本發(fā)明涉及羧基磁珠制備,具體而言,涉及一種基于工業(yè)固廢生產(chǎn)羧基磁珠的方法。
背景技術:
1、磁珠技術是一種在生物醫(yī)學和化學領域中廣泛應用的技術,特別是超順磁性氧化鐵羧基磁珠(msp-cooh)。這類磁珠具備了超順磁性、快速的磁響應、大的比表面積、優(yōu)良的單分散性和膠體穩(wěn)定性等特性。羧基磁珠因其表面富含羧基功能團,可在特定化學試劑的作用下,有效地偶聯(lián)蛋白質(zhì)、核酸和多肽等生物分子,從而在蛋白純化、免疫檢測、分子檢測等多個生物技術領域中發(fā)揮重要作用。
2、在現(xiàn)有的羧基磁珠制備技術中,化學合成法和生物酶法為主流?;瘜W合成法通常通過聚合物和含羧基的化合物直接化合的方式進行,這一方法的工藝流程相對簡單且條件可控性較高。盡管如此,這一方法的應用受到了成本和材料選擇的重大限制。例如,化學合成法通常使用價格昂貴的四氧化三鐵作為磁性材料,直接包覆四氧化三鐵雖然技術簡單,但原料成本高昂,限制了該技術的更廣泛應用。
3、盡管近年來有專利報道使用成本較低的三價鐵鹽作為原料來制備四氧化三鐵,并進一步進行包覆,但此方法所需的工藝條件苛刻,導致量產(chǎn)存在顯著困難。此外,采用三價鐵鹽所得到的四氧化三鐵粒徑差異大且分布不均,這在實際應用中可能導致磁珠性能的不穩(wěn)定,進而影響最終產(chǎn)品的質(zhì)量和應用效果。
4、綜上所述,現(xiàn)有的羧基磁珠制備技術雖然已經(jīng)能滿足一定的實際應用需求,但其仍存在明顯的缺陷。這些技術中的高成本、工藝條件苛刻、產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定等問題嚴重限制了羧基磁珠更廣泛的商業(yè)應用和技術發(fā)展。針對這些問題,未來的研究和技術改進需要著重解決成本效益和產(chǎn)品質(zhì)量的平衡,以促進羧基磁珠技術在生物技術領域的更深入和廣泛應用。
5、有鑒于此,特提出本發(fā)明。
技術實現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的第一目的在于提供一種基于工業(yè)固廢生產(chǎn)羧基磁珠的方法,具有合成線路明晰、產(chǎn)品質(zhì)量高、成本低等優(yōu)點。
2、為了實現(xiàn)本發(fā)明的上述目的,特采用以下技術方案:
3、第一方面,本發(fā)明提供一種基于工業(yè)固廢生產(chǎn)羧基磁珠的方法,包括:
4、s1,取硫酸亞鐵固體廢料,配置成為飽和溶液;
5、s2,利用混合萃取劑,通過萃取法去除所述飽和溶液中的重金屬雜質(zhì),得到亞鐵離子粗品;
6、s3,對所述亞鐵離子粗品通過水熱法進行合成,得到四氧化三鐵顆粒;
7、s4,對所述四氧化三鐵顆粒進行羥基包覆處理,得到羥基包覆顆粒;
8、s5,對所述羥基包覆顆粒進行羧基包覆處理,得到羧基磁珠材料。
9、在可選的實施方式中,所述步驟s2,包括:
10、s21,利用原子吸收分光光度法測得所述飽和溶液中的重金屬及所述重金屬的含量,作為第一檢測結(jié)果;
11、s22,將所述混合萃取劑與所述飽和溶液混合進行第一萃取處理,靜置分層,分別得到水相和有機相;
12、s23,利用所述原子吸收光譜檢測所述水相中分離得到的重金屬和所述重金屬的含量,作為第二檢測結(jié)果;
13、s24,根據(jù)所述第二檢測結(jié)果和所述第一檢測結(jié)果,判斷所述混合萃取劑萃取處理是否合格;
14、s25,如果萃取處理不合格,則將所述有機相重新進行所述第一萃取處理;
15、s26,如果萃取處理合格,則將所述有機相用氫氧化鉀水溶液進行第二萃取處理,分離得到其中的水相,作為所述亞鐵離子粗品。
16、在可選的實施方式中,所述混合萃取劑的萃取合格標準包括如下條件中的至少一個:
17、a、[mn]≤40ppm;
18、b、[ni]≤20ppm;
19、c、[cu]≤5ppm;
20、d、[co]≤10ppm。
21、在可選的實施方式中,所述第一萃取處理,包括:
22、將所述混合萃取劑與所述飽和溶液混合至少30分鐘,然后靜置不少于60分鐘達到分層。
23、在可選的實施方式中,所述混合萃取劑為通過磷酸三丁酯和甲基異丁基酮制備得到,且能夠反復使用的萃取溶劑。
24、在可選的實施方式中,所述混合萃取劑的制備方法為:
25、將磷酸三丁酯和甲基異丁基酮以2:3的比例進行混合,即得到所述混合萃取劑。
26、在可選的實施方式中,所述步驟s3,包括:
27、s31,將飽和氫氧化鈉溶液滴加到所述亞鐵離子粗品的水溶液中,且同時通入空氣曝氣處理,得到三價鐵混合溶液;
28、s32,將所述三價鐵混合溶液進行水熱反應,得到所述四氧化三鐵顆粒。
29、在可選的實施方式中,所述步驟s32,包括:
30、s321,將所述三價鐵混合溶液中加入乙酸鈉、peg8000和乙二醇,并放入反應容器中進行水熱反應;
31、s322,反應完成后,對所述反應容器中的混合物常溫靜置,將其中懸浮的顆粒用磁性銣鐵硼材料進行固液分離,得到顆粒粗品;
32、s323,將所述顆粒粗品用乙醇和水依次洗滌,并經(jīng)干燥,即得到所述四氧化三鐵顆粒;
33、優(yōu)選地,所述水熱反應的溫度為200℃~240℃;
34、優(yōu)選地,所述水熱反應的時間為60小時~66小時;
35、優(yōu)選地,所述常溫靜置的時間為1.5小時~2小時。
36、在可選的實施方式中,所述步驟s4,包括:
37、s41,將所述四氧化三鐵顆粒加入乙醇水溶液中,并分散處理;
38、s42,加入堿液調(diào)節(jié)ph;
39、s43,加入四乙氧基硅烷溶液,并分散處理;
40、s44,采用磁性銣鐵硼材料進行固液分離;
41、s45,利用乙醇水溶液洗滌,并干燥處理后,得到所述羥基包覆顆粒。
42、在可選的實施方式中,所述堿液為無機堿或者有機堿;
43、優(yōu)選地,所述堿液包括:碳酸鈉溶液、碳酸氫鈉溶液、氫氧化鈉溶液、氨水、乙醇胺、二乙醇胺、三乙胺、三乙烯二胺、吡啶和n-甲基嗎啉中的至少一種。
44、在可選的實施方式中,所述s5,包括:
45、s51,將所述羥基包覆顆粒放入乙醇水溶液中,分散處理;
46、s52,加入羧基硅烷基偶聯(lián)劑混合,并進行分散處理;
47、s53,用磁性銣鐵硼材料進行固液分離;
48、s54,利用乙醇水溶液洗滌,并干燥處理后,得到所述羧基磁珠材料。
49、與現(xiàn)有技術相比,本發(fā)明的有益效果為:
50、本發(fā)明所提供的方法,基于工業(yè)固廢生產(chǎn)羧基磁珠具有多個顯著的優(yōu)點,特別是在環(huán)保和成本效益方面的改進。通過綜合利用硫酸亞鐵固體廢料,該方法不僅減少了對高價三價鐵鹽的依賴,而且有效地轉(zhuǎn)化廢物為有價值的產(chǎn)品,進一步推進了工業(yè)廢物的資源化利用。
51、首先,該方法利用硫酸亞鐵固體廢料作為原料,這種廢料通常在工業(yè)生產(chǎn)過程中生成,但往往未被充分利用。通過將這些廢料轉(zhuǎn)化為高價值的羧基磁珠,本發(fā)明不僅降低了原料成本,同時也減少了工業(yè)廢棄物的環(huán)境負擔。與使用昂貴的三價鐵鹽相比,使用硫酸亞鐵固體廢料顯著降低了生產(chǎn)成本。
52、其次,通過萃取法去除硫酸亞鐵飽和溶液中的重金屬雜質(zhì),本方法提高了最終產(chǎn)品的純度和質(zhì)量。重金屬雜質(zhì)的存在可能會對磁珠的性能產(chǎn)生負面影響,如影響其磁性或穩(wěn)定性。采用混合萃取劑有效地將這些雜質(zhì)與亞鐵離子分離,為后續(xù)的納米磁珠生產(chǎn)打下了堅實的基礎。
53、接著,本發(fā)明通過水熱法合成四氧化三鐵顆粒,這一方法能在較低的溫度下有效地控制顆粒的大小和形狀,從而得到具有優(yōu)良性能的磁性材料。水熱法的使用進一步確保了四氧化三鐵顆粒的高質(zhì)量和一致性,為下一步的功能化處理提供了良好的基礎。
54、最后,通過羥基和羧基的連續(xù)包覆處理,不僅提高了磁珠的功能性,也增加了其在各種生物醫(yī)學應用中的適用性。羧基磁珠的表面功能化使其能夠有效地與生物分子如蛋白質(zhì)和核酸等進行結(jié)合,為如蛋白純化、免疫檢測等應用提供了關鍵的性能優(yōu)勢。
55、總之,本發(fā)明所提供的方法展現(xiàn)了通過環(huán)保方式利用廢物資源,降低生產(chǎn)成本,提高產(chǎn)品質(zhì)量和功能性的巨大潛力,符合當前工業(yè)生產(chǎn)對環(huán)境保護和資源再利用的高標準要求。