[发明专利]一种纳米颗粒的分离方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种分离方法及分离装置，确切讲本发明涉及一种可用于分离纳米颗粒的分离方法及分离装置。

背景技术

自1959年费曼提出纳米思想后，纳米材料和纳米技术逐渐进入人们的视野，纳米生物学、纳米机械学、纳米电子学、纳米材料学及纳米制造等很多领域相继发展，纳米材料及技术的应用越来越广泛。纳米颗粒尺寸和形状的控制对纳米材料的性能有很大影响，因此，研究纳米颗粒的分离方法变得尤为重要。

现有技术中获得单分散纳米颗粒有两种方法：一、直接控制合成。但由于合成方法所需的温度场、浓度场不均一，反应条件苛刻，对设备要求高，故此种方法不仅效率低而且不经济。二、通过二次分离得到单分散的纳米颗粒。即在纳米颗粒制备出后再经二次分离。二次分离的方法很多，传统的方法是借助电子显微镜、原子力显微镜、激光粒度仪等仪器将样品分离，但是这种方法对操作者技能要求高、价格昂贵且存在人为误差。电泳技术分离纳米颗粒虽然克服了传统方法中设备和人为因素的缺陷，但电泳技术仅限于分离组成相对简单的样品，分离量较小，无法达到高效分离。密度梯度分离是一种纯液相分离手段，需要将纳米颗粒分散在适合的密度梯度溶液中，这使得被分散的颗粒尺寸受到限制，分离的纳米颗粒尺度范围小。

现有的纳米颗粒分离方法存在反应条件苛刻、设备要求高、分离量小、分离范围窄、代价昂贵等严重缺陷，不适于批量分离。

东南大学曾在2002年1月21日公开了一种用于在粉体中筛选纳米级颗粒的不溶性纳米颗粒的分离方法，第一步：将磨细后的粉体颗粒与液体混和；第二步：将粉体颗粒及液体的混和体进行静置，待其中有沉淀物出现后，分离出上清液；第三步：去除上清液中的液体。本发明通过取出悬浮液，去除液体的办法即可获得纳米级颗粒，实现纳米级颗粒从粉体颗粒中分离出来。其具体的分离方法参见中国发明专利申请021379920。

延边大学于2014年12月4日提出了一种利用电磁场的柱内流动式固定相的生物大分子分离方法的发明专利，其专利号为2014107256485。该方法的机理为先往分离柱内部充入表面经过改性的磁性纳米颗粒，然后施加外加电磁场，磁性纳米颗粒所受的磁场力方向需要与流动相的推力相反，当磁性纳米颗粒所受的磁场力与流动相的推力相当时，磁性纳米颗粒在柱子内部会达到一个力的动态平衡并在柱子内部往复流动，需要分离的目标生物大分子加入到柱子内部后与颗粒物表面的官能团发生吸附解吸作用，根据与磁性纳米颗粒作用力强弱不同，不同生物大分子分别从分离柱内流出，以此来达到分离的目的。

在上一专利的启示下，延边大学又于2015年6月10日公开了一种利用电磁场的柱内分离微尺度磁性物质的方法，该方法为通过共沉淀法制备表面经过修饰的磁性纳米颗粒；向分离柱内通入流动相，打开直流电源实现全通电从而在分离柱内部形成电磁场；将经过修饰的磁性纳米颗粒注入到分离柱内部，磁性纳米颗粒在电磁场的作用下滞留在分离柱内部；最后逐渐减小电磁场强度，尺寸较小磁响应能力弱的磁性纳米颗粒就会被流动相带出来而尺寸大磁响应能力较强的磁性纳米颗粒则会保留在分离柱内部，以此来分离不同尺寸的磁性纳米颗粒，电磁场强度调控范围为0～0.5T。

延边大学公布的技术方案所使用的电场为螺旋电场，其被分离颗粒是沿水平轴向运动，从已经公开的内容可知这种方法只适用于生物大分子或磁性物质。

中国发明专利2013103556043公开了一种不同尺寸的α氧化铝纳米颗粒的分离技术。该专利的分离方法是利用不同浓度的无机酸溶液分离出不同尺寸的α氧化铝纳米颗粒，其中所用的最好是用盐酸，其具体作法是：将α氧化铝纳米颗粒分散到不同浓度的盐酸，分离得到不同尺寸的α氧化铝纳米颗粒，分离处理时：所用的稀盐酸浓度为0―1.25M；所用的稀盐酸量与待处理的α氧化铝纳米颗粒的比例为0.5―4.0ml/g；分离上清液中颗粒之时，需要用浓盐酸将上清液中的盐酸浓度调节成2.0―10.0M。但这一方法不适用于对其它物质的纳米颗粒进行分离。

发明内容

本发明提供一种可克服现有技术不足的纳米颗粒分离方法和装置。

本发明的方法是：将被分离的纳米颗粒从位于圆心附近的喷嘴喷向一个可转动的筒体壁，且可转动的筒体壁与喷嘴间设立一个直流电场，在电场力的作用下纳米颗粒附着于可转动的筒体壁上，且不同质量的纳米颗粒间的距离以式1给出的间隔分布：