RO127889B1 - Sistem magnetic funcţionalizat şi procedeu de preparare a acestuia - Google Patents
Sistem magnetic funcţionalizat şi procedeu de preparare a acestuia Download PDFInfo
- Publication number
- RO127889B1 RO127889B1 ROA201100164A RO201100164A RO127889B1 RO 127889 B1 RO127889 B1 RO 127889B1 RO A201100164 A ROA201100164 A RO A201100164A RO 201100164 A RO201100164 A RO 201100164A RO 127889 B1 RO127889 B1 RO 127889B1
- Authority
- RO
- Romania
- Prior art keywords
- functionalized
- polysulfone
- magnetic
- magnetite
- systems
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 3
- 229920002492 poly(sulfone) Polymers 0.000 claims abstract description 48
- SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N iron(II,III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]O[Fe]=O SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 23
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims abstract description 3
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 claims description 12
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 11
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 11
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 9
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 claims description 8
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 8
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 7
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 6
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 5
- 150000001413 amino acids Chemical class 0.000 claims description 4
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 claims description 4
- -1 thioacids Chemical class 0.000 claims description 4
- 150000001414 amino alcohols Chemical class 0.000 claims description 3
- 125000005365 aminothiol group Chemical group 0.000 claims description 3
- 150000001261 hydroxy acids Chemical class 0.000 claims description 3
- 229920005862 polyol Polymers 0.000 claims description 3
- 150000003077 polyols Chemical class 0.000 claims description 3
- 239000008187 granular material Substances 0.000 claims description 2
- 238000002525 ultrasonication Methods 0.000 claims description 2
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 23
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 15
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 abstract description 10
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 abstract description 10
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 abstract description 6
- 239000010409 thin film Substances 0.000 abstract description 6
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N iron oxide Inorganic materials [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 abstract description 4
- HHVIBTZHLRERCL-UHFFFAOYSA-N sulfonyldimethane Chemical compound CS(C)(=O)=O HHVIBTZHLRERCL-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 25
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 12
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 12
- 229940088598 enzyme Drugs 0.000 description 12
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 12
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 9
- 125000000896 monocarboxylic acid group Chemical group 0.000 description 9
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 8
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 7
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 6
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 5
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 5
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 4
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- SXRSQZLOMIGNAQ-UHFFFAOYSA-N Glutaraldehyde Chemical compound O=CCCCC=O SXRSQZLOMIGNAQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 102000004882 Lipase Human genes 0.000 description 3
- 108090001060 Lipase Proteins 0.000 description 3
- 239000004367 Lipase Substances 0.000 description 3
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 description 3
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 description 3
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 3
- IISBACLAFKSPIT-UHFFFAOYSA-N bisphenol A Chemical class C=1C=C(O)C=CC=1C(C)(C)C1=CC=C(O)C=C1 IISBACLAFKSPIT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 3
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 3
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 3
- 239000003925 fat Substances 0.000 description 3
- 239000010408 film Substances 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 3
- 235000019421 lipase Nutrition 0.000 description 3
- 239000002122 magnetic nanoparticle Substances 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 238000009987 spinning Methods 0.000 description 3
- 239000003643 water by type Substances 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 108090000604 Hydrolases Proteins 0.000 description 2
- 102000004157 Hydrolases Human genes 0.000 description 2
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 102000004316 Oxidoreductases Human genes 0.000 description 2
- 108090000854 Oxidoreductases Proteins 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 2
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 2
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 2
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000005202 decontamination Methods 0.000 description 2
- 230000003588 decontaminative effect Effects 0.000 description 2
- 238000007872 degassing Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000007306 functionalization reaction Methods 0.000 description 2
- 239000012456 homogeneous solution Substances 0.000 description 2
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 2
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 2
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 2
- 235000013980 iron oxide Nutrition 0.000 description 2
- 239000006249 magnetic particle Substances 0.000 description 2
- 239000002069 magnetite nanoparticle Substances 0.000 description 2
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 description 2
- 229940031182 nanoparticles iron oxide Drugs 0.000 description 2
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 2
- 229920000620 organic polymer Polymers 0.000 description 2
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 2
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 2
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 2
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 2
- 102000009027 Albumins Human genes 0.000 description 1
- 108010088751 Albumins Proteins 0.000 description 1
- 102100026189 Beta-galactosidase Human genes 0.000 description 1
- 206010006187 Breast cancer Diseases 0.000 description 1
- 208000026310 Breast neoplasm Diseases 0.000 description 1
- 102100035882 Catalase Human genes 0.000 description 1
- 108010053835 Catalase Proteins 0.000 description 1
- 229920001661 Chitosan Polymers 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002307 Dextran Polymers 0.000 description 1
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 108010059881 Lactase Proteins 0.000 description 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N Selenium Chemical compound [Se] BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 108010005774 beta-Galactosidase Proteins 0.000 description 1
- 230000001588 bifunctional effect Effects 0.000 description 1
- 239000012620 biological material Substances 0.000 description 1
- 229920001222 biopolymer Polymers 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 1
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 238000000975 co-precipitation Methods 0.000 description 1
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 230000001143 conditioned effect Effects 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 239000011258 core-shell material Substances 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 1
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 description 1
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 1
- 230000009881 electrostatic interaction Effects 0.000 description 1
- 238000010828 elution Methods 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 230000002255 enzymatic effect Effects 0.000 description 1
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 description 1
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 description 1
- 150000004665 fatty acids Chemical class 0.000 description 1
- 229940062993 ferrous oxalate Drugs 0.000 description 1
- 210000002950 fibroblast Anatomy 0.000 description 1
- 239000005357 flat glass Substances 0.000 description 1
- 230000003301 hydrolyzing effect Effects 0.000 description 1
- 230000003100 immobilizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000000338 in vitro Methods 0.000 description 1
- 239000008235 industrial water Substances 0.000 description 1
- 230000003834 intracellular effect Effects 0.000 description 1
- BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L iron(2+) sulfate (anhydrous) Chemical compound [Fe+2].[O-]S([O-])(=O)=O BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- OWZIYWAUNZMLRT-UHFFFAOYSA-L iron(2+);oxalate Chemical compound [Fe+2].[O-]C(=O)C([O-])=O OWZIYWAUNZMLRT-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N iron(2+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Fe+2] VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940116108 lactase Drugs 0.000 description 1
- 229920000126 latex Polymers 0.000 description 1
- 239000004816 latex Substances 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 239000002114 nanocomposite Substances 0.000 description 1
- 239000002070 nanowire Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 1
- 238000006362 organocatalysis Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 230000037361 pathway Effects 0.000 description 1
- 239000002957 persistent organic pollutant Substances 0.000 description 1
- 238000005191 phase separation Methods 0.000 description 1
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N phenol group Chemical group C1(=CC=CC=C1)O ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013379 physicochemical characterization Methods 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 229920000747 poly(lactic acid) Polymers 0.000 description 1
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 1
- 229920000570 polyether Polymers 0.000 description 1
- 229920002530 polyetherether ketone Polymers 0.000 description 1
- 239000004626 polylactic acid Substances 0.000 description 1
- 229920000193 polymethacrylate Polymers 0.000 description 1
- 150000008442 polyphenolic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 235000013824 polyphenols Nutrition 0.000 description 1
- 229920000128 polypyrrole Polymers 0.000 description 1
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 description 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 1
- 102000004196 processed proteins & peptides Human genes 0.000 description 1
- 108090000765 processed proteins & peptides Proteins 0.000 description 1
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 description 1
- 230000005180 public health Effects 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 229910052711 selenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011669 selenium Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 238000002336 sorption--desorption measurement Methods 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 230000008685 targeting Effects 0.000 description 1
- 238000000108 ultra-filtration Methods 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 238000003911 water pollution Methods 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Compounds Of Iron (AREA)
Description
Prezenta invenție se referă la sisteme (materiale) magnetice complexe, pe bază de magnetită și polisulfonă funcționalizată adecvat, și tehnologia de obținere pentru:
- diverse aplicații de mediu: epurarea apelor prin reținerea unor metale grele din diverse ape reziduale sau gaze de eșapament, sau pentru decontaminarea unor probe de compuși organici (funcționalizarea se realizează prin imobilizare de enzime, dar și a solurilor sau aerului);
- industriale: catalizatorii auto pentru reținerea Pb2+din gazele de eșapament.
Poluanții precum metalele grele (plumbul, arsenul, mercurul, cadmiul, cobaltul, nichelul, seleniul, zincul, cromul, cobaltul, manganul) din apă și sol reprezintă o amenințare gravă pentru sănătatea publică și sistemele ecologice. Până în prezent, au fost depuse eforturi considerabile în scopul dezvoltării unor tehnici eficiente de tratament precum absorbția, care să elimine ionii metalelor grele din ape. Dezvoltarea de adsorbanți a metalelor grele din apele reziduale (capacitate mare de adsorbție a metalelor grele, cinetica de adsorbție-desorbție rapidă, ușor de îndepărtat și regenerat) este una dintre direcțiile noi de cercetare, de o importanță deosebită pe plan național și internațional.
Dintre absorbanții utilizați în procesul de îndepărtare a metalelor grele din apele reziduale, nanoparticulele magnetice s-au dovedit potențiali absorbanți datorită suprafeței specifice mari și a avantajului unic de a fi ușor îndepărtate prin aplicarea unui câmp magnetic extern și a procedeului ușor și ieftin de sinteză.
Din păcate, absorbanții magnetici cel mai frecvent utilizați sunt bazați pe oxizi de fier, aceștia prezentând o stabilitate chimică scăzută în medii acide. în scopul creșterii stabilității chimice și termice, suprafața nanoparticulelor magnetice este adesea inertizată chimic cu diverse materiale, precum: silice [M. Stjerndah, M. Andersson, Η. E. Hali, D. M. Pajerowski, M. W. Meisel, and R. S. Duran, “Superparamagnetic Fe3OJSiO2 nanocomposites: enabling the tuning ofboth the iron oxide load and the size of the nanoparticles”, Langmuir 24, 3532-3536, (2008)], carbon [L. Q. Xu, W. Q. Zhang, Y. W. Ding, Y. Y. Peng, S. Zhang, W. C. Yu, and Y. T. Qian, “Formation, characterization, and magneticproperties ofFe304 nanowires encapsulatedin carbon microtubes”, J. Phys. Chem. B108,10859-10862, (2004)] și biopolimeri (acid polilactic, chitosan, poliester, latex) [C. C. Berry, S. Wells, S. Charles, and A. S. G. Curtis, “Dextran and albumin derivatised iron oxide nanoparticles: influence on fibroblasts in vitro”, Biomaterials 24,4551 -4557 (2003); S. Laurent, D. Forge, M. Port, A. Roch, C. Robie, L. V. Elst, and R. N. Muller, “Magnetic iron oxide nanoparticles: synthesis, stabilization, vectorization, physicochemical characterizations, and biological applications”, Chem. Rev. 108, 2064-2110 (2008); J. Ren, Η. Y. Hong, T. B. Ren, and X. R. Teng, “Preparation and characterization of magnetic PLA-PEG composite nanoparticles for drug targeting”, React. Funct. Polym. 66,944-951 (2006); Y. Zhang and J. Zhang, “Surface modification of monodisperse magnetite nanoparticles for improved intracellular uptake to breast cancer cells”, Journal of Colloid and Interface Science 283, 352-357 (2005)].
De asemenea, din cererea de brevet R0125022 A2 se cunosc nanoparticule magnetice funcționalizate, utilizate în separarea celulară magnetică, recunoaștere biomoleculară, diagnosticare și în organocataliză. Nanoparticulele conform invenției sunt de tip core-shell, în care miezul magnetic este constituit din magnetită, și învelișul din polipirol funcționalizat cu aminoacizi și peptide.
Din cererea de brevet de invenție RO 125294 A0 este cunoscut un procedeu de obținere a unor particule de tip magnetită, magherniță, ca atare sau în amestec, sub formă de soluție. Procedeul conform invenției constă din punerea în contact a unei sări feroase, ferice, ca atare sau în amestec cu hidroxid de sodiu, timp de 15...60 s, timp în care temperatura crește până la 160°C. în final rezultă ca produs magnetită, magherniță sau o soluție de magnetită-maghemită având o valoare a magnetizației de 24...84 emu/g.
RO 127889 Β1
Din cererea de brevet R0125769 AO se cunoaște un procedeu de obținere a magne- 1 titei. Procedeul conform invenției constă în contactarea unei sări feroase (oxalat feros), cu o soluție de hidroxid de sodiu sau de uree, în câmp de microunde în cicluri cu regim controlat 3 de temperatură, în trei trepte, în funcție de natura reactanților. în final rezultă magnetită sub formă de nanoparticuie având o dimensiune a nanoparticulelor de 50...130 nm, și o magne- 5 tizație specifică de saturație de 70...90 emu/g.
Toate particulele magnetice cu acoperire polimerică cunoscute din stadiul tehnicii pre- 7 zintă dezavantajul unei stabilități reduse în medii chimice agresive, de exemplu, puternic acide și la temperaturi ridicate. 9
O importantă atenție însă a fost acordată polisulfonei, datorită proprietăților fizicochimice deosebite, precum: grad ridicat de rigiditate și stabilitate termică, mecanică și 11 chimică ridicată.
Polisulfona este stabilă în condiții acide și bazice, și prezintă rol protector al miezului 13 magnetic din interior. în plus, învelișul de polisulfonă poate fi funcționalizat cu diferite grupări funcționale adecvate reținerii de metale grele (ape industriale), reducerea grăsimilor prin imo- 15 bilizarea de enzime (ape menajere) [G. Arthanareeswaran, D. Mohan, and M. Raajenthiren, “Preparation and performance of polysulfone-sulfonated poly(etheretherketone) blend 17 ultrafiltration membranes”, Part I, Applied Surface Science 253, 8705-8712, (2007); V.
Kaiser, C Stropnik, V. Mușii, and M. Brumen, “Morphology of solidified polysulfone 19 structures obtainedbywet phaseseparation”, European Polymer Journal 43,2515-2524, (2007)] etc. 21
Având în vedere numărul din ce în ce mai mare de probleme de mediu provocate de factorul antropic, problema tehnică pe care o rezolvă invenția constă în realizarea unor 23 sisteme magnetice funcționalizate, complexe, pe bază de magnetită și polisulfonă funcționalizată, care pot fi utilizate cu succes în aplicații de mediu și industriale. 25
Astfel, soluția propusă de prezenta invenție constă într-un sistem magnetic funcționalizat complex, pe bază de magnetită și polisulfonă funcționalizată, conform invenției, 27 și înlătură dezavantajele menționate (rezistență scăzută în medii acide a absorbanților, greutatea de a fi înlăturați, costuri ridicate de obținere și regenerare) prin aceea că este 29 constituit dintr-un miez de Fe3O4 și un înveliș de polisulfonă funcționalizată rezistentă în mediu acid, cu formula: 31
în careX, Y, V, Z reprezintă grupări funcționale selectate dintre COOH, SO3H, NH2, OH, SH, aminoalcooli, polioli, aminotioli, hidroxiacizi, tioacizi, aminoacizi, tioaminoacizi, poliacizi și 39 enzime de tip oxireductaze sau lipaze, la un raport Fe3O4:polisulfonă funcționalizată de 0,3:2.
De asemenea, invenția se referă la un procedeu de prepararea a sistemului magnetic 41 funcționalizat, definit în mai sus, sub formă de granule, filme subțiri sau fire subțiri, în care o soluție de polisulfonică funcționalizată, cu o concentrație de 3...25% în greutate, în 43 dimentilformamidă și Fe3O4 se omogenizează prin agitare energică sau prin ultrasonare, cu formarea unei suspensii polimerice, care, opțional, se etalează pe suport sau prin filare, apoi 45 se coagulează într-o baie de non-solvent, de preferință, apă distilată, se condiționează cu alcool izopropilic și se usucă în aer timp de 40...60 s. 47
RO 127889 Β1
Sistemele magnetice funcționalizate complexe, pe bază de magnetită și polisulfonă funcționalizată, conform invenției, înlătură dezavantajele menționate (rezistență scăzută în medii acide a absorbanților, greutatea de a fi înlăturați, costuri ridicate de obținere și regenerare) prin aceea că sunt constituite din următoarele componente, exprimate în procente gravimetrice: a) 15% un polimer organic - polisulfonă funcționalizată (rezistentă în medii acide - 1N HCI, 1N H2SO4), b) 5...30 Fe3O4. Prezintă proprietăți magnetice, ceea ce face ca aceste sisteme să fie înlăturate cu ușurință în prezența unui câmp electromagnetic/plasă magnetică.
Procedeele de obținere a sistemelor magnetice funcționalizate complexe, pe bază de magnetită și polisulfonă funcționalizată, sunt prezentate în fig. 1. Se poate constata că metoda este deosebit de versatilă, putându-se obține o varietate de sisteme magnetice de diferite forme, pentru diverse aplicații (în funcție de aplicațiile dorite, conținutul de magnetită poate varia până la zeci de procente - 5...30%). Principalele rute de procesare sunt prezentate în continuare:
- ruta A - constă în picurarea suspensiei polimerice în baia de coagulare, când se obțin sisteme magnetice PSf/Fe3O4 sferice, cu aplicații industriale în reținerea de metale grele din ape reziduale sau menajere, în funcție de grupările funcționale din structura acestor sisteme (-OH, -H2SO4, -SH, -NH2 pentru reținere de metale grele, și, respectiv, -NH2 glutaraldehidă - enzimă pentru apele menajere - hidroliza grăsimilor la acizi grași);
- ruta B - constă în etalarea suspensiei polimerice pe un suport de sticlă, când se obțin sisteme magnetice PSf/Fe3O4 sub formă de filme, putând fi utilizate în aplicații industriale sau catalizatori auto, pentru reținerea Pb2+ din gazele de eșapament;
- ruta C - se obțin sisteme magnetice PSf/Fe3O4 sub formă de fire, prin metoda spinning.
Aplicarea invenției prezintă următoarele avantaje:
- sistemele magnetice complexe, pe bază de magnetită și polisulfonă funcționalizată, se obțin printr-o tehnologie simplă și economică din punct de vedere financiar;
- sistemele magnetice complexe, pe bază de magnetită și polisulfonă funcționalizată adecvat, pentru diverse aplicații de mediu, deoarece prezintă rezistență în medii puternic acide, pot fi ușor regenerate după îndepărtarea acestora din apă, și reutilizate în multiple cicluri;
- sistemele magnetice complexe, pe bază de magnetită și polisulfonă funcționalizată adecvat, pentru diverse aplicații de mediu (epurarea apelor prin reținerea unor metale grele din diverse ape reziduale, pentru decontaminarea unor probe de compuși organici sau drept catalizatori auto, pentru reținerea Pb2+ din gazele de eșapament), pot fi folosite în diverse scopuri, în funcție de natura grupărilor funcționale atașate (tabelul de mai jos).
RO 127889 Β1
Tabel
Aplicații potențiale ale sistemelor magnetice funcționalizate
| Grupare funcțională | Aplicații potențiale |
| Grupări funcționale simple:COOH; SO3H, OH, SH, NH2 etc. | |
| Grupări funcționale complexe, de tipul: aminoalcooli, | Reținerea unorcationi din soluții (ape) |
| polioli, aminotioli, hidroxiacizi, tioacizi, aminoacizi, tioaminoacizi, poliacizi, CH—COOH. COOH . oh CH-COOH \_Z CHrCOOH , etc. X XCHrCOOH —HC\ ,CHj~COOH N xCHrCOOH | cu precădere cationi ai metalelor grele |
| Enzime: | Depoluarea apelor cu conținut ridicat de contaminanți organici: |
| I. Oxidoreductaze (lacază), | I. prin procese oxidative (de exemplu, oxidarea polifenolilor); |
| II. Hidrolaze (lipază). | II. prin procese hidrolitice (hidroliza grăsimilor provenite în special din apele menajere). |
în figurile anexate, care fac parte din prezenta descriere, sunt redate următoarele:
- fig. 1 ilustrează schematic etapele procedeului de obținere a sistemelor magnetice funcționalizate;
-fig. 2 ilustrează procedeul de obținere a sistemelor magnetice funcționalizate;
- fig. 3 redă schema de sinteză a polisulfonei funcționalizate, cu grupări complexe;
- fig. 4 este o reprezentare schematică a sistemelor magnetice funcționalizate. Sistemele magnetice conțin particule magnetice (în special magnetită), o componentă polimerică având rol protector, și o componentă activă care poate determina reținerea anumitor ioni din soluție, sau poate cataliza o anumită reacție de degradare a anumitor substanțe din mediu. Combinarea celor trei componente este deosebit de utilă deoarece permite atât epurarea, cât și îndepărtarea sistemelor magnetice după ce procesul de epurare încetează. Datorită învelișului inert, în multe cazuri regenerarea sistemului magnetic se poate face prin spălare cu soluție acidă (care duce la eluția componentelor reținute în procesul de epurare).
Fiecare componentă din sistemul hibrid are un rol bine stabilit, și anume:
Situsul activ - este reprezentat de grupări funcționale capabile să îndepărteze ioni nocivi din diverse soluții, și anume:
- cationii metalelor grele pot fi ușor îndepărtați din ape, când învelișul polimeric este funcționalizat cu grupări de tip COOH, SO3H, NH2, OH, SH etc.;
RO 127889 Β1
- substanțele organice poluante pot fi îndepărtate din ape (sau transformate în compuși netoxici) când învelișul polimeric este funcționalizat cu componente complexe, de tip enzime (oxidaze, hidrolaze etc.).
Magnetita (Fe3O4) - are rolul de a facilita transportul sistemului în zonele de interes, și eliminarea acestor sisteme din soluțiile de interes, utilizând diverse plase magnetice sau, mai recomandat, sisteme electromagnetice. Pentru realizarea acestor funcții, conținutul de magnetită poate varia în limite relativ largi, de la 5% la 80...90%. Conținutul maxim de magnetită este influențat de ruta de procesare, iar pentru buna funcționare a acestor sisteme, învelișul polimeric trebuie să fie continuu și să nu permită contactul magnetită-mediu.
învelișul polimeric - are rol multiplu:
- permite legarea situsului activ prin intermediul agentului de legare sau prin diverse reacții de funcționalizare directă a învelișului polimeric; moleculele purtătoare ale situsului (situsurilor active) pot fi legate chimic (prin legături covalente) direct pe învelișul polimeric (cu sau fără prezența agentului de legare), sau prin interacțiuni electrostatice;
- acționează ca un înveliș protector al miezului magnetic, astfel încât după utilizare sistemul să poată fi îndepărtat ușor, regenerat și reutilizat într-un alt ciclu de depoluare.
în funcție de aplicațiile scontate, învelișul polimeric poate fi realizat atât din polimeri organici (polisulfonă, polimetacrilați, polieteri etc.), cât și anorganici (SiO2, C etc.).
Obținerea nanoparticulelor de magnetită (Fe3O4) s-a realizat prin metoda coprecipităriiîn mediu puternic bazic. în scopul obținerii particulelor de magnetită de dimensiuni nanomerice, s-a utilizat sistemul FeCI2 - FeCI3 în raport molar 1:2, utilizând, ca agent de precipitare, soluția de NaOH 5 M.
Sinteza sistemului magnetic se realizează printr-un procedeu simplu și ieftin (fig. 1), dintr-o suspensie de polisulfonă funcționalizată (15%) și magnetită (5...30% m/m, în funcție de aplicațiile dorite) în dimetilformamidă (DMF).
Etapele procedeului de obținere sunt prezentate în fig. 1 și 2.
Polisulfonă funcționalizată - introducerea unei grupării funcționale se realizează prin sinteza chimică a polisulfonei substituite, pornind de la precursori adecvați (derivat de bisfenol A și 4,4'-b/s(4-clorofenil)sulfonil)-1,1 ’-bifenil), conform fig. 1.
Cel mai simplu de obținut sunt sistemele magnetice de tip Fe3O4/polisulfonă -OH și Fe3O4/polisulfonă-SO3H (polisulfonă funcționalizată cu grupări hidroxilice sau sulfonice), pornind de la polisulfonă funcționalizată comercială.
în funcție de metoda se sinteză, de conținutul de magnetită și de grupările funcționale existente în structura polisulfonei magnetice se pot obține diverse tipuri de materiale cu multiple aplicații:
Exemplul 1
Sisteme magnetice sferice de tip FeJD/polisulfonă funcționalizată cu grupări complexe
Obținerea sistemelor magnetice de tip Fe3O4/polisulfonă funcționalizată cu grupări complexe necesită obținerea sistemelor de tip Fe3O4/polisulfonă-OH (-NH2 sau -COOH), grupări care să favorizeze legarea grupărilor funcționale complexe dorite (de obicei, această cale de legare duce la blocarea unei grupări funcționale, care nu mai este disponibilă pentru legarea cationilor); legarea grupării funcționale complexe se poate realiza în etapa de sinteză chimică (fig. 3), bisfenolul A fiind funcționalizat cu gruparea funcțională adecvată. De asemenea, se poate folosi și polisulfonă funcționalizată cu grupări OH comercială - BASF. într-un balon de sticlă prevăzut cu capac cu filet, se introduc 100 ml solvent organic (N-metil pirolidona - NMP) și 14,55 g polisulfonă (PS) funcționalizată, sub agitare continuă timp de 48 h, până la obținerea unei soluții polimerice omogene. Soluția omogenă obținută se lasă în repaus 12 h, pentru dezaerare, în vederea stabilizării și definitivării caracteristicilor
RO 127889 Β1 acestora. Peste soluția polimerică astfel obținută se adaugă, sub agitare, 0...14,55 g nano- 1 particule de magnetită. în etapa următoare, suspensia de Fe3O4/polisulfonă funcționalizată se picură într-o baie de coagulare, pentru realizarea inversiei de fază. Ca agent de coagulare 3 s-a folosit apa distilată, unde sisteme magnetice sferice, de tip Fe3O4/polisulfonă funcționalizate, au fost menținute circa 30 min pentru definitivarea caracteristicilor. 5
Exemplul 2
Sisteme magnetice sferice, de tip Fe3O4/polisulfonă funcționalizată cu enzime 7
Obținerea sistemelor magnetice de tip Fe3O4/polisulfonă funcționalizată cu enzime se poate realiza într-o manieră similară cu cea prezentată la exemplul 1, cu mențiunea că 9 sinteza chimică (conform fig. 2) nu este posibilă deoarece enzimele sunt foarte sensibile în astfel de reacții. Sinteza acestor sisteme magnetice funcționalizate cu enzime necesită obți- 11 nerea sistemelorde tip Fe3O4/polisulfonă funcționalizate cu grupări OH, NH2 sau COOH, grupări care să poată lega ușor, preferabil prin legături covalente, enzimele de interes, prin inter- 13 mediul diverșilor agenți de legare, precum aldehida glutarică sau alți compuși bifuncționali.
Modul de lucru este identic cu cel prezentat în cazul exemplului 1, cu mențiunea că 15 pe sistemele magnetice sferice, de tip Fe3O4/polisulfonă funcționalizate, odată obținute, sunt imobilizate diverse enzime (lipaza, lactaza, catalaza etc.), prin intermediul grupelor fenolice 17 de la suprafață.
g din sistemele magnetice sferice, de tip Fe3O4/polisulfonă funcționalizate, sunt 19 menținute într-o soluție de glutaraldehidă 25% timp de 24 h, filtrate, spălate cu apă distilată și introduse ulterior în 10 ml soluție enzimatică ce conține 0,1...10 mg/ml enzimă. 21
Exemplul 3
Sisteme magnetice de tip Fe3O/polisulfonă funcționalizată sub formă de filme subțiri 23 sau fibre
Sistemele magnetice funcționalizate pot fi obținute atât sub formă de sfere (exemplele 25
1...3, fig. 3), cât și sub formă de filme subțiri sau fibre. în scopul obținerii filmelor subțiri, suspensia obținută în baia de coagulare se trage sub formă de filme (se utilizează trăgătoare 27 cu fantă diferită). Pentru obținerea fibrelor, se poate utiliza metoda spinning sau orice altă metodă care duce la obținerea fibrelor; coagularea se realizează termic sau prin introducerea 29 acestor materiale în băi de coagulare adecvate.
într-un balon de sticlă, prevăzut cu capac cu filet, se introduc 100 ml solvent organic 31 (NMP) și 14,55 g polisulfonă (PS) funcționalizată sub agitare continuă, timp de 48 h, până la obținerea unei soluții polimerice omogene. Soluția omogenă obținută se lasă în repaus 33 12 h, pentru dezaerare, în vederea stabilizării și definitivării caracteristicilor acestora. Peste soluția polimerică astfel obținută se adaugă, sub agitare, 0...14,55 g nanoparticule de mag- 35 netită. Sistemele magnetice de tip Fe3O4/polisulfonă funcționalizate sub formă de filme subțiri se obțin prin utilizarea unortrăgătore cu fanta de 0,2...0,4 mm și etalarea soluției polimerice 37 pe un suport plan de sticlă, care a fost introdus într-o baie de coagulare, pentru realizarea inversiei de fază. Ca agent de coagulare, s-a folosit apa distilată, unde filmele de tip 39 Fe3O4/polisulfonă funcționalizate au fost menținute circa 30 min, pentru definitivarea caracteristicilor acestora. 41
Claims (2)
1. Sistem magneticfuncționalizat, pe bază de magnetită și polisulfonă funcționalizată, caracterizat prin aceea că este constituit dintr-un miez de Fe3O4 și un înveliș de polisulfonă funcționalizată în mediu acid cu formula:
polisulfonă functionalizata în care X, Y, V, Z reprezintă grupări funcționale selectate dintre -COOH, -SO3H, -NH2, -OH, -SH, aminoalcooli, polioli, aminotioli, hidroxiacizi, tioacizi, aminoacizi, la un raport Fe3O4:polisulfonă funcționalizată de 0,3:2% w/v.
2. Procedeu de preparare a sistemului magnetic funcționalizat, definit în revendicarea 1, sub formă de granule, filme sau fibre subțiri, caracterizat prin aceea că o soluție polimerică de polisulfonă funcționalizată cu concentrație de 3. ..25% w/w, obținută prin dizolvarea polisulfonei în dimetilformamidă și Fe3O4, se omogenizează prin agitare energică sau ultrasonare, cu formarea unei suspensii polimerice, care, ulterior, este etalată pe suport sau trasă în fire, apoi se coagulează într-o baie de non-solvent și se usucă în aer timp de 40...60 s.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ROA201100164A RO127889B1 (ro) | 2011-02-21 | 2011-02-21 | Sistem magnetic funcţionalizat şi procedeu de preparare a acestuia |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ROA201100164A RO127889B1 (ro) | 2011-02-21 | 2011-02-21 | Sistem magnetic funcţionalizat şi procedeu de preparare a acestuia |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RO127889A2 RO127889A2 (ro) | 2012-10-30 |
| RO127889B1 true RO127889B1 (ro) | 2016-07-29 |
Family
ID=47073166
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ROA201100164A RO127889B1 (ro) | 2011-02-21 | 2011-02-21 | Sistem magnetic funcţionalizat şi procedeu de preparare a acestuia |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RO (1) | RO127889B1 (ro) |
-
2011
- 2011-02-21 RO ROA201100164A patent/RO127889B1/ro unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RO127889A2 (ro) | 2012-10-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Ran et al. | Fe3O4@ MoS2@ PEI-facilitated enzyme tethering for efficient removal of persistent organic pollutants in water | |
| Mohammed et al. | Cellulose nanomaterials: promising sustainable nanomaterials for application in water/wastewater treatment processes | |
| Qalyoubi et al. | Recent progress and challenges of adsorptive membranes for the removal of pollutants from wastewater. Part II: Environmental applications | |
| Wang et al. | The preparation of nano-MIL-101 (Fe)@ chitosan hybrid sponge and its rapid and efficient adsorption to anionic dyes | |
| Wang et al. | Reversible immobilization of glucoamylase onto magnetic chitosan nanocarriers | |
| Zhu et al. | Review on the progress in synthesis and application of magnetic carbon nanocomposites | |
| Zhang et al. | A self-assembled polydopamine film on the surface of magnetic nanoparticles for specific capture of protein | |
| Xu et al. | Laccase immobilization on chitosan/poly (vinyl alcohol) composite nanofibrous membranes for 2, 4-dichlorophenol removal | |
| Namdeo et al. | Immobilization of α-amylase onto cellulose-coated magnetite (CCM) nanoparticles and preliminary starch degradation study | |
| CN101708463B (zh) | 一种高磁性负载导电高分子微球制备方法 | |
| Wang et al. | Ag@ AgCl nanoparticles in-situ deposited cellulose acetate/silk fibroin composite film for photocatalytic and antibacterial applications | |
| Zhao et al. | A highly efficient adsorbent constructed by the in situ assembly of Zeolitic imidazole framework-67 on 3D aramid nanofiber aerogel scaffold | |
| Samy et al. | Environmentally friendly mesoporous SiO2 with mixed fiber/particle morphology and large surface area for enhanced dye adsorption | |
| Singh et al. | Polysaccharide-silica hybrids: design and applications | |
| Lin et al. | 3D crateriform and honeycomb polymer capsule with nano re-entrant and screen mesh structures for the removal of Multi-component cationic dyes from water | |
| CN102134334A (zh) | 磁性壳聚糖微球的制备方法 | |
| Zhao et al. | Phosphorus nitride imide nanotubes for uranium capture from seawater | |
| CN103521191A (zh) | 一种二氧化钛/壳聚糖/氧化石墨烯复合材料的制备方法及应用 | |
| Bode-Aluko et al. | Surface-modified polyacrylonitrile nanofibres as supports | |
| Liu et al. | Progress of recyclable magnetic particles for biomedical applications | |
| Wang et al. | Kinetic, isotherm, and thermodynamic studies of the adsorption of dyes from aqueous solution by cellulose-based adsorbents | |
| Sapurina et al. | Sorbents for water purification based on conjugated polymers | |
| Kang et al. | Preparation of chitosan modified cu-metal–organic framework antibacterial microspheres and their application in adsorption of Cr (VI) from aqueous solution | |
| Lei et al. | Facile design of green engineered cellulose/metal hybrid macrogels for efficient trace phosphate removal | |
| Abu Bakar et al. | Natural composite membranes for water remediation: Toward a sustainable tomorrow |