المغناطيس مع ملفات المغناطيسية من حوله

تطبيقات المغنتيت واستخداماته

مقدمة عن المغنتيت

أكسيد المغنطيسية هو واحد من الخامات الرئيسية من الحديد، والأكثر المغناطيسية من جميع المعادن التي تحدث بشكل طبيعي في الطبيعة. استخدامه الأساسي هو كمصدر للحديد. المغنطيسية، التي لديها الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية (IUPAC) اسم الحديد (ii،iii) أكسيد، وهو معدني معدني، أسود، مبهم ة التي لديها الصيغة الكيميائية Fe3Oوبالتالي تحتوي على أربع ذرات الأكسجين لكل ثلاثة الحديد. يحتوي المغنطيسية على الحديد في حالتين من حالات الأكسدة ، فيريك (Fe3 +) والحديدية (Fe2 +) ، وهو أمر فريد من نوعه بين أكاسيد الحديد. هيكلها هو غزل عكسي ، مع الأيونات أكسيد تشكيل شعرية مكعبة محورها الوجه ، مع الحديد أخذ الفضاء في المواقع الخلالية.

تم العثور على المغنطيسية التي تحدث بشكل طبيعي في الغالب كما بلورات الاوكسيد. وباعتبارهالمصدر الرئيسي للحديد، فإنه يعالج في فرن الانفجار لإنتاج الإسفنج أو الحديد الخنزير، وكلاهما لاستخدامها في تصنيع الصلب على نطاق واسع. يمكن العثور على المغنطيسية موزعة على نطاق واسع في جميع أنحاء العالم ، في المقام الأول كرواسب واسعة النطاق ، في الصخور النارية والمتحولة ، في الحفريات عبر عملية التمعدن الحيوي وكذلك في الرمال السوداء. بالإضافة إلى ذلك، تم العثور على Fe3O4 لترسب في أنسجة الثدييات، بما في ذلك الدماغ البشري، أيضا عن طريق عملية التمعدن الحيوي (1).

خام المغنطيسية

المغنتيت والمغناطيسية

الدليل هو في الاسم - العديد من التطبيقات التاريخية للممغنطات ويرجع ذلك إلى طبيعته كمادة مغناطيسية. المغنطيسية هو المغناطيسي، وهذا يعني أنه ينجذب إلى المغناطيس ويمكن أن تكون مغنطيسية لتصبح مغناطيس دائم. وتفيد التقارير على نطاق واسع أن الطيور تستخدم المجالات المغناطيسية للمساعدة في ملاحتها - وترجع هذه الظاهرة الممغنطة إلى استجابة المغنطيسية البلورية المفردة، التي ينطبق أساسها المادي على العديد من الأنواع والكائنات الحية التي تعتمد على الحساسية للمجالات المغناطيسية (2). كما أفيد في كثير من الأحيان أن وجود عالية من أكسيد المغنطيسية يمكن أن يسبب اضطرابات على بوصلة السفينة - إلى حد كبير على حساب العديد من البحارة في أجزاء معينة من العالم.

الجسيمات النانوية من المغنتيت

العديد من الاستخدامات البارزة للمغناطيس هي عندما يكون المغنطيسية في شكل جسيمات نانوية - أي في حجم الجسيمات تحت مقياس الميكرومتر (3). وتشمل هذه الأمثلة على المغنطيسية النانوية كما هو الحال في السوائل الفيروة، التي ثبت أنها مفيدة في تسليم المخدرات (4)، وتنقية المياه. بعض هذه الاستخدامات تستخدم المغنطيسية ذات الحجم الصغير بالإضافة إلى النانو.

كلمة نانو

تطبيقات المغنتيت

على الرغم من استخدامات المغنطيسية العديدة في شكل الجسيمات النانوية ، إلا أن لديها أيضًا العديد من التطبيقات على المقياس الجزئي وحتى المقياس الكلي. العمليات الصناعية مثل تصنيع الصلب (والتي لن يتم التعامل معها أكثر من ذلك هنا) ، كمصدر أكسيد ، وعلى النقيض من العوامل في التصوير الطبي. سيتم مناقشة الاستخدامات الأخرى مثل المواد الحفازة والسوائل الحديدية والأصباغ والأحبار.

محطة معالجة المياه التي تستخدم المغنطيسية

العمليات الصناعية

ولعل أشهر تطبيق للالرمال السوداء المغنطية هو في تركيب النطاق الصناعي للالأمونيا من خلال عملية هابر بوش (H-B) (5). وتنتج عملية H-B الأمونيا عن طريق تحويل النيتروجين الجوي بالهيدروجين تحت درجات حرارة وضغوط مرتفعة، باستخدام محفز حديدي غير متجانس. المغنطيسية هي المادة المصدر الرئيسي لهذا. يتم تقليل المغنطيسية الأرضية جزئيًا ، مما يخففها من بعض الأكسجين ، مما يترك محفزًا يحمل نواة ممغنطة مع قشرة خارجية من أكسيد الحديد (FeO ، würstite). ميزة هذا المحفز يأتي في مساميته ، وبالتالي فهو نشط للغاية ، والمواد ذات المساحة السطحية العالية. الأمونيا هي مادة وسيطة كيميائية رئيسية وهي مكون رئيسي في تصنيع الأسمدة، ويوفر استخدام المغنطيسية في H-B محفزًا غير مكلف وموثوق به لهذه العملية المهمة عالميًا (6).

وهناك تطبيق آخر عالي الأهمية للالرمال السوداء المغنطية يكمن في عملية فيشر تروبش (F-T) ، حيث يتم تحويل أول أكسيد الكربون والهيدروجين إلى هيدروكربونات صغيرة مستقيمة ، والتي يمكن أن تخضع بعد ذلك لعملية تكسير / إصلاح / الأيزومرISATION إلى وقود اصطناعي. تعتبر F-T جزءًا أساسيًا من قطاع النفط العالمي، حيث تضمن إمدادات الهيدروكربونات عندما يتم منع الإنتاج التقليدي، ومن خلال إنتاج منتجات الديزل منخفضة الكبريت باستمرار. وعادة ما يحفز تفاعل F-T بين أول أكسيد الكربون والهيدروجين (غاز التوليف) بمحفز معدني انتقالي، مثل النيكل أو الكوبالت أو الروثينيوم. المواد الحفازة القائمة على الحديد هي أيضا خيار شعبي نظرا لطبيعتها في كل مكان وطبيعة غير مكلفة نسبيا – أكسيد المغنطيت يجري مثل هذا المثال. يتم تقليل الماغنيت المجفف جزئيًا مع الهيدروجين ، مما ينتج محفزًا منخفض ًا بحجم المسام منخفض المسام بأقطار في المنطقة من 100 ميكرون. وينشط المحفز المغنطيسي مع انخفاض تحميل المروج مثل السيليكا، وفي درجات حرارة المفاعل النموذجية التي تبلغ 340 درجة مئوية (7). كما ثبت أن محفزات الحديد، مثل المغنطيسية، فعالة في عمليات F-T ذات الحرارة المنخفضة التي تنتج الهيدروكربونات والشمعات السائلة. ومحفزات الحديد أقل حساسية للتسمم بكبريتيد الهيدروجين (وهو ملوث شائع في غاز التوليف) من محفزات الكوبالت، وهي بطبيعتها أرخص من نظيراتها من الروثينيوم (8). بالإضافة إلى ذلك ، تنشط المغنتات في تفاعل تحول الماء والغاز الذي يصاحب ردود الفعل الرئيسية F-T (9).

نبات صغير يجري تخصيبها
اليد إعطاء الأسمدة إلى مصنع صغير

وقد استخدمت المغنطيسية التي تحدث بشكل طبيعي كمحفز لتدهور عالية الكفاءة من بيروكسيد الهيدروجين إلى الجذور الهيدروكسيل، والتي استخدمت بعد ذلك لتدهور شبه نيتروفينول. وقد استخدمت مسحوق الرمال السوداء المغنطيسية مع حجم الجسيمات من 75 ميكرون في تحميل 1 غرام / لتر في درجة الحموضة محايدة لتحفيز بسرعة تدهور بيروكسيد لجذور الهيدروكسيل، والتي تسببت بسرعة في تحلل para-nitrophenol الحالي (10). بارا-نيتروفينول هو ملوث معروف من مجموعة متنوعة من العمليات الصناعية، مثل البتروكيماويات ومبيدات الآفات وتصنيع الورق؛ وملوث معروف. وقد ثبت أكسيد أسود المغنطيسية العمل بطريقة مماثلة في تدهور 2-chlorobiphenyl، عن طريق superoxide بوساطة، ساعد المغنتية إنتاج الجذور هيدروكسيل (11). ولوحظ في كلتا الحالتين أن كمية صغيرة من الملوثات أزيلت عن طريق الالتصاق السطحي بمحفز المغنطيسية.

عمليات التدهور الأخرى التي تحفزها الأسمدة المغنطيسية هي تلك التي تقضي على الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات، ن-الكانات ومخلفات النفط الحراري كملوثات في التربة. في دراستين، تم إثبات الأسمدة المغنطيسية المجففة كمحفز فعال للغاية لـ Fenton like (بيروكسيد إلى هيدروكسيل، كما هو موضح أعلاه) ومسارات تدهور أكسدة البيروفات (12). تفوقت المغنتية على محفز Fe2+ قابل للذوبان في إزالة ما بين 80 و 90 من مخلفات النفط الخام من التربة في أسبوع واحد، مقارنة بـ 10-15 فقط لمحفز الحديد العادي (13). ويلقى استخدام الأسمدة المغنطية كمسكن لتلوث التربة ترحيباً خاصاً نظراً لطبيعة السمية المنخفضة نسبياً للمغناطيس. وقد ثبت أيضا كمحفز فعال في تدهور الفينول - منتج ثانوي صناعي آخر - تحت الأشعة فوق البنفسجية حيث اعتبر تخفيض Fe3 + إلى Fe2 + يلعب دورا رئيسيا في نشاط المحفز ، مع حجم جزيئات أكسيد الأسود المغنطيسي غير مهم (14).

بكرة الفيلم المصنوعة من المنتجات المغنطيسية
أشرطة الكاسيت التي تستخدم المغنطيسية على شريط التسجيل

الاستخدامات الطبية

وقد وجدت المغنطيسية استخدام واسع النطاق في المجال الطبي. وقد ثبت أن الحمض النووي قد تم استخراجه من حبات الذرة تتنافس على استخدام مركبات المغنطيسية والسيليكا المغنطيسية ، وكلاهما يؤدي أداء أفضل من مجموعات استخراج الحمض النووي المتاحة تجاريا. كان الاستخراج باستخدام أكسيد أسود المغنطيسية عالي الغلة وأسفر عن مقتطفات كانت مناسبة للاستخدام في هضم الإنزيم وعملية تفاعل البوليميراز المتسلسل (15). 5 ميكرون مقياس مسحوق المغنطيت وقد استخدمت كصبغة في الجيلاتين الملون لقياس النشاط البروتيني - انهيار البروتينات في بوليبتيدات أصغر و / أو الأحماض الأمينية (16).

آلة mri التي تستخدم منتجات المغنطيسية

غالبًا ما يتم الإبلاغ عن عوامل التباين في التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) كتطبيقات عالية الفعالية للمغناطيس بسبب خصائصها المغناطيسية الفائقة - تصبح مغناطيسية داخل المجال المغناطيسي القوي لأداة التصوير بالرنين المغناطيسي ، ولكنها تفقد هذه المغناطيسية عندما لا يتم تطبيق الحقل ، ويمكن اكتشافها بشكل كبير (17). وقد أظهرت الدراسات Vivo مع الفئران أنه عندما جنبا إلى جنب مع dextran (سلسلة طويلة polysaccharide), فإنه سيتم عبور حاجز الدم في الدماغ وتوفير خصائص التباين فعالة (18). أظهر أحد التقارير أن الابتلاع المتعمد للمغناطيس المجفف أثبت أنه مصدر غير متوقع لعامل التباين ، على الرغم من أنه تجدر الإشارة إلى أن الاستهلاك المتعمد للمغناطيس كمكمل غذائي للحديد لا ينصح به (19).

كما ferrofluid، Fe3O4 وجدت الاستخدام المحتمل في علاج انخفاض حرارة الجسم (20)، حيث تم تعليق محلول من المواد المعدنية (في هذه الحالة المغناطيسية) في هلام التجارية لتقليد أنسجة الثدييات. من خلال تمرير تيار عبر هلام المغنطيسية الحاملة، تم حث الحرارة المحلية. السائل الحديدي هو تشتت مادة من نوع الحديد في وسط سائل. وبالمثل، تم تضمين المغنتية في تصنيع السيراميك الزجاجي المغناطيسي وتستخدم كـ "بذور حرارية" للعلاج المفرط للخلايا السرطانية، مع محتوى مغناطيسي يصل إلى 60. تزرع هذه "البذور الحرارية" حول الأورام في شكل حبيبي ويتم حث التدفئة شديدة الكثافة من خلال تطبيق حقل مغناطيسي مغناطيسي (21) ، مما يسبب موت الخلايا.

آلة mri

استخدامات اخرى

كعنصر في تسجيل الوسائط ، تم استخدام المغنطيسية - على الرغم من أنه غالبًا ما يتم تقليله إلى غاما -Fe2O3 لتطبيقات التسجيل عالية الجودة (22) ، مع كميات صغيرة من الكوبالت للقراءة المثلى. تم العثور على المغنتية أن
يكون الصباغ الأسود
عالية الأداء في الطلاء الحراري، مع امتصاص ضوء أعلى من غيرها من الأصباغ السوداء غير العضوية الشائعة (23). يتم استخدامه في خراطيش الحبر في تطبيقات الطباعة.

رذاذ الماء

وقد استخدمت المغنتية
على نطاق واسع في تنقية المياه
وشكلت في ميكروسفيرات بوليميرية جنبا إلى جنب مع الستايرين وdivinylbenzene لإنتاج راتنجات التبادل الأيوني المغناطيسي (24)، مما يدل على كفاءة جيدة في إزالة الكوبالت السامة والملوثات النترات من الماء. وفي مصنع في أستراليا، استُخدم المغنطيسية على نطاق ميكرون ككاشف لتنقية المياه وتوضيحها، مما ينتج إمدادات صالحة للشرب من المياه الجوفية والسطحية المنخفضة الجودة. تم حل القضايا المتعلقة بالكاشف "المحملة" التي يصعب إزالتها من خلال الطبيعة المغناطيسية المغناطيسية (25). يمكن إزالة الهيدروكربونات المكلورة من الماء عن طريق البكتيريا التي تم امتصاصها على المغنطيسية ، والتي يمكن إزالتها بعد ذلك باستخدام حقل مغناطيسي (26).

عملية تنقية المياه

ملخص

  • المغنطيسية هو خام الحديد الأكثر شيوعا. ينجذب إلى المغناطيس ويمكن في حد ذاته أن تكون مغنطيسية.
  • يتم استخدامه في المقام الأول في إنتاج الحديد والصلب.
  • ويستخدم في عمليتي هابر - بوش وفيشر - تروبش كعامل حفاز لإنتاج الأمونيا والهيدروكربونات على التوالي؛ وكأداة في تدهور الملوثات من العمليات الصناعية.
  • في الطب ، تمت دراسة السوائل الحديدية من المغنطيسية لعلاج انخفاض حرارة الجسم. وقد أظهرت تطبيقات أخرى في العلاجات فرط الحرارة، في عوامل التباين التصوير بالرنين المغناطيسي وفي تقنيات استخراج الحمض النووي.
  • وقد استخدمت المغنطيسية في تسجيل وسائل الإعلام، كمادة الصباغ ولتنقية المياه.
  • يمكن أن توفر البيغماتيت الأفريقية

    احتياجاتنا من المغنطيسية بالإضافة إلى مجموعة من المنتجات الأخرى.

المغنطيسية

مراجع:

(1) ب. ج. وودفورد وآخرون، PNAS، 1992،89، 7683

2 جيم ديبل وآخرون (كير) (أوبين) Neurobiol., 2001,11. 462

3 د. فيكالى وآخرون (كير) أعلى. ميد. الكيمياء.، 2015، 15، 1622

4 ل. بلاني، استعراض ليهاي، 2007، 15 ، 5

5 B. Elvers (ed.) Ullmann موسوعة الكيمياء الصناعية، وايلي - VCH ، وينهايم ، 2002

(6) أ. ميتاش و و. فرانكنبورغ، ظ. (كاتال)، 1950، 2، 81

7 جيم ن. ساترفيلد وآخرون. الصناعيه. المهندس. الكيمياء. عملية ديف., 1986,25, 401

(8) هـ. ج. ستينغر جونيور و سي. ن. ساترفيلد، الصناعيه. المهندس. الكيمياء. عملية ديف., 1985,24, 415

9 ك. ر. م. راو وآخرون، تفاعلات Hyperfine، 1994، 93 ، 1745

10 ح. هو وآخرون، الخيال العلمي. Rep., 2015,5, 1

(11) ز. د. فانغ وآخرون ج. هازارد. الام., 2013,250, 68

12 ك. حنا وآخرون، Chemosphere، 2012، 87 ، 234

13 P. Faure وآخرون، الوقود، 2012، 96 ، 270

14 د. فيون وآخرون، (آبل) (كاتال) ب: البيئة، 2014، 154، 102

15 م. ج. ديفيس وآخرون. ج. كروماتوغ. علي، 2000، 890،159

(16) م. سافاريوفا و1. Šafaík، التكنولوجيا الحيويه. تقنيات، 1999، 13، 621

17 ج. ح. شيا وآخرون، سيراميك Int. ، 2010، 36 ، 1417

18 ج. و. م. بولتي وآخرون، الرنين المغناطيسي في الطب، 1992،23، 215

(19) أ. تاكيتومي - تاكاهاسي وآخرون صباحاً. ج. الروينتجنسولوجيا، 2007، 188 ، 1026

20 R. Hiergeist وآخرون., J. المغناطيسية وماطر المغناطيسي., 1999, 201, 420

21 س. أ. عبد الحميد وآخرون، سيراميك إنت. 2009، 35، 1539

22 س. أونوديرا وآخرون، السيدة بول، 1996،21، 35

23 ك. غني وآخرون. J. الطلاء التكنولوجيا. القرار.، 2015، 12، 1065

24 ب. جونغ وآخرون، (ج. آبل) بوليم. الخيال العلمي.، 2003، 89 ، 2058

25 ب. أ. بوليتو وT.H. Spurling، تنقية المياه مع الجسيمات المغناطيسية في الندوة الرابعة حول بيئتنا،دوردريخت، هولندا، 1991

26 I. C. Mac Rae, Water Res., 1986, 20, 1149