Nanopartikel magnetit
Banyak profil tinggi menggunakan magnetit adalah apabila magnetit adalah dalam bentuk nanopartikel-i.e. dalam saiz zarah di bawah skala micrometer (3). Contoh nanopartikel magnetit termasuk seperti dalam ferbendalir, yang telah ditunjukkan sebagai berguna dalam penghantaran dadah (4), dan penulenan air. Sesetengah daripada mereka menggunakan magnetit bersaiz mikroskala di samping nanoscale.
Proses Industri
Mungkin yang paling terkenal permohonan magnetit Pasir Hitam adalah dalam sintesis skala perindustrian ammonia melalui proses Haber-Bosch (H-B) (5). Proses H-B menghasilkan ammonia dengan menukar nitrogen atmosfera dengan hidrogen di bawah suhu yang tinggi dan tekanan, menggunakan pemangkin besi Heterogen. Magnetit adalah bahan sumber utama untuk ini. Magnetit tanah sebahagiannya dikurangkan, melegakan beberapa oksigen, meninggalkan pemangkin yang mempunyai teras magnetit dengan Shell luar ferus oksida (FeO, würstite). Kelebihan pemangkin ini datang dalam porositi, dan dengan itu ia adalah bahan kawasan yang sangat aktif dan tinggi. Ammonia adalah bahan mentah kimia utama dan merupakan komponen utama dalam pembuatan baja, dan penggunaan magnetit dalam H-B menyediakan pemangkin yang murah dan boleh dipercayai untuk proses ini penting global (6).
A lagi kepentingan tinggi permohonan magnetit Pasir Hitam terletak dalam proses Fischer-Tropsch (F-T), di mana karbon monoksida dan hidrogen ditukar kepada kecil, hidrokarbon rantaian lurus, yang kemudiannya boleh menjalani keretakan/membentuk semula/isomerisation proses ke dalam bahan api sintetik. F-T adalah bahagian penting dalam sektor Petroleum global, memastikan bekalan hidrokarbon apabila pengeluaran tradisional menghalang, dan dengan konsisten menghasilkan produk diesel rendah-sulfur. Tindak balas F-T di antara karbon monoksida dan hidrogen (gas sintesis) biasanya menjadi pemangkin kepada penggerak logam, seperti nikel, kobalt atau ruthenium. Berasaskan zat besi juga merupakan pilihan popular kerana ubiquity mereka dan sifat agak murah – magnetit oksida seperti contoh. Magnetit serbuk dikurangkan sebahagiannya dengan hidrogen, menghasilkan yang rendah-berositi saiz rendah liang dengan diameter di rantau 100 microns. Penggerak magnetit aktif dengan beban yang rendah daripada penganjur seperti silika, dan pada suhu reaktor tipikal sebanyak 340 ° c (7). Pemangkin besi, seperti magnetit, juga telah ditunjukkan untuk menjadi berkesan dalam suhu yang lebih rendah proses F-T menghasilkan hidrokarbon cecair dan waxes. Pemangkin besi kurang sensitif kepada keracunan oleh hidrogen sulfida (yang menyimpang biasa dalam gas sintesis) daripada pemangkin kobalt, dan sememangnya lebih murah daripada rakan mereka yang mereka ruthenium (8). Selain itu, magnetit aktif dalam reaksi anjakan air-gas yang mengiringi reaksi utama F-T (9).
Magnetit semulajadi yang berlaku telah digunakan sebagai pemangkin bagi penurunan kecekapan tinggi peroksida hidrogen ke dalam hidroxyl radikal, yang kemudiannya digunakan untuk merendahkan perenggan-nitrophenol. Serbuk pasir hitam magnetit dengan saiz zarah 75 mikron telah digunakan pada pemuatan 1 g / L pada pH neutral untuk dengan cepat memangkin kemerosotan peroksida kepada radikal hidroksil, yang dengan cepat menyebabkan penguraian para-nitrophenol hadir (10). Perenggan-nitrophenol adalah sejenis yang dikenali dari pelbagai proses industri seperti petrokimia, racun perosak dan pembuatan kertas; dan pencemar yang dikenali. Magnetit oksida hitam telah ditunjukkan bekerja dengan cara yang sama dalam kemerosotan 2-chlorobiphenyl, melalui yang superoksida mediated, magnetit membantu pengeluaran hidroxyl radikal (11). Ia telah dicatatkan dalam kedua-dua kes bahawa sejumlah kecil yang tidak bersuara telah dikeluarkan oleh lekatan permukaan kepada pemangkin magnetit.
Proses yang lebih teruk lagi akan menyebabkan baja magnetit adalah mereka yang menghapuskan hidrokarbon aromatik, n-alkanes dan refraktori sisa minyak sebagai bahan cemar di dalam tanah. Dalam dua kajian, serbuk baja yang telah ditunjukkan sebagai pemangkin yang sangat berkesan untuk fenton-seperti (peroksida kepada hidroxyl, seperti di atas) dan laluan persufate oksida pengoksidaan (12). Magnetit mengatasi yang larut Fe2 + pemangkin di mengeluarkan antara 80 dan 90 sisa minyak mentah dari tanah dalam satu minggu, berbanding dengan hanya 10-15 untuk bahan pemangkin besi biasa (13). Penggunaan baja magnetit sebagai relia pencemaran tanah adalah terutamanya dialu-alukan kerana magnetit agak rendah toksik sifat. Ia juga telah ditunjukkan sebagai pemangkin yang berkesan dalam penurunan fenol-satu lagi industri oleh produk-di bawah ultraviolet irradiasi di mana pengurangan Fe3 + untuk Fe2 + dianggap memainkan peranan penting dalam aktiviti pemangkin, dengan saiz magnetit zarah oksida hitam yang tidak penting (14).
Kegunaan Ubatan
Magnetit telah menemui banyak kegunaan dalam bidang ubat-ubatan. DNA telah ditunjukkan untuk diekstrak dari kerong daripada jagung Vie penggunaan daripada komposit magnete dan magnetit-silika, kedua-duanya berprestasi lebih baik daripada kit pengekstrakan DNA yang tersedia secara komersial. Pengekstrakan menggunakan magnetit hitam oksida adalah pulangan yang tinggi dan menghasilkan ekstrak yang sesuai untuk digunakan dalam penghadaman enzim dan proses reaksi rantaian polymerase (15). 5 jenis magnetit skala Micron telah digunakan sebagai pewarna dalam gelatine berwarna kuning untuk cerakin aktiviti proteolytic-pecahan protein kepada polypeptides yang lebih kecil dan/atau asid amino (16).
Pengimejan resonans magnetik (MRI) agen kontras sering dilaporkan sebagai aplikasi keberkesanan yang tinggi untuk magnetit kerana sifat superparamagnetic mereka-mereka menjadi magnetik di dalam bidang magnet yang kuat dalam instrumen MRI, tetapi longgar kemagnetan ini apabila medan tidak lagi digunakan, dan sangat dikesan (17). Vivo kajian dengan tikus telah menunjukkan bahawa apabila digabungkan dengan dextran (yang panjang rantai polysaccharide), ia akan menyeberang halangan darah-otak dan menyediakan sifat-bentuk kontras yang berkesan (18). Satu laporan menunjukkan bahawa ditelan yang disengajakan magnetit serbuk membuktikan sumber yang tidak diduga ejen kontras, walaupun harus diperhatikan bahawa penggunaan yang disengajakan magnetit sebagai tambahan Pemakanan untuk besi tidak disyorkan (19).
Sebagai sebuah ferbendalir, Fe3O4 telah menemui potensi penggunaan dalam rawatan hipothermia (20), di mana penyelesaian bahan logam (dalam magnetit kes ini) telah digantung dalam gel komersial untuk meniru tisu mammalian. Dengan lulus semasa merentasi gel galas magnetit, haba tempatan telah berpunca daripada. A ferbendalir adalah penyebaran bahan jenis besi dalam Medium cecair. Begitu juga, magnetit telah dimasukkan dalam pembuatan kaca ferrimagnet-seramik dan digunakan sebagai ' termobenih ' untuk rawatan hyperthermic sel kanser, dengan kandungan magnetit sehingga 60. Itu ' termobenih ' yang diimplan di sekitar tumor dalam bentuk butiran dan pemanasan luar-tempatan berpunca daripada penggunaan medan magnetit magnetik (21), yang menyebabkan kematian sel.
Kegunaan Lain
Sebagai komponen dalam rakaman media, magnetit telah digunakan-walaupun ia sering dikurangkan kepada Gamma-Fe2O3 untuk aplikasi rakaman berkualiti tinggi (22), dengan jumlah kecil kobalt untuk kebolehbacaan optimum. Magnetit telah didapati untuk menjadi
pigmen hitam
yang berprestasi tinggi dalam salutan haba, dengan penyerapan cahaya yang lebih tinggi daripada pigmen hitam lain yang biasa (23). Ia digunakan dalam kartrij toner dalam aplikasi percetakan.
Magnetit telah
diambil bekerja secara meluas dalam penulenan air
dan telah dibentuk ke dalam polymeric microsfera bersama styrene dan divinylbenzene untuk menghasilkan ion-Pertukaran magnet-Exchange (24), menunjukkan kecekapan yang baik untuk mengeluarkan kobalt toksik dan nitrat bahan cemar dari air. Di dalam sebuah kilang di Australia, magnetit skala Micron telah digunakan sebagai agen dalam penulenan dan penjelasan air, menghasilkan bekalan yang tinggi dari tanah berkualiti rendah dan air permukaan. Isu yang berkaitan dengan ' yang dimuatkan ' ejen kembali sukar untuk menghapuskan diselesaikan oleh magnetit magnet Alam (25). Hidrokarbon kloredon boleh dikeluarkan dari air melalui bakteria yang telah adsorat magnetit, yang kemudiannya boleh dikeluarkan menggunakan medan magnet (26).
Dari segi proses penapisan yang paling maju untuk air yang paling tercemar, magnetit sering digunakan bersama sebatian lain. Jumlah sisa karbon organik boleh dikurangkan hampir dua pertiga dalam air sisa berasid hanya dalam masa dua jam dengan kehadiran magnetit sebagai pemangkin bersama oksida besi konvensional, pada suhu persekitaran (27). Selain itu, apabila digabungkan dengan hematit kompaun yang berkaitan, magnetit boleh memberi kesan kepada penyingkiran 75% sisa karbon organik dalam air sisa tumbuhan kosmetik, dengan faedah tambahan hampir sepenuhnya mengeluarkan spesies nitrogen terlarut juga (28).
Penggunaan magnetit selanjutnya dalam aplikasi penapisan termasuk penyingkiran uranium heksavalen dari tanah apabila disertai dengan bakteria mengurangkan logam Ochrobactrum(29), di mana kehadiran magnetit telah ditunjukkan untuk membantu imobilisasi uranium - dengan ketara kurang keboleholakan yang dilaporkan tanpa magnetit hadir. Magnetit telah ditunjukkan untuk membantu pencernaan anaerobik air sisa tenusu (30).
Dalam penggerudian untuk minyak mentah, lumpur berasaskan air sering digunakan sebagai cecair penggerudian. Biasanya dibuat menggunakan sebatian seperti tanah liat barit dan bentonit untuk mendapatkan lubricity yang baik, penyelidikan telah meneliti bahan-bahan lain yang mungkin bermanfaat dan / atau lebih murah - tetapi yang penting lebih bertolak ansur dengan tekanan tinggi, proses penggerudian suhu tinggi hari ini. Biasanya untuk aplikasi sedemikian, bahan yang lebih padat digunakan; lumpur dengan graviti spesifik yang lebih tinggi. Barit boleh digantikan dengan magnetit dalam fesyen 1:1 dan berkesan (31). Penyelidikan menunjukkan bahawa ketumpatan boleh meningkat dari 14.5 hingga 14.9 ppg (iaitu ketumpatan yang lebih besar dengan jumlah pepejal yang lebih rendah, mengurangkan kos). Rheologi rata diperhatikan dan profil keanjalan kelikatan yang unggul diperhatikan, yang bermaksud pembersihan lubang yang lebih baik dalam peralatan penggerudian. Ciri-ciri penapisan juga dipertingkatkan berbanding barit, dengan hampir 30% kurang isipadu penapisan dan berat badan 16% kurang. Magnetit juga boleh digunakan dalam bentuk nanopartikel untuk cecair penggerudian khusus (32), dengan tekanan hasil dan suhu yang mempunyai hubungan linear. Tambahan pula, dalam penggerudian minyak dan gas, magnetit boleh membantu dalam penyingkiran sulfida (33). Dalam urat yang sama dengan ketumpatan meningkatkan sifat dalam lumpur berasaskan air, magnetit boleh digunakan secara analogi sebagai agen pemberat dalam simen telaga pengekstrakan(34).
Tenaga
Walaupun magnetit telah menunjukkan keupayaannya dalam pengekstrakan bahan api fosil, terdapat beberapa contoh ia mendapati penggunaan dalam pengeluaran tenaga yang boleh digunakan dengan cara yang lebih mampan. Dalam sel bahan api mikrob, bahan api yang boleh digunakan dihasilkan apabila elektrik disalurkan melalui bakteria tertentu yang kaya dengan elektrolit, dengan cara yang sama dengan hidrogen dihasilkan oleh elektrolisis. Telah didapati bahawa tambahan magnetit kepada sistem sedemikian menawarkan prestasi yang sangat baik untuk langkah-langkah pengangkutan oksigen, yang membawa kepada kecekapan sistem yang lebih besar secara keseluruhan (35). Selain itu, magnetit yang hadir juga berkesan untuk mengeluarkan enapcemar kumbahan - sekiranya sistem menggunakan air yang tercemar. Magnetite tidak bergerak lipases telah ditunjukkan sebagai pengeluar bahan api biodiesel yang berkesan, sama seperti lipase lain. Walau bagaimanapun, secara kritikal, sumber lipase kulat dan bukan probiotik dikaitkan dengan produk sampingan yang berbahaya, manakala lipase probiotik tidak diketahui kestabilan mereka dan dengan itu kecekapan berbanding dengan rakan kulat mereka. Imobilisasi lipase probiotik ini pada magnetit menjadikan sistem prestasi yang unggul (36).
You must be logged in to post a comment.