Фракционирование нано- и микрочастиц во вращающихся спиральных колонках при анализе полидисперсных образцов

• Автор: Ермолин, Михаил Сергеевич
• Шифр специальности: 02.00.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 138 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1.1. Фракционирование частиц при решении исследовательских и технологических задач
1.2. Методы фракционирования нано- и микрочастиц в жидких средах
1.2.1. Мембранная фильтрация
1.2.2. Метод разделения потоков (БРПТТ-фракционирование)
1.2.3. Капиллярный электрофорез
1.2.4. Проточное фракционирование в поперечном силовом поле
1.2.4.1. Фракционирование и изучение природных частиц и коллоидов
1.2.4.2. Изучение биологических полимеров и биологических частиц
1.2.4.3. Фракционирование и изучение синтетических частиц
1.3. Особенности фракционирования частиц во вращающихся спиральных колонках (ВСК)
1.3.1. Устройство ВСК
1.3.2. Теоретических аспекты поведения частиц в ВСК
1.3.3. Фракционирование частиц в ВСК
1.3.4. Перспективы и области применения ВСК
1.3.4.1. Фракционирование и анализ полидисперсных образцов окружающей среды
1.3.4.2. Фракционирование частиц гидроксиапатита
ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ
ГЛАВА 2. АНАЛИЗИРУЕМЫЕ ОБРАЗЦЫ, РЕАГЕНТЫ, ПРИБОРЫ И ТЕХНИКА ЭКСПЕРИМЕНТА
2.1. Анализируемые образцы и используемые реагенты
2.2. Аппаратура и техника эксперимента
ГЛАВА 3. ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ПОВЕДЕНИЯ НАНО- И
МИКРОЧАСТИЦ ВО ВРАЩАЮЩИХСЯ СПИРАЛЬНЫХ КОЛОНКАХ
3.1. Исследование стандартных образцов частиц оксида кремния методом сканирующей электронной микроскопии
3.2. Влияние рабочих параметров ВСК на поведение субмикронных частиц
3.3. Оптимизация условий фракционирования смеси стандартных образцов субмикронных частиц оксида кремния в ВСК различной конструкции
3.3.1. Традиционная цилиндрическая ВСК и цилиндрическая ВСК с двумя симметричными выступами
3.3.2. Коническая ВСК с двумя симметричными выступами
3.4. Оценка влияния конструкционных параметров ВСК на фракционирование частиц
ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ
ГЛАВА 4. ПРИМЕНЕНИЕ ВРАЩАЮЩИХСЯ СПИРАЛЬНЫХ КОЛОНОК ПРИ АНАЛИЗЕ ПОЛИДИСПЕРСНЫХ ОБРАЗЦОВ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
4.1. Фракционирование образцов окружающей среды
4.1.1. Вулканический пепел
4.1.2. Комнатная пыль
4.1.3. Уличная пыль
4.2. Изучение связывания элементов с различными размерными фракциями образцов окружающей среды
4.2.1. Уличная пыль
4.2.2. Комнатная пыль
ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ
ГЛАВА 5. РАЗВИТИЕ КОМПЛЕКСНОГО ПОДХОДА К ИЗУЧЕНИЮ СВОЙСТВ ЧАСТИЦ ГИДРОКСИАПАТИТА
5.1. Исследование исходной суспензии кластеров гидроксиапатита..
5.2. Оптимизация условий фракционирования кластеров гидроксиапатита
во вращающейся колонке

5.3. Исследование выделенных фракций методами капиллярного
электрофореза и сканирующей электронной микроскопии
ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ
ГЛАВА 6. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫБОРУ УСЛОВИЙ
ФРАКЦИОНИРОВАНИЯ ЧАСТИЦ В ВСК
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ

подвижной фазы, объема и длины колонки) - также улучшается удерживание частиц, что дает возможность фракционировать частицы определенного размера при более низких скоростях вращения колонки или при более высоких скоростях потока подвижной фазы. Однако при увеличении внутреннего диаметра колонки при одной и той ее длине возможности фракционирования частиц, характеризующихся широким диапазоном размеров, по-видимому, сужаются [146].

'З 0,25 х §

га 0,15 х
га 0,1 |
о 0,05 О

Скорость потока жидкости-носителя, мл/мин

- . - • л
" п 7 •
’11 I
(1=0.6 мкм с1=3 мкм 6=7 мкм

100 150 200
Объем подвижной фазы, мл

Рис.7. Фракционирование смеси полистирольных латексов [151]. Скорость вращения колонки - 350 об/мин; (3 = 0,55; внутренний диаметр капилляра - 1,6 мм. Жидкость-носитель (подвижная фаза) - вода.
Основная часть публикаций по методам разделения частиц посвящена разделению модельных систем на основе сферических частиц. Однако форма частиц, присутствующих в исследуемых объектах, например, природных, часто далека от сферической; следовательно, могут возникнуть трудности при подборе условий их фракционирования. В работе [146] впервые сделана попытка использовать ВСК для фракционирования природных образцов на примере частиц стандартного образца кварцевого песка несферической формы ВСЯ-70 со средним диаметром с1ч = 1,2-20 мкм (р = 2,7 г/см). При скорости вращения колонки и = 90 об/мин и начальной скорости потока 0,15 мл/мин получили девять фракций, которые были собраны и охарактеризованы методом электронной микроскопии.