IJS - Odsek za sintezo materialov

Slovensko   English

Novice

Kontakt

 

Vodja odseka

prof. dr. Darko Makovec
darko.makovec@ijs.si 
Telefon: (01) 477 35 79 
 

 

Tajništvo 

Bernarda Anželak
bernarda.anzelak@ijs.si 
Telefon: (01) 477 33 23

Magnetna separacija

Pomembno novejše področje naših raziskav je povezano z materiali za magnetno separacijo. Magnetna separacije temelji na specifični vezavi različnih molekul/biomolekul/celic na magnetne nosilce in njihovim izločanje iz mešanice s pomočjo magnetnega polja. Kot magnetni nosilci se sicer pogosto omenjajo superparamagnetni nanodelci, ki pa za dejansko industrijsko uporabo niso primerni. Sila, ki deluje na posamezen nanodelec v gradientu magnetnega polja je zaradi njihove majhne velikosti (pod 20 nm) namreč prešibka, da bi omogočala njihovo učinkovito separacijo. Za učinkovito separacijo morajo biti magnetni nosilci sicer superparamagnetni, imeti pa morajo večji volumen, ki jim zagotovi zadosten magnetni moment. To lahko dosežemo z uporabo magnetnih nosilcev v obliki aglomeratov superparamagnetnih nanodelcev. Aglomerate superparamagnetnih nanodelcev pridobivamo na dva načina:

1.     S polimerizacijo suspenzije superparamagnetnih nanodelcev v monomeru PMMA, ki poteka v miniemulziji lahko pripravimo majhne nanokompozitne kroglice, ki vsebujejo nanodelce dispergirane v polimerni matrici.

2.     S kontrolirano aglomeracijo (samourejanjem) superparamagnetnih nanodelcev v suspenzijah, pri  čemer izkoriščamo privlačne elektrostatske sile med nanodelci z nasprotnim površinskim električnim nabojem, kemijske reakcije med molekulami na površini nanodelcev, ali pa spremembe v hidrofilnosti medija.

 

Aglomerat pripravljen s kontrolirano aglomeracijo superpramagnetnih nanodelcev v suspenziji.

 

Glavno področje uporabe magnetne separacije je biotehnologija, postaja pa vse bolj pomembna tudi v medicinski diagnostiki.

 

V sodelovanju s prof. Marinom Berovičem s Fakultete za kemijo in kemijsko tehnologijo Univerze v Ljubljani smo raziskujemo možnost uporabe funkcionaliziranih magnetnih nanodelcev v vinarstvu. Patentirali smo originalen postopek izločanja kvasne biomase iz penečega vina. Peneče vino nastane, ko mirnemu vinu dodamo sladkor in kvasovke in poteče sekundarna fermentacija v tlačnih steklenicah. Problem tradicionalnega postopka je dolgotrajno in drago izločanje kvasne biomase po sekundarni fermentaciji, ki temelji na rotaciji steklenic ob njihovem istočasnem dviganju v vertikalno lego. V našem postopku na kvasovke pred sekundarno fermentacijo adsorbiramo magnetne nanodelce, izrabljeno kvasno biomaso pa hitro izločimo s pomočjo zunanjega magnetnega polja.

 

Magnetna separacija izrabljene biomase po sekundarni fermentaciji penečega vina v tlačnih steklenicah. Levo: Kvasna biomasa, ki vsebuje kvasovke z magnetnimi nanodelci se hitro izloči ob magnetu. Desno: TEM posnetek magnetnih nanodelcev adsorbiranih na površini kvasovke.

 

Magnetno separacijo lahko uporabljamo tudi v povezavi z heterogeno katalizo. V tem primeru na magnetne nosilce nanesemo katalizator.  Tako dobimo nanokompozitne delce, ki imajo relativno veliko površino, jih lahko dispergiramo v medij in po koncu katalitskega procesa iz medija izločimo.

IJS - Odsek za sintezo materialov