-04-15 Eastman Kodak Company Container for inhibiting microbial growth in liquid nutrients
US7361275B2 (en) * 2004-04-13 2008-04-22 Eastman Kodak Company Use of derivatized nanoparticles to minimize growth of micro-organisms in hot filled drinks
US7258786B2 (en) * 2004-04-13 2007-08-21 Eastman Kodak Company Container for inhibiting microbial growth in liquid nutrients
US20050228103A1 (en) * 2004-04-13 2005-10-13 Eastman Kodak Company Composition comprising intercalated metal-ion sequestrants
US7371327B2 (en) 2005-03-04 2008-05-13 Kenneth Cross Device for the immobilization of nano- and micro-sized particles in a solid-fluid contact vessel facilitating mass-momentum, and heat-transport at the solid-fluid interfaces
DE102005040189B4 (de) 2005-06-28 2011-08-18 Blücher GmbH, 40699 Trägermaterial mit katalytisch aktiven Polymerpartikeln
KR20080008668A (ko) * 2006-07-20 2008-01-24 재단법인서울대학교산학협력재단 자성체 나노입자를 이용하여 단백질을 선택적으로 결합,분리 또는 정제하는 방법
EP2072117A1 (en) * 2007-12-19 2009-06-24 Nederlandse Organisatie voor toegepast- natuurwetenschappelijk onderzoek TNO Sorbent material
WO2013027214A2 (en) 2011-08-22 2013-02-28 Bar-Ilan University Nanop article dialysis
US9126137B1 (en) * 2012-07-18 2015-09-08 Battelle Memorial Institute Polymer nanocomposites for gas separation
DE102012212955A1 (de) * 2012-07-24 2014-01-30 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zur magnetischen Abtrennung von Fällungsprodukten aus Fluiden mit Hilfe von wiederverwendbaren, superparamagnetischen Kompostpartikeln
US9409148B2 (en) 2013-08-08 2016-08-09 Uchicago Argonne, Llc Compositions and methods for direct capture of organic materials from process streams
US9579623B2 (en) 2013-11-23 2017-02-28 Kenneth W. Cross Specialized immobilization media
CN105859017B (zh) * 2016-06-14 2019-02-19 四川理工学院 一种膜分离的前处理方法
CA3030308C (en) 2016-07-29 2022-04-05 The Board Of Trustees Of Western Michigan University Magnetic nanoparticle-based gyroscopic sensor

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4319893A (en) 1980-09-02 1982-03-16 Exxon Research & Engineering Co. Magnetically stabilized bed, temperature, partial pressure swing, hydrogen recovery process
US4554088A (en) * 1983-05-12 1985-11-19 Advanced Magnetics Inc. Magnetic particles for use in separations
GB9115018D0 (en) * 1991-07-11 1991-08-28 Bradtec Ltd Purification of solutions
DE4307262A1 (de) * 1993-03-02 1994-09-08 Christian Bergemann Magnetisches polymeres Siliciumdioxid
US5409813A (en) * 1993-09-30 1995-04-25 Systemix, Inc. Method for mammalian cell separation from a mixture of cell populations
JP2965131B2 (ja) 1995-07-07 1999-10-18 東洋紡績株式会社 核酸結合用磁性担体およびそれを用いる核酸単離方法
US5714536A (en) * 1996-01-11 1998-02-03 Xerox Corporation Magnetic nanocompass compositions and processes for making and using
DE19614136A1 (de) * 1996-04-10 1997-10-16 Inst Neue Mat Gemein Gmbh Verfahren zur Herstellung agglomeratfreier nanoskaliger Eisenoxidteilchen mit hydrolysebeständigem Überzug
US6548264B1 (en) * 2000-05-17 2003-04-15 University Of Florida Coated nanoparticles

Also Published As

Publication number Publication date
JP2003529447A (ja) 2003-10-07
WO2001070365A1 (de) 2001-09-27
ATE453441T1 (de) 2010-01-15
EP1278582A1 (de) 2003-01-29
DE10013670A1 (de) 2001-09-27
US20030038083A1 (en) 2003-02-27
DE50115287D1 (de) 2010-02-11
US6830694B2 (en) 2004-12-14
EP1278582B1 (de) 2009-12-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2338096T3 (es) Procedimiento para la separacion de componentes de medios liquidos y gaseosos con nanocompuestos.
He et al. Advanced functional materials in solid phase extraction for ICP-MS determination of trace elements and their species-A review
Büyüktiryaki et al. Functionalized nanomaterials in dispersive solid phase extraction: advances & prospects
Xiao et al. Preparation and highlighted applications of magnetic microparticles and nanoparticles: a review on recent advances
Vojoudi et al. A new nano-sorbent for fast and efficient removal of heavy metals from aqueous solutions based on modification of magnetic mesoporous silica nanospheres
Herrero-Latorre et al. Magnetic solid-phase extraction using carbon nanotubes as sorbents: A review
Dai et al. Novel pitaya-inspired well-defined core–shell nanospheres with ultrathin surface imprinted nanofilm from magnetic mesoporous nanosilica for highly efficient chloramphenicol removal
Zhang et al. A self-assembled polydopamine film on the surface of magnetic nanoparticles for specific capture of protein
Li et al. Functionalized magnetic nanoparticles for sample preparation in proteomics and peptidomics analysis
Liu et al. Preparation of graphene-encapsulated magnetic microspheres for protein/peptide enrichment and MALDI-TOF MS analysis
Park et al. Dual-functional micro-adsorbents: Application for simultaneous adsorption of cesium and strontium
JP2016521858A (ja) 表面多孔性材料を含むクロマトグラフィーカラムおよび分離デバイス、および超臨界流体クロマトグラフィーおよび他のクロマトグラフィーのためのこれらの使用
Sajid Dendrimers based sorbents: Promising materials for analytical extractions
EP2244268A1 (en) Chemically stable magnetic carriers
CN105879842A (zh) 一种磁性PAFs固相萃取剂及其制备方法和应用
Ng et al. Advances in organic–inorganic hybrid sorbents for the extraction of organic and inorganic pollutants in different types of food and environmental samples
Lee et al. Preparation of iron oxide silica particles for Zika viral RNA extraction
Caparrós et al. Hydrothermal assisted synthesis of iron oxide-based magnetic silica spheres and their performance in magnetophoretic water purification
Xie et al. Facile fabrication of acid-resistant and hydrophobic Fe3O4@ SiO2@ C magnetic particles for valid oil-water separation application
Fahmy et al. Nanoenabled bioseparations: current developments and future prospects
Hamidi Malayeri et al. Magnetic multi-walled carbon nanotube as an adsorbent for toluidine blue o removal from aqueous solution
Dong et al. Preparation of guanidine group functionalized magnetic nanoparticles and the application in preconcentration and separation of acidic protein
CN105087552B (zh) 一种提取动物组织核酸的方法
US20120043496A1 (en) Porous, magnetic silica gel molded parts, production thereof, and application thereof
Tippkötter et al. Functionalized magnetizable particles for downstream processing in single‐use systems