Свойства наноаэрозоля, образующегося при нагреве органических соединений

• Автор: Бакланов, Анатолий Максимович
• Шифр специальности: 01.04.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 137 с. : ил.

Оглавление
Введение
Актуальность темы исследования
Цель и задачи работы
Научная новизна
Практическое значение работы
Положения, выносимые на защиту
Глава 1. Литературный обзор
1.1. Классификация дисперсных систем
1.2. Методы получения дисперсных систем
1.3. Исследование нуклеации из пересыщенного пара
Глава 2. Диффузионный аэрозольный спектрометр
2.1. Историческая справка по истории создания 17 диффузионной батареи
2.2. Назначение прибора и его технические характеристики
Глава 3. Образование наноаэрозоля при гомогенной нуклеации
пересыщенного пара лекарственных соединений.
Диффузионное осаждение в легких и биологическое действие лекарственного наноаэрозоля.
3.1. Физико-химические и биологические свойства
наноаэрозоля индометацина.
3.1.1. Методика эксперимента 3
3.1.2. Исследование диффузионного осаждения 44 наночастиц в дыхательных путях мышей.
3.1.3. Противовоспалительное действие наноаэрозоля 50 индометацина
3.2. Физико-химические и биологические свойства
наноаэрозоля ибупрофена.
3.3. Физико-химические и биологические свойства
наноаэрозоля нисолдипина.
3.3.1. Исследование диффузионного осаждения 76 наночастиц нисолдипина в дыхательных путях лабораторных крыс.
Глава 4. Исследование роли и влияния наноаэрозольной
фракции техногенной угольной пыли на горение метано-воздушных смесей.
4.1. Концентрация, дисперсность и морфология аэрозоля, 88 образованного при выемке угля в шахте.

4.2. Концентрация, дисперсность и морфология аэрозоля,
полученного диспергированием угля.
4.3. Влияние угольного наноаэрозоля на процесс горения 101 метано-воздушной смеси.
4.4. Образование наноаэрозоля из угля в результате 107 процесса возгонки - нуклеации, и его свойства.
Выводы
Литература
Приложение 1
Приложение 2
Приложение 3
Приложение 4

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы исследования
Роль техногенного наноаэрозоля (размер частиц в диапазоне от 1 до 100 нм) в современном мире возрастает с каждым годом. Можно выделить два типа техногенного наноаэрозоля: побочный продукт человеческой деятельности (сварка, продукты работы бензиновых и дизельных двигателей) и целевой продукт в нанопроизводстве (полупроводниковые оксиды металлов для сенсоров и фотокатализа, углеродные нанотрубки, бактерицидные наночастицы серебра и висмута, и др.). Рост нанопроизводства можно охарактеризовать следующими цифрами: в 2004 г. мировое производство составило 1000 тонн, в 2007 г. по оценкам производство составит около 2500 тонн, за период 2011 - 2020 гг. среднее нанопроизводство оценивается в 58000 тонн в год [1]. В этой связи нельзя игнорировать возможное негативное влияние наночастиц на здоровье персонала, связанное с несанкционированными выбросами наночастиц в технологическую зону, так же как и загрязнение окружающей среды. К настоящему времени уже накоплен достаточный научный материал, вызывающий обеспокоенность по поводу вредного воздействия наночастиц на живые организмы. В частности, лабораторные животные испытывают респираторные проблемы при ингаляции углеродных нанотрубок [2]. Зафиксированы случаи смерти лабораторных крыс при вдыхании наночастиц, образующихся при пиролизе углеводородов [3]. Наночастицы после попадания в альвеолярную часть легких проникают в системный круг кровообращения и, далее, в мозг, что может вызвать негативное воздействие на центральную нервную систему [4]. Воздействие наночастиц ТЮ2 и ZnO на кожные покровы приводит к воспалению лимфатической системы [5]. В частности вдыхание наночастиц меди вызывает серьезное поражение почек, печени и селезенки у мышей [6]. Наночастицы цинка вызывают более серьезное поражение почек, чем микрочастицы [7]. К сожалению, в настоящее время имеется дефицит исследований воздействия наночастиц на живые организмы, который необходимо восполнить.
Негативная роль наночастиц, образующихся в промышленном производстве, сводится не только к их повышенной токсичности. Так, например, серьезную

объемной скоростью потока 17 cmj/c (при стандартных условиях). Испаряемое вещество (индометацин) помещалось внутрь области нагрева. В результате образовывался насыщенный пар в зоне испарения. На выходе из зоны нагрева генератора температура потока аргона, насыщенного паром, понижалась. Таким образом, пар становился пересыщенным, что приводило к гомогенной нуклеации. Аэрозольный поток смешивался с воздухом в соотношении 1:10 и подавался в камеры с лабораторными мышами. Концентрация аэрозоля и распределение частиц по размеру определялось с помощью диффузионного спектрометра ДСА. Размер частиц варьировался в диапазоне 3 - 200 нм изменением температуры генератора. Типичные распределения частиц по размерам приведены на Рис. 12. Спектры частиц хорошо описывались логнормальным распределением со стандартным геометрическим отклонением ст8=1.4. Зависимость концентрации частиц и среднего их диаметра от температуры генератора приведена на Рис. 13. Счетная концентрация варьировалась в диапазоне 10s - 107 см~3, изменением температуры генератора в диапазоне температур 400 - 480 К.
Для того, чтобы убедиться, что нагрев вещества в генераторе не приводит к его разложению, проводился хроматографический анализ аэрозоля, отобранного на высокоэффективный фильтр Петрянова. Использовался прибор Милихром 1, снабженный UV детектором. В качестве элюэнта использовался ацетонитрил. Как видно из Рис. 14, аэрозольные частицы химически идендичны исходному веществу. Кристаллическая фаза аэрозольных частиц анализировалась с помощью дифрактометра Bruker-AXS D8 Discover (рис. 15.). Рентгенограмма наночастиц содержит широкое гало, не корелирующее с кристаллическими пиками исходного образца, что типично для аморфного индометацина [75].
При исследовании противовоспалительного эффекта индометацина использовались беспородные мыши (самцы) весом 25 - 30 г. Для ингаляции использовали два типа камер - «Whole Body» (WB) , через которые пропускали аэрозоль, и «Nose Only» (NO), которые сообщались с потоком аэрозоля через небольшое отверстие. В камерах WB находилось пара животных, не ограниченных в перемещении по камере. В камерах N0 их фиксировали по одному таким образом, что в потоке аэрозоля находился только нос животного. Исследование