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天然高分子改性材料及應用范文1
關鍵字：功能 高分子材料研究
一.引言
功能高分子材料一般指具有傳遞、轉換或貯存物質、能量和信息作用的高分子及其復合材料，或具體地指在原有力學性能的基礎上，還具有化學反應活性、光敏性、導電性、催化性、生物相容性、藥理性、選擇分離性、能量轉換性、磁性等功能的高分子及其復合材料。功能高分子材料是上世紀60年展起來的新興領域，是高分子材料滲透到電子、生物、能源等領域后開發涌現出的新材料。近年來，功能高分子材料的年增長率一般都在10％以上，其中高分子分離膜和生物醫用高分子的增長率高達50％。
所謂功能性高分子材料，一般是指具有某種特別的功能或者是能在某種特殊環境下使用的高分子材料，但這是相對于一般用途的通用高分子材料而言。這一定義只是一個概括，不一定很確切，較多的人認為所謂功能性高分子材料是指具有物質能量和信息的傳遞、轉換和貯存作用的高分子材料及其復合材料。如有光電、熱電、壓電、聲電、化學轉換等功能的一些高分子化合物?？梢钥闯?，這是一類范圍相當大、用途相當廣、品種相當多，而又是在生活、生產活動中經常遇見的一類高分子材料。
二．功能高分子材料
功能高分子材料按照功能特性通?？煞殖桑悍蛛x材料和化學功能材料；電磁功能高分子材料；光功能高分子材料；生物醫用高分子材料。 功能高分子材料是高分子學科中的一個重要分支，它的重要性在于所包含的每一類高分子都具有特殊的功能。
隨著時代的發展，在醫學領域中越來越迫切地需要開發出能應用于醫療的各種新型材料，經多年的研究已發現有多種高分子化合物可以符合醫用要求，我們也把它歸屬于功能性高分子材料。
一般歸納起來醫用高分子材料應符合下列要求：化學穩定性好，在人體接觸部分不能發生影響而變化； 組織相容性好，在人體內不發生炎癥和排異反應； 不會致癌變；耐生物老化，在人體內材料長期性能無變化； 耐煮沸，滅菌、藥液消毒等處理方法；材料來源廣、易于加工成型。
經多年研究，能較好符合上述要求的高分子化合物主要有兩大類，一類是有機硅化合物，第二類是有機氟化物，最主要的兩種產品是硅橡膠和聚四氟乙烯，例如美國GE公司開發了一批主要是有機硅方面的用于醫學領域的功能高分子化合物。
三．生物醫用高分子材料
目前，除人腦外的大部分人體器官都可用高分子材料來制作。對生物醫用高分子材料，除了要求具有醫療功能外，還要強調安全性，即要對人體健康無害。目前在血液相容性高分子、組織相容性高分子、生物降解吸收高分子、硬組織材料用高分子和生物復合高分子材料、醫用高分子現場固化材料、醫用粘合劑、固定化酶、高分子藥物釋放和送達體系等都有相應的研究。隨著環保概念的提出，生態可降解高分子材料的開發和應用也隨之日益受到重視。如聚乳酸塑料PLA，在廢棄后自然條件下，通過微生物的分解作用，只需六個月至兩年時間即可完全降解，降解反應的產物為水、二氧化碳、乳酸等是植物生長良好的促進劑，對環境無任何污染。
離子交換與吸附樹脂是一類帶有可離子化基團或其他功能性基團如親油基團的二維網狀交聯聚合物。常用的離子交換與吸附樹脂多為球狀珠粒，其粒徑為0.3-1.2 mm。此外，還要具有高的機械性能、較好的化學穩定性、熱穩定性、親水或親油性、滲透穩定性和高的交換/吸附容量。在水/油中具有足夠大的凝膠孔或大孔結構，由于它具有高效快速分析和分離功能，目前已廣泛用于硬水軟化、廢水凈化、高純水制備、海水淡化特別是在食品工業、制藥行業、治理污染和催化劑中應用的更為廣泛，而且發展迅速。除一般用的離子交換樹脂外，近來還發展了具有特殊吸附功能的離子吸附樹脂:如高吸油樹脂等，這些高分子吸附劑可以從有機溶劑或有機無機混合相體系中吸附有機溶劑如各種油類。
隨著醫用科技的蓬勃發展和環境污染的日益嚴重，當今材料技術的發展趨勢一是從均質材料向復合材料發展，二是由結構材料往功能材料、多功能材料并重的方向發展。這種發展趨勢使得醫用復合材料和環境處理材料得到了快速發展。
四．醫用高分子材料的發展方向
可生物降解醫用高分子材料因其具有良好的生物降解性和生物相容性而受到高度重視, 無論是作為緩釋藥物還是作為促進組織生長的骨架材料, 都將得到巨大的發展。其中高分子納米粒子以其特有的優點是近年來國內外一個極為重要的研究熱點。
任何一種材料都是通過其表面與環境介質相接觸的, 因此材料的開發與應用必然涉及其表面問題的研究。一般高分子材料的表面對外界響應性較弱, 但有些高分子表面的結構形態會因外界條件(如pH、溫度、應力、光及電場等) 的改變在極短時間內發生相應的變化, 從而造成表面性質的改變, 此乃智能高分子表面。因此設計這類智能表面將是生物醫用高分子材料發展的一個重要方面。通常,在組織工程的應用中,高分子材料支架要負載上生長因子,以促進組織在生物體內的再生,另一方面,把特殊的粘附因子,如粘連蛋白結合到支架上,可使聚合物表面能夠促進對某種細胞的粘附,而排斥其它種類的細胞,即支架對細胞進行有選擇的粘附。為了使生長因子和粘附因子能夠結合到可降解高分子材料上,就需要對材料進行表面改性,而有時表面改性很困難, 因此，可利用與天然聚合物雜化的方法來達到上述目的, 同時由于這些材料有良好的機械性能,又可以彌補天然聚合物強度不高、穩定性差的缺點。可見，生物雜化材料在這方面的表現是相當突出的, 必將成為醫用生物高分子材料發展的一個主要趨勢。
參考文獻：
1、 焦劍.功能高分子材料.化學工業出版社,2007.7
天然高分子改性材料及應用范文2
關鍵詞：涂膜;防水;屋面
涂膜防水屋面施工
一、涂膜防水屋面常用材料
1、瀝青基涂料。以瀝青為基料配置成的水乳型或溶劑型防水涂料，成為瀝青基防水涂料。常用的又石灰乳化瀝青涂料、膨潤土乳化瀝青涂料和石棉乳化瀝青涂料。
2、高聚物改性瀝青防水涂料。以瀝青為基料，由合成高分子聚合物進行改性，配制而成的水乳型或溶劑型防水涂料，成為高聚物改性瀝青防水材料。常用的有氯丁橡膠改性瀝青涂料、SBS改性瀝青涂料及APP改性瀝青涂料等。
3、合成高分子防水涂料。以合成橡膠或合成樹脂為主要成膜物質，配制成的水乳型或溶劑型防水涂料，成為合成高分子防水涂料。
二、涂膜防水施工的一般方法
涂膜防水施工的一般工藝為：幾層表面清理噴涂幾層處理劑（底涂料）特殊部位附加增強處理涂布防水涂料及鋪貼胎體增強材料清理與檢查修理保護層施工。
涂膜防水的施工順序應按照“先高后低，先遠后近”的原則進行。遇高低跨屋面時，一般先涂布高跨屋面，后涂布低跨屋面；相同高度屋面上，要合理安排施工段，先涂布距上料點遠的部位，后涂布進出；同一屋面上線涂布排水較的水落口、天溝、檐口等節點部位。再進行大面積涂布。
三、瀝青基涂料施工犯法要點
1、涂刷基層處理劑?；鶎犹幚韯┮话悴捎美涞鬃佑?，涂刷是應該做到均勻一致、覆蓋完全。石灰乳化瀝青防水涂料，夏季可采用石灰乳化瀝青稀釋后作為冷底子油涂刷一道，春秋季宜采用汽油瀝青冷底子油涂刷一道。膨潤土、石棉乳化瀝青防水涂布前可不涂刷幾層處理劑。
2、涂布防水涂料。涂布時，一般先將涂料直接凡是那倒在屋面幾層上，用膠皮刮板來回刮涂，使它厚薄均勻一致，不露底、不存在氣泡、表面平整，然后待其干燥。
3、胎體增強材料的鋪貼?？刹捎脻皲佡N法或干鋪貼法進行，但宜用濕鋪法。濕鋪法時再頭遍涂層表面刮平后，立即鋪貼胎體增強材料，鋪貼應平整、不起皺，但不能拉伸過緊。鋪后用刮板或抹子輕輕刮壓或抹壓，使布網眼中充滿看涂料。待干燥后繼續進行稀釋涂料將胎體增強材料先黏在頭遍涂層上面，再將涂料倒在上面進行第二遍刮涂，第二層涂層刮涂時，要用力刮涂，使網眼中填滿涂料，但注意勿使用胎體增強材料刮皺，然后將表面刮平后者抹壓平整。
四、改性瀝青涂料及合成高分子涂料的施工方法要點
高聚物改性瀝青防水涂料和合成高分子防水涂料，在使用于涂膜防水屋面是其設計涂膜總厚度再3mm一下，一般稱為薄質涂料，其施工方法基本相同。
1、涂刷基層處理劑
基層處理劑的種類有以下三種。
（1）水乳型防水涂料，可用摻0.2%～0.5%乳化劑的水溶液或軟化水將涂料稀釋，其用量比例一般為防水涂料：乳化劑水溶劑（或軟水）=1：（0.5～1）。
（2）溶劑型防水涂料，由于其滲透能力比水乳型防水涂料強，可直接用涂料薄涂進行幾層處理。
（3）高聚物改性瀝青防水涂料也可用瀝青溶液（即冷底子油）作為基層 處理劑，或在現場以煤油：30號石油瀝青=60:40的比例配制而成的溶液作為基層處理劑。
基層處理劑涂刷時，應用刷子用力薄涂，是涂料盡量刷進基層表面的毛細孔中，并將基層可能留下來的少量灰塵等無機雜質，像填充料一樣混入基層處理劑中，使之與基層牢固結合。這樣即使屋面上灰塵不能完全清理干凈，也不會影響涂層與基層的牢固黏結。
2、涂刷防水涂料
涂料涂刷可采用棕刷=長柄刷、圓滾刷等進行人工涂布，也可采用機械噴涂。
用刷子涂刷一般采用蘸刷法，也可邊倒涂料邊用刷子刷勻。涂布是應先涂立面，后涂平面，涂布立面最好采用蘸涂法，涂刷應均勻一致。倒料時要注意控制涂料的均勻倒撒，不可再溢出倒的過多，否則涂料難以刷開，會造成厚薄不均現象。
3、鋪胎體增強材料
再涂料第二遍涂刷時，或第三遍涂刷前，即可加鋪胎體增強材料。由于涂料與基層黏結力較強，涂層又較薄，胎體增強材料不容易滑移，因此，胎體增強材料應盡量順屋脊方向鋪貼，以方便施工、提高勞動效率。
五、涂膜保護層施工
1、采用細砂等粒料作為保護層時，應在刮涂最后一道涂料時，邊涂邊撒布粒料，使細砂等粒料與防水層黏結牢固，并要求撒布均勻、不露底、不堆積。
2、在水乳型防水涂料防水層上用細砂等粒料作保護層時，撒布后應進行輥壓，因為在水乳型涂膜上撒布不同于再溶劑型涂膜上撒布，黏結不易牢固，所以要通過輥壓使其與涂膜牢固黏結。
3、采用淺色涂料作保護層時，也應在涂膜固化后才能進行保護層涂刷，使得保護層與防水層黏結牢固，又不損失防水層，充分發揮保護層對防水層的保護作用。
4、保護層才哦了的選擇應根據設計要求及所用防水涂料的特性而確定。一般薄質涂料可用淺色涂料或粒料作保護層，厚質涂料可用粉料或粒料作保護層。
六、剛性防水屋面
剛性防水屋面是指用細石混凝土、塊體材料或補償收縮混凝土等材料作屋面防水層，依靠混凝土密實并采取一定的構造措施，以達到防水的目的、與前述的涂膜防水屋面相比，剛性防水屋面所用材料易得，價格便宜，耐久性好，維修方便，但剛性防水層材料的表觀密度大，抗拉強度低，極限拉應變小，易受混凝土或砂漿的干濕變形、溫度變形和結構變位而產生裂縫。因此，剛性防水屋面主要適用于防水等級為3級的屋面防水，也可用作1、2級屋面躲到防水設防中的一道防水層；不適用于設有松散保濕層的屋面、大跨度和輕型屋蓋的屋面一級受較大震動或沖擊的建筑屋面。
1、材料要求。
用普通硅酸鹽水泥時，標號不低于425號，不得使用火山灰質水泥；砂采用粒徑0,3～0.5mm的中粗砂，含泥量不大于3%；粗骨料最大料徑不宜超過15mm，含泥量不應大于1%；水采用自來水或可飲用的天然水；混凝土強度不宜低于C20，每立方米混凝土水泥用量不少于330kg，水灰比不大于0.55。
2、剛性防水層施工。
（1）分格縫留置。為了防止剛性防水層因溫度、震動等變形而產生裂縫，剛性放水層必須設置分格縫。
（2）防水層細石混凝土澆搗前，應清楚隔離層表面浮渣、雜物，現在隔離層上刷水泥漿一道，使防水層與隔離層緊密結合，隨即澆筑細石混凝土。
（3）隔離層施工
為了減小杰哥變形對防水層的不利影響，可將防水層和杰哥層完全脫離，再杰哥層與防水層之間加一層厚度約10～20mm的粘土砂漿，或鋪貼卷材隔離層。
做好隔離層繼續施工時，要注意對隔離層加強保護，混凝土運輸不能直接在隔離層表面進行，應采取墊板等措施。
天然高分子改性材料及應用范文3
關鍵詞:新型建筑防水涂料;涂料施工;涂料選擇;涂料應用
中圖分類號:TU56l 文獻標識碼:A文章編號:1009-2374(2009)10-0168-02
近些年,隨著我國建筑防水技術的發展,建筑防水涂料在建筑防水工程中的應用范圍越來越廣泛。下面就根據實踐中的經驗對新型防水涂料的分類、特點及施工工藝流程進行簡述。
一、新型建筑防水涂料的分類及特點
防水涂料在應用前是可流動或黏稠的液體,經現場涂刷后固化形成一層有著一定厚度和彈性的整體涂膜防水層。防水涂料具有防水卷材所不具有的一些特點,它防水性能好,固化后可形成無接縫的防水層;操作方便,可適應各種形狀復雜的防水基面;有良好的溫度適應性,施工速度快,易于維修等。
新型防水涂料的品種較多,按成膜的成分分類,可以分為合成高分子涂料和高聚物改性瀝青涂料。合成高分子涂料包括聚氨脂涂料、丙烯酸脂類系列涂料、硅橡膠類系列防水涂料。高聚物改性瀝青涂料包括SBS改性瀝青涂料、水浮型氯丁橡膠瀝青等。
按涂料的溶劑類型分類,可分為溶劑型涂料、水乳型涂料和反應型涂料。溶劑型涂料是以各種有機質使高分子材料溶解成液態的涂料,涂刷后溶劑揮發而成膜,如氯丁橡膠涂料以甲苯為溶劑。水乳型涂料是以水作為分散介質,使高分子材料及瀝青材料等形成乳狀液,水分蒸發后成膜,如丙烯酸脂乳液等。反應型涂料是以一個或兩個液態組分構成的涂料,涂刷后經化學反應形成涂膜,如聚氨基甲酸脂橡膠類涂料。
二、選擇和應用防水涂料應注意的問題
1.水涂料的品種和主要成分,決定了涂膜的主要性能。如聚氨脂涂料,彈性好,固化層耐水性好,但耐紫外光能力差,一般不得外露使用等;丙烯酸脂類涂料,耐侯性能好,可外露使用,可配成各種顏色,兼有裝飾效果。因此,應根據工程特點選擇不同品種的防水涂料。
2.同一類型防水涂料因配方設計不同,防水涂料性能有較大差異,因此不同的生產廠家的產品應用效果會有一定的差距。
3.防水涂料的含固量與用量的關系:防水涂料經涂布后固化成膜,成膜后重量即為涂料中固體成分值,即:涂料的含固量=(成膜后重量)/(涂料量)×100%,對于相同比重的涂料,含固量越高的,在單位面積上涂布后成膜厚度越大,而向大氣中揮發的溶劑或水分越少。因此,應盡可能選用含固量較高的涂料。
三、高聚物改性瀝青防水涂料及合成高分子防水涂料的施工
高聚物改性瀝青防水涂料及合成高分子防水涂料在使用時其設計總厚度小于3mm,稱為薄質涂料,薄質涂料一般采用涂刷法或噴涂法施工;胎體材料有濕鋪法和干鋪法兩種。一般施工工藝程序為:
(一)施工準備工作
1.基層清理。涂刷防水層施工前,先將基層表面的雜物、砂漿硬塊等清掃干凈,基層要平整、無空鼓、無起砂?；鶎拥母稍锍潭葢曂苛咸匦远?對高聚物改性瀝青涂料,為水乳型時,基層干燥程度可適當放寬;為溶劑型時,基層必須干燥。合成高分子涂料,基層必須干燥。
2.配料和攪拌。采用雙組分涂料時,每份涂料在配料前必須先攪勻。配料應根據材料的配合比現場配制,嚴禁任意改變配比。配料時要求計量準確,主劑和固化劑混合偏差不得大于±5%。
涂料混合時,應先將主劑放入攪拌容器或電動攪拌器內,然后放入固化劑,立即開始攪拌,并攪拌均勻,攪拌時間一般為3～5min。
3.涂層厚度及涂刷間隔時間控制。涂層厚度是涂膜防水質量最主要的技術要求。在涂刷防水涂料時,不能一次涂成規定的總厚度,而應分層分遍涂布,而每遍涂膜不能太厚,如果涂膜過厚,會出現涂膜表面已干燥成膜而內部涂料的水分或溶劑卻不能蒸發或揮發的現象。但每遍涂膜過薄,又會降低生產效率。因此,在涂膜防水施工前,應根據涂料性質及設計總厚度通過試驗確定施工分層厚度及涂刷遍數,一般以每平方米用量來控制。
(二)涂刷基層處理劑
涂膜防水層施工前,在基層上應涂刷基層處理劑,其作用一是堵塞基層毛細孔,使基層的水蒸氣不易向上滲透至防水層,減少防水層鼓泡;二是增加防水層與基層的粘結力。
基層處理劑的種類有以下三種:
水乳型防水涂料,可用摻0.2%～0.5%乳化劑的水溶液或軟水將涂料稀釋,其用量比例一般為:防水涂料:乳化劑水溶液(或軟水)=1:0.5～1。如無軟水,可用冷開水代替,切忌加入一般天然水或自來水。
溶劑型防水涂料由于其滲透能力比水乳型防水涂料強,可直接用涂料作基層處理,如溶劑型氯丁膠瀝青防水涂料或溶劑型再生膠瀝青防水涂料等。若涂料較稠,可用相應的溶劑稀釋后使用。
高聚物改性瀝青防水涂料也可用瀝青溶液(冷底子油)作為基層處理劑,或在現場以煤油:30號石油瀝青=60:40的比例配制而成的溶液作為基層處理劑。
(三)附加涂膜層施工
涂膜防水層施工前,在管根部、落水口、陰陽角等部位必須先做附加涂層,附加涂層的做法是在附加層涂膜中鋪設玻璃纖維布,用板刷涂刮驅除氣泡,將玻璃纖維布緊密地貼在基層上,不得出現空鼓或折皺,陰陽角部位一般為條形,管根部位應裁成塊形布鋪設,可多次涂刷涂膜。
(四)涂膜防水層施工
防水涂料的涂布可采用涂刷法或機械噴涂法。
涂刷法一般采用棕刷,長柄刷、圓輥刷蘸防水涂料進行涂刷,也可邊倒涂料邊用刷子刷勻,涂刷里面應采用蘸刷法。倒料應注意控制涂料均勻倒灑,不可在一處倒得太多,否則涂料難以刷開,造成厚薄不勻現象,涂刷時應避免將氣泡裹進涂層中,如遇起泡應立即消除。前遍涂層干燥后,應將涂層上的灰塵雜質清理干凈后再進行后一遍涂層涂刷。
機械噴涂法是將防水涂料倒入噴涂設備內,通過噴槍將防水涂料均勻地噴涂于基層表面的工藝。其主要用于黏度較小的高聚物改性瀝青防水涂料和合成高分子防水涂料的大面積施工。
(五)鋪設胎體增強材料
在第二遍涂刷涂料時或第三遍涂刷前,即可加鋪胎體增強材料,鋪貼方法可采用濕鋪法或干鋪法。濕鋪法是邊倒涂料邊涂刷、邊鋪貼的方法;干鋪法則是在前一遍涂層干燥后,邊干鋪胎體增強材料,邊在已展平的表面上用橡皮刮板均勻滿刮一道涂料。無論采用濕鋪法或干鋪法,必須使胎體增強材料鋪貼平整,不起皺、不翹邊、無空鼓。要使胎體材料全部網眼浸滿涂料、上下兩層涂料能良好結合,確保防水效果。
在層面鋪胎體增強材料時,要注意鋪設方向,一般平行于屋脊鋪設,當屋面坡度大于15%時,為防止胎體增強材料下滑,宜垂直于屋脊鋪設。胎體增強材料的搭接應順流水方向,搭接時,其長邊搭接寬度不小于50mm,短邊搭接寬度不小于70mm,采用二層胎體增強材料時,上、下層不得相互垂直鋪設,搭接縫應錯開,其間距不應小于幅寬的1/3。
(六)收頭處理
為防止收頭部位出現翹邊現象,所有收頭均應用密封材料壓邊,壓邊寬度不得小于10mm。收頭處的胎體增強材料應剪裁整齊,如有凹槽時,應壓入凹槽內而不得出現翹邊、皺折、露白等現象,否則應先進行處理,然后再涂密封材料。
(七)保護層施工
屋面保護層可用綠豆砂、云母、蛭石、淺色涂料,也可用水泥砂漿、細石混凝土或塊狀材料等剛性保護層,但采用水泥砂漿、細石混凝土或塊材保護層時,應在防水涂膜與保護之間設置隔離層,以防止因保護層的伸縮變形,將涂膜防水層破壞而造成滲漏。另外,剛性保護層與女兒墻、山墻之間應預留寬度為30mm的縫隙,并用密封材料嵌填嚴密。
天然高分子改性材料及應用范文4
關鍵詞：印染廢水；凈化技術；吸附；光催化氧化
印染廢水是印染企業生產過程中排放的各種廢水混合后的總稱。我國日排放印染廢水量為(300～400)×104 t，是各行業中的排污大戶之一[1]。印染廢水主要由退漿廢水、煮練廢水、漂白廢水、絲光廢水、染色廢水和印花廢水組成，其中含有大量的染料、助劑、漿料、酸堿、纖維雜質及無機鹽等，其特點是有機物含量高、堿度高、色度深、組成復雜、可生化性差，而且其中的硝基、氨基化合物及銅、鉻、鋅、砷等重金屬元素具有較大的生物毒性[2]。長期以來，印染廢水一直是工業廢水處理的重點和難點。近年來隨著染料工業的飛速發展和印染后整理技術的進步，PVA漿料、各種新型助劑和整理劑等抗光解、耐氧化和抗生物降解的有機物被越來越多地應用，排出廢水的BOD5/ COD值一般在20%左右，色度有時可高達4000倍以上，印染廢水的處理難度不斷加大。因此有針對性地開發高效率、低成本的處理技術，是印染行業面臨的重大課題。針對這一點，近幾年國內外都開展了一系列的研究工作，取得了顯著的進展和突破。
印染廢水的凈化處理方法主要有物理化學法、生物法和化學法。在實際應用中，由于印染廢水水質十分復雜，單純使用一種處理方法通常很難達到理想的處理效果。因此實際印染廢水處理工程中常采用多種技術相組合，以取得最佳凈化效果。
1物理化學法
物理化學法是包括物理過程或化學過程的單項廢水凈化方法，或由物理方法和化學方法組成的廢水處理系統。常用的物理化學法主要有吸附法、混凝法和膜分離技術等。
1.1吸附法
在物理化學法中應用最多的是吸附法。這種方法是將多孔狀物質的粉末或顆粒與印染廢水混合，或使廢水通過由其顆粒狀物質組成的濾床，使印染廢水中的污染物質吸附于多孔物質表面而除去[3]。常用的吸附劑有可再生吸附劑（如活性炭、離子交換樹脂或纖維）和不可再生吸附劑，如各種天然礦物（膨潤土、硅藻土、高嶺土）、工業廢料（煤渣、粉煤灰）及天然廢料（木炭、鋸屑、稻殼、玉米棒、甘蔗渣)等，一些合成無機吸附劑也被應用于處理印染廢水,如含有SiO2 的復合氧化物、合成 Mg(OH)2吸附劑[4]。吸附法適合低濃度以及印染廢水的深度處理，具有投資小、方法簡便易行、成本較低的優點。目前，工業上主要采用活性炭吸附法，其性能優良，脫色效果較好。該法對去除水中溶解性有機物非常有效 ,但不能去除水中的膠體和疏水性染料，且活性炭再生困難，成本較高，在印染廢水處理中的應用有很大的局限性。研究表明，由于廢水中有機物的分子結構和種類多少不同，有機物在活性炭上存在競爭吸附[5] 。因此，應根據廢水水質狀況，特別是有機物相對分子質量的分布狀況，正確選擇活性炭炭種。粉煤灰因具有微孔多、表面積大的特點也被較多地應用于印染廢水的吸附脫色處理。但未經活化的粉煤灰其吸附量相當有限，因此對粉煤灰進行物理或化學改性以顯著提高其吸附能力，已成為科研工作者的熱門課題。岳欽艷等[6]采用了高分子絮凝劑PDMDAAC（聚二甲基二烯丙基氯化銨）對粉煤灰進行改性，并用來處理兩種模擬染料廢水，通過正交試驗，得到了最佳工藝參數。研究發現，在一定范圍內，隨著改性粉煤灰投量的增加則脫色效果增強，且脫色機理以吸附電中和為主。
1.2混凝法
主要有混凝沉淀法和混凝氣浮法?；炷ㄊ窃趶U水中加入絮凝劑，使污染物等膠粒凝聚成較大顆粒以便分離的方法。常用的絮凝劑主要有無機絮凝劑和有機絮凝劑。其中無機絮凝劑又包括無機混凝劑和無機高分子絮凝劑；有機絮凝劑又包括合成有機高分子絮凝劑、天然有機高分子絮凝劑和微生物絮凝劑。在廢水處理過程中，絮凝劑的選擇是關鍵，若絮凝劑選擇適當，可大大提高印染廢水脫色率、COD和BOD5去除率，同時也可增強被處理后廢水的可生化性，因此混凝法廣泛應用于高濃度印染廢水的組合處理工藝中。
無機混凝劑主要包括鋁鹽或鐵鹽，如硫酸鋁、氯化鋁、聚合硫酸鋁和聚合氯化鋁、明礬、三氯化鐵、硫酸亞鐵、聚合硫酸鐵和聚合氯化鐵等。無機混凝劑成本低，原料來源廣泛，但絮凝效果差、用量大，殘留的鋁離子易導致二次污染。現如今無機混凝劑正逐漸被無機高分子絮凝劑取代。
無機高分子絮凝劑主要有聚合鋁類絮凝劑、聚合鐵類絮凝劑和活性硅酸類絮凝劑以及復合絮凝劑四大類。聚合鋁類絮凝劑有聚合氯化鋁和硫酸鋁等。聚合鋁具有投藥量少，除污、脫色效果明顯等優點。聚合鐵類絮凝劑主要有聚硫酸鐵、聚氯化鐵、聚氯化硫酸鐵等。由于聚合鐵產品穩定性較差，故其在用量上不及聚合鋁。復合類混凝劑主要有復合鋁鐵鹽、復合硅酸鹽，以及在復合鋁鐵鹽基礎上再復合另外一種陽離子（如鈣、鎂、鋅等）或再添加一種陰離子（如磷酸根、硫酸根、氯離子等）。國外先后研制開發出聚合鋁鐵、鋁硅、硅鋁、硅鐵以及聚合鋁/鐵與活性致混物質等復合絮凝劑。近年來，復合絮凝劑的研制成為熱點。張毅等[7]研究了將FeSO4、MgSO4和PAM三種混凝劑按比例進行復合，并將所得復合混凝劑用于降解酸性大紅染料，結果表明：復合混凝劑的脫色效果明顯優于單一組分，表現出顯著的協同效應。
有機高分子絮凝劑是能夠發揮絮凝作用的天然或人工合成的有機高分子物質。國外已大量使用各種有機高分子絮凝劑進行水處理。目前使用的主要有天然高分子絮凝劑和人工合成有機高分子絮凝劑兩種。天然高分子絮凝劑主要包括木質素、殼聚糖、改性淀粉等。人工合成有機高分子絮凝劑有聚丙烯酰胺、聚二甲基二烯丙基氯化銨、聚丙烯腈―雙氰胺等，其中聚丙烯酰胺應用最多。
微生物絮凝劑是利用生物技術，通過微生物發酵抽提、精制而得到的一種新型、高效、廉價的水處理劑。具有易于固液分離而且形成沉淀物少、易被微生物降解、無毒、無害、無二次污染等優點。王莉[8]用生物絮凝劑普魯蘭處理印染廢水，證明在最佳絮凝條件3g/L普魯蘭、12g/L AlCl3 溶液、pH值6.5、混合時間30s、反應時間15min和沉淀時間40min下，印染廢水中CODcr去除率達81%。
無機高分子絮凝劑雖能除去廢水中大部分懸浮態染料、分散染料、硫化染料、氧化后的還原染料、偶合后的冰染料及水溶性染料中的分子量較大的直接染料，但卻難以除去水溶性染料中分子量小、不容易形成膠體的酸性染料、活性染料、金屬絡合染料的廢水及部分直接染料、陽離子染料廢水。另外單獨使用無機絮凝劑具有藥劑用量大，操作繁雜，污泥生成量大，處理費用高，脫色效果差的缺點，而有機高分子絮凝劑彌補了這些不足，不僅對酸性染料、活性染料等水溶性染料廢水具有很好的脫色性能，而且pH適應范圍廣。但是，單獨使用有機合成高分子絮凝劑對印染廢水幾乎無效，而且易產生有毒物質[9]，不利于進一步生化處理印染廢水。而天然高分子絮凝劑具有安全無毒、原料廣和可生物降解等優點，已經成為國內外科研工作者的研制熱點[10-12]，這種絮凝劑可單獨用來處理水質復雜的廢水，也可與其他處理方法組合使用，達到有效降解印染廢水的目的。
1.3膜分離技術
膜分離技術是利用特殊的薄膜對液體中的某些成分有選擇性地透過從而達到分離、凈化和處理的目的。自1950年W.Juda首次發表合成高分子離子交換膜以來，膜技術才開始應用到工業領域。作為一種新興且高效的分離、濃縮、提純及凈化技術，膜技術具有節能、無相變、設備簡單，操作方便、無二次污染等特點，而且能回收可再利用物質。應用于印染廢水處理的膜技術主要有反滲透、超濾和納濾。
反滲透是通過對溶液施加壓力，使溶劑透過反滲透膜而從溶液中分離出來。反滲透膜的應用已非常廣泛。自上世紀 70 年代開始J.J.Porter等[13]就將膜分離技術應用于印染廢水的處理。Tinghuis[14]曾報道了將13種酸性、堿性染料溶液用反滲透技術分離的效果。張鑫等[15]用反滲透膜技術對已達到排放要求的印染廢水進行深度處理后，回用水的各項指標均達到印染生產用水要求。
超濾是分離膜技術中應用最為廣泛的膜處理技術之一，是我國生產與應用最廣泛的膜品種，產值約占整個膜產業的25%以上。目前工業上常用的超濾膜器件主要有以下5種：中空纖維式、圓管式、螺旋卷式、板框式和毛細管式。王靜榮等[16]用兩級串聯的超濾卷式膜回收退漿廢水中的PVA漿料，其生產性試驗表明，在操作溫度為50℃～80℃和最大操作壓力0.6MPa的條件下，PVA回收率大于95%。鄒高輝[17]以聚砜(PSf)為膜材料通過正交試驗分析，得到最優工藝條件下聚砜超濾膜；在0.04 MPa的工作壓力下，超濾膜對印染廢水中COD的去除率為62%以上，對濁度的去除率達94%，對色度的去除率為84%以上。
納濾是20世紀80年代末發展起來的一種新型分離膜。它基于篩分效應和核電效應實現對物料的選擇性分離。其孔徑范圍在1nm～5 nm之間。Ismail Koyuncu[18]用DS5-DK型納濾膜處理染槽廢水(廢水中含活性黑5、活性橙16、活性藍19和NaCl)，結果表明，染料的截留率在99%以上，透過液無色；在NaCl濃度恒定時，通量隨染料濃度的增加而減小。郭豪[19]等用自制的納濾中空纖維復合膜，對曙紅、鉻黑T、羅丹明-B和甲基橙四種印染廢水進行處理試驗。結果表明，該納濾膜對染料有良好的截留作用，篩分效應和荷電效應在截留過程中起主導作用。
目前，膜分離技術在應用中存在著成本較高、易發生膜孔堵塞、使用壽命短等缺點，因此，還應在膜污染的機理及有效的清潔方法方面做進一步的研究。
2生物法
生物法是利用微生物酶來氧化或還原染料分子，破壞其不飽和鍵及發色基團，從而達到處理目的的一種印染廢水處理方法。生物法是目前國內外處理印染廢水常用的方法。常用的生物處理法主要用好氧生物法、厭氧生物法、厭氧-好氧組合法。
2.1好氧生物法
我國處理印染廢水的方法主要是好氧生物法，它主要分為活性污泥法和生物膜法。
活性污泥法在印染廢水中的應用最為普遍?；钚晕勰嘀饕撬蟹敝车拇罅课⑸锬鄢傻男躞w。對有機物具有很強的吸附和分解能力。活性污泥法具有可分解大量有機物、能去除部分色素、可調節pH值、運轉效率高等優點。
生物膜法是通過生長在填料如濾料、盤面等表面的生物膜來處理廢水的方法。常用的生物膜法主要根據廢水與生物膜接觸形式的不同，生物膜反應器可分為生物濾池、生物轉盤和生物接觸氧化等。生物膜法中生物接觸氧化法在印染廢水處理中應用較多，兼具活性污泥法與生物膜法兩種處理法的優點，其運行成本優于活性污泥法，對印染廢水的脫色作用較常規活性污泥法高[20]，具有容積負荷高、對水質水量的驟變適應能力強、處理能力高、處理效果穩定等優點[21]。
2.2厭氧生物法
厭氧生物處理較好氧生物處理應用范圍廣，不僅可以處理高濃度的印染廢水，還可用于中、低濃度的印染廢水，而且某些有機物如三苯甲烷基、著色劑蒽醌和某些偶氮染料只有在厭氧條件下才能被降解。但是，單一的厭氧處理運行周期比較長，而且出水水質往往很難達到排放標準。目前，厭氧生物處理應用較多的主要是其復合或改進工藝[22]。
2.3厭氧-好氧組合法
許多染料在好氧條件下屬于難降解物質，僅在厭氧條件下才能被不完全降解。厭氧-好氧組合工藝，能在一定程度上彌補好氧生物處理工藝的不足。厭氧-好氧工藝是在好氧處理前先進行厭氧處理，在兼性微生物的作用下，使印染廢水中大分子有機物分解成小分子，非溶解性有機物成溶解性物質，難生物降解物質轉化為生物降解物質。當有機物通過厭氧反應，降解成有機酸或小分子的溶解性物質后，再通過好氧處理予以徹底降解[23]。
隨著印染技術的進步，印染廢水中的有機物成分越來越復雜，且具有濃度高和難生化降解的特點。單一的生物處理工藝難以達到有效降解印染廢水中所有有機物的目的，因此，多將生物接觸法與其他物化處理工藝相結合。劉偉京[24]等人采用厭氧-好氧-混凝工藝處理難降解印染廢水中試研究，結果表明，該中試系統穩定運行70天，厭氧上流式水解池對CODcr的去除效果最明顯，去除率平均值為45.6%。A/O(PACT)池出水系統CODcr總去除率平均值為93.2 %。系統色度總去除率平均值為93.9 %。印染廢水中的有機物得到有效降解。
3化學法
3.1氧化法
化學氧化法針對性強，它是利用強氧化劑破壞有機物結構，使其發生斷鍵或者是氧化分解，形成分子量較小的有機物或無機物。目前研究和使用較多的有芬頓試劑氧化法、臭氧氧化法和氯氧化法。
芬頓試劑氧化法是H2O2與Fe2+反應產生強氧化性游離基HO+，HO+可與廢水中的有機物作用，使染料分子斷鍵而脫色。芬頓試劑中用到的Fe2SO4和H2O2都是常見的廉價原料，而且Fe2+又有混凝作用，因此芬頓法處理廢水具有巨大的應用和研究價值。近幾十年來芬頓氧化法派生出許多分支，如UV/Fenton法、UV/H2O2法、鐵屑/H2O2法和電Fenton法等。
臭氧氧化法在廢水脫色及深度處理中得到廣泛應用。影響臭氧氧化的主要因素有水溫、pH值、懸浮物濃度、臭氧濃度、臭氧投加量、接觸時間和剩余臭氧等。王宏洋[25]等人研究了用臭氧深度處理印染廢水二級出水，結果表明：當比臭氧消耗量為6.5 mg/mg時，在400 nm處，出水的吸光度減少達90%以上，254 nm處減少達85%。近幾年的研究通過活潑的氫氧自由基(?OH)與有機物反應，使染料的發色基團中的不飽和鍵斷裂，生成分子量小，無色的有機酸、醛等，達到脫色和降解有機物的目的。目前較實用的臭氧高級氧化技術[26]有：臭氧/紫外光技術、臭氧/過氧化氫技術和臭氧/活性炭技術。
氯氧化法是利用廢水中的顯色有機物易被氧化的特性，應用氯或其化合物作為氧化劑，使染料分子中發色基團的不飽和鍵斷開，達到脫色的目的。
3.2電氧化法
研究表明，電化學技術是處理色度、COD、BOD和TSS的有效方法。電化學法處理廢水的原理可分為如下幾類:電絮凝法、電氣浮法、電氧化法以及微電解法。電解對處理含酸性染料的印染廢水的處理效果較好，脫色率為50%～70%，但對顏色深、CODcr高的廢水處理效果較差。對染料的電化學性能研究表明，在電解處理時，各類染料CODcr去除率的大小順序為:硫化染料、還原染料>酸性染料、活性染料>中性染料、直接染料>陽離子染料。
王寶宗[27]等采用內電解法對印染廢水進行深度處理試驗，結果表明:當pH值維持在4左右，反應時間控制在16 min左右時，出水投加Ca(OH)2約2 g/L混凝沉淀，則廢水的色度去除率可達87.5%，COD的去除率也可達到50%～80%，處理后的出水完全達到GB 8978―1996《污水綜合排放標準》一級標準的要求。
3.3光催化氧化法
自從Fujishima A[28]等提出光催化理論之后，光催化技術已經引起了化學、環境科學和材料學界的廣泛重視。機理為催化劑在光的照射下吸收光能，當其吸收的光能高于其禁帶寬度的能量時，催化劑就會被激發產生自由電子和空穴，空穴與水、電子和溶解氧反應，分別產生具強氧化性的?OH自由基和O2-，因而促進了有機物的降解。光催化氧化技術能有效地破壞許多結構穩定的生物難降解的有機污染物，具有節能高效、污染物降解徹底、降解速度快、無二次污染等優點。
TiO2、ZnO、Fe2O3、CdS、ZnS、Cu2O等半導體催化劑均具光催化活性，但大多易發生光陰極腐蝕，不適于凈化水體；而銳鈦型TiO2因氧化能力強、催化活性高和性質穩定、無毒、抗化學和光腐蝕等優點，為研究者所青睞。然而TiO2光催化材料也存在缺點：①TiO2的禁帶寬度為3.2 eV，僅受占太陽光5%的紫外光激發；②催化劑的光生電子和空穴易復合；③納米TiO2粉體易團聚、難回收；極大地降低了其實際應用價值。為此，對TiO2的改性和負載技術進行深入研究，以實現其工業化應用是研究者的工作重點。目前，對TiO2催化劑的改性方法主要為金屬離子摻雜、非金屬元素摻雜、半導體復合、貴金屬沉積和染料敏化等[29-35]等。
馮麗娜等[36]采用TiO2/活性炭光催化劑對印染廢水的生化處理出水進行深度處理，結果表明，催化劑負載次數為4次，光照時間30 min，催化劑投加量為3 g時，處理效果最佳，出水COD達到50 mg/L，色度為2，滿足印染行業回用水的標準。
本項目組在陜西省自然基金項目、中國紡織工業協會科技指導性項目等支助下，研究制備出氮摻雜納米TiO2光催化劑，該催化劑對紫外光和可見光均有較強吸收，其吸收帶邊達618 nm；在紫光和模擬太陽光照射下，該光催化劑對甲基橙染料水的降解率分別達87.6%和78%。采用浸漬法將氮摻雜納米TiO2與聚丙烯腈基活性炭纖維（PAN-ACF）有效復合，研究制備出吸附與可見光催化協同作用凈化印染廢水的復合材料；在紫光和模擬太陽光照射下，該材料對甲基橙染料水的降解率分別達95%和92.5%。
4結語
在諸多印染廢水處理技術中，吸附與可見光催化氧化協同作用技術，因其可有效利用太陽能、對污染物降解快速徹底、無二次污染、適合印染廢水的深度處理等優點，將成為印染廢水凈化技術研究發展的新方向。但由于染料體系的復雜性和測試方法的局限性，以及光催化劑在吸附載體上的負載牢度等問題，吸附與光催化協同作用技術在印染廢水凈化中的應用研究尚未展開，今后仍需進行深入系統的研究，使其在印染廢水深度處理領域得到廣泛應用。
參考文獻：
[1]戴日成,張統,郭茜,等.印染廢水水質特征及處理技術綜述[J].給水排水,2000，26(10): 33-37.
[2]李家珍.染料、染色工業廢水處理[M].北京:化學工業出版社,1997:74.
[3]韓月,盧徐杰,陳方雨,等.印染廢水處理技術現狀研究[J].工業安全與環保,2008, 34(7) :12-14.
[4]劉梅紅.印染廢水處理技術研究進展[J].紡織學報,2007,28（1）：116-119.
[5]金偉,李懷正,范瑾初.粉末活性炭吸附技術應用的關鍵問題[J].給水排水, 2001,27(10):11-12.
[6]岳欽艷,曹先艷,高寶玉,等.PDMDAAC改性粉煤灰的制備及其脫色效果研究[J].中國給水排水,2007, 23(13):106-108.
[7]張毅,王偉,朱偉,等.復合混凝劑處理模擬酸性大紅染料廢水的研究[J].安全與環境學報,2007, 7(3):40-43.
[8]王莉.生物絮凝劑(普魯蘭)處理印染廢水的研究[J].安徽農業科學,2008,36（5）：1972-1973.
[9]LI Hengda, WANG Yuemei, LI Lei. Trace element aluminum and health[J]. World Elemental Medicine,2006,13(2):28-31.
[10] Aly Sayed Aly, Byong Dae Jeon, Yun Heum Park. Preparation and evaluation of the chitin derivatives for wastewater treatments[J]. Jourmal of Applied Polymer Science,1997,65(10):1939-1946.
[11]許映軍,吉云秀,丁永生,等.新型天然有機高分子陽離子改性絮凝劑的制備研究[J].安全與環境學報,2004,4(3):55-57.
[12]馬永梅.陽離子淀粉絮凝劑在印染廢水處理中的應用研究[J].山東化工,2005,34(1):1-2.
[13]Porer J J, Brandon C. Zero discharge as exemplified by textile dyeing and finishing[J].Chemtech,1976,(6):402-407.
[14] LIU Tinghui,Matsuura T, Sourirajon S. Effect Of membrane materials and average pore sizes On reverse osmosis separation Of dyes[J]. Industrial & Engineering Chemistry, Product Research and Development, 1983,22(1):77-85.
[15]張鑫,曹映文.印染廢水反滲透膜處理及回用技術[J].印染,2008,34(14): 36-38.
[16]王靜榮,李書申.超濾法回收PVA并回用于生產的放大實驗[J].環境化學, 1993,12(6):484-489.
[17]鄒高輝.聚礬膜的制備及在印染廢水中的應用[D].上海:東華大學.2007.
[18]Ismail Koyuncu．Reactive dye removal in dye/salt mixtures by nanofiltration membranes containing vinylsulphone dyes effects of feed concentration and cross folw velocity[J]. Desalination,2002, 143(3): 243-253.
[19]郭豪,宋淑艷,張宇峰,等.納濾膜技術在印染廢水中的應用研究[J].天津工業大學學報,2007,26(6):28-31.
[20]陳群燕,鐘衛國.AB生化法在印染廢水處理中的應用[J].水處理技術,2003, 29(4):236-238 .
[21]彭曉平.生物接觸氧化法處理印染廢水探討[J].湖南有色金屬,2005,21(4):30-32.
[22]尤雋,任洪強,嚴永紅.厭氧/缺氧/好氧工藝處理印染廢水[J].中國給水排水,2007,23(18):63-64.
[23]李雅婕,王平.生物技術在印染廢水處理工藝中的應用[J].工業水處理,2006,26(5):14-17.
[24]劉偉京,許明,吳海鎖,等.厭氧-好氧-混凝工藝處理印染廢水中試研究[J].環境科學研究,2009,22(4):478-483.
[25]王宏洋,管運濤,水野忠雄,等.臭氧氧化法深度處理印染廢水二級出水[J].化工環保,2009,29(6) :530-533.
[26]鄭廣宏,于蕾,夏邦天,等.臭氧技術處理印染廢水研究進展[J].工業用水與廢水,2009,40(2):6-10.
[27]王寶宗,景有海,尚文健.采用內電解法對印染廢水進行深度處理[J].環境工程,2009,27:191-193.
[28]Fujishima A,Honda K. Electrochemical photolysis of water at a semiconductor electrode[J].Nature,1972,238:37-38.
[29]任成軍,鐘本和,陳國強,等．銅離子摻雜對二氧化鈦薄膜光催化性能的影響[J].硅酸鹽學報,2006, 34(1):39-43.
[30]石建穩,鄭經堂,胡燕,等．La摻雜納米TiO2的制備及光催化性能研究[J].工業催化,2007, 15(1):50-52.
[31] 李勇,郭曉玲,王向東,等.氮摻雜納米TiO2可見光催化材料的研究進展[J]. 印染助劑, 2010, 4 (27): 7-11.
[32] PENG Feng, CAI Lingfeng, HUANG Lei,et al．Preparation of nitrogen-doped titanium dioxide with visible-light photocatalytic activity using a facile hydrothermal method[J]．Journal ofPhysics and Chemistry of Solids,2008, 69(7):1657-1664.
[33] LI X Z, LI F B, YANG C L,et al．Photocatalytic activity of WOx-TiO2 under visible light irradiation[J].Journal of Photochemistry and Photobiology A：Chemistry,2001,141(2-3)：209-217.
[34] ZhONG Liangshu, HU Jinsong, CUI Zhimin,et al．In-Situ Loading of Noble Metal Nanoparticles on Hydroxyl-Group-Rich Titania Precursor and Their Catalytic Applications[J]．Chemistry of Materials,2007, 19(18):4557-4562.
[35] Bae E Y, Choi W Y．Highly enhanced photo reductive degradation of perchlorinated compounds on dye-sensitized metal/TiO2 under visible light[J]．Environ.Sci.Technol.2003,37（1）：147-152.
天然高分子改性材料及應用范文5
一、高職學生學習《建筑材料》課程應達到的能力目標
通過大量的企業調研，高職學生通過《建筑材料》課程的學習，要達到以下能力目標：（1）專業能力：①能夠根據材料需求量計劃完成采購任務；②能夠完成常用建筑材料的取樣及檢驗，并編寫實驗報告；③能夠正確完成混凝土、建筑砂漿配合比計算；④能夠合理地選擇和使用相關的建筑材料；⑤具有對各種新型材料能較快的熟悉和掌握其技術性能和技術標準，并用于工程實踐的能力。（2）方法能力：①能夠了解建筑材料市場行情和供求情況；②能夠收集新材料信息熟悉檔案管理；③較強的邏輯思維能力。（3）社會能力：①具有良好的思想政治素質、行為規范和職業道德；②具備團隊合作能力；③具有較強的口頭與局面表達能力。
二、《建筑材料》課程改革新思路
根據上述的各項能力目標，本文按照工程項目進行的先后順序：基礎工程――主體工程――砌體工程――屋面工程――裝飾裝修工程，將建筑材料分成四個大塊，即主體材料、砌體材料、防水材料和裝飾材料。主體材料主要包括混凝土和鋼筋。砌體材料主要包括磚、砌塊、砂漿、石材。防水材料主要成分是瀝青。裝飾材料主要是陶瓷制品、玻璃制品、石材、塑料及木材。具體課程設計見圖1。
根據圖1的設計，將建筑材料分成四個大塊，即主體材料、砌體材料、防水材料和裝飾材料后，基本涵蓋了常用材料。每一個大塊的學習都分為四步來完成，即理論部分――試驗部分――應用案例――擴展。接下來將對每個大塊詳細介紹。
主體材料部分主要是混凝土和鋼筋?；炷潦怯伤?、砂、石、水、摻合料及外加劑組成。（一）理論部分。抓住材料的組成――性質――應用這條主線進行敘述，突出“夠用為度”。水泥部分主要內容包括水泥的生產、組成材料、水化硬化、技術性質等。砂石部分主要內容包括種類、物理性質、技術要求、堿骨料反應、顆粒級配。水部分根據《混凝土用水標準》來講解。摻合料部分主要包括粉煤灰、礦渣、火山灰質。外加劑部分主要講解減水劑、早強劑、緩凝劑、速凝劑、防凍劑、泵送劑等。在介紹混凝土五種組成材料之后，對混凝土的技術性質、配合比設計、耐久性進行介紹。鋼筋部分主要內容包括分類、力學性能、工藝性能、腐蝕與防止。（二）試驗部分主要包括：（1）水泥的相關試驗，即水泥的細度、標準稠度用水量、凝結時間、安定性、膠砂強度；（2）砂石試驗，即表觀密度、堆積密度、含水率、篩分析試驗；（3）混凝土的相關試驗，即抗壓試驗、強度試驗、配合比試驗；（4）鋼筋相關試驗，即拉伸試驗、冷彎試驗。（三）應用案例部分，結合實際混凝土工程、鋼筋工程常出現的質量問題進行分析。（四）擴展部分，主要是對知識的擴充，讓學生了解前沿的知識，培養學生創新思維。該部分以討論課的形式進行。主體材料中可以討論袋裝水泥和散裝水泥的優缺點、輕骨料混凝土的應用及新型鋼筋等問題。
砌體材料主要包括磚、砌塊、砂漿及石材。（一）理論部分。主要包括磚和砌塊的分類、技術性質及應用。（二）試驗部分。主要包括磚和砌塊的抗壓強度測定及砂漿試驗，即稠度、沉入度、分層度、抗壓強度。（三）應用案例部分。結合實際砌體工程常出現的裂縫問題進行分析。（四）擴展部分。就如今環保節能的砌體材料進行討論，讓學生了解材料的發展趨勢。
防水材料根據成分可以分為天然高分子材料、高聚物改性瀝青材料、合成高分子防水材料等，這些材料大部分以瀝青為主要成分。（一）理論部分。主要包括瀝青的分類、技術性質及應用。（二）試驗部分。包括（1）石油瀝青針入度、延度、軟化點測定；（2）SBS卷材的拉力試驗、不透水試驗、耐熱度試驗。（三）應用案例部分。應結合實際防水工程中常出現的滲漏問題選擇案例。（四）擴展部分?？梢跃蛯π滦头浪牧线M行討論。
裝飾材料包括很多種，可以大致分為陶瓷、石材、玻璃、塑料及木材。（一）理論部分。主要是分類、技術性質及應用。（二）試驗部分。包括：（1）陶瓷制品的吸水率、抗凍性；（2）石材的彎曲度、耐凍性。（三）應用案例部分。結合實際裝飾工程中常出現的質量問題選擇案例。（四）擴展部分。就如何選擇裝飾材料分組進行討論。
三、新課程設計模式下的教學效果分析
按圖1的課程設計，每一大塊的內容都分成理論部分、試驗部分、應用案例部分及擴展部分。每個部分培養學生各方面的能力，具體見表1。
天然高分子改性材料及應用范文6
關鍵詞 Fe3O4 磁性納米粒子；制備；表面修飾
中圖分類號 TB383；O643 文獻標識碼 A 文章編號 1000-2537（2016）03-0046-10
Abstract The biocompatibility， ease of surface modification， and excellence of magnetic properties make Fe3O4 magnetic nanoparticles very promising materials for diverse applications. In this review five main chemical synthesis approaches， sol-gel method， co-precipitation method， high-temperature decomposition method， micro emulsions method， and solvothermal method， were described. In addition， surface modification strategies by inorganic materials， organic functional molecules and polymers were also presented.
Key words Fe3O4 magnetic nanoparticles； synthesis； surface modification
磁性納米材料在光、電、熱、磁、敏感特性等方面表現出不同于常規材料的特性[1]，近年來已應用于磁流體[2]、催化劑[3]、生物工程和生物醫學[4]、磁共振成像[5-6]、磁記錄材料[7]和環境保護[8-9]等眾多領域.Fe3O4磁性納米粒子具有超順磁性、小尺寸效應、表面效應、量子隧道效應等優良特性[10].1925年Welo和Baudisch首次利用化學共沉淀法[11]制備了Fe3O4磁性納米粒子，隨后熱分解法、微乳液法、水熱合成法和溶膠-凝膠法等不同的制備方法也相繼出現.制備粒徑小且分布窄、磁性優良、表面性能穩定和生物相容性好的磁性納米Fe3O4是目前研究主要目標.
1 Fe3O4磁性納米粒子的制備
磁性納米Fe3O4的性能因制備方法不同而各異，目前磁性納米Fe3O4制備方法有物理法、微生物法和化學法.
磁性納米Fe3O4的物理制備方法主要包括蒸發冷凝法和物理氣相沉積法.蒸發冷凝法是運用激光加熱、微波輻射、真空蒸發等方法使原料氣化或形成等離子體，產物經驟冷、分離得到超細粒子.如通過激光誘導Fe（CO）5氣相熱解可制備Fe基納米粒子[12].該方法所制備的粒子純度高、結晶組織好、粒度分布均勻且可控，但其技術難度大，對設備的結構及材質要求高.物理氣相沉積法廣泛應用于納米薄膜的制備，制備過程中薄膜沉積條件的控制非常重要，并以采用高濺射氣壓和低濺射過程為佳，可獲得納米結構的薄膜[13-14].
利用微生物Fe（Ⅲ）還原菌：厭氧桿菌屬（如Thermoanaerobacter ethanolicus strain TOR 39）和希瓦氏菌屬（如Shewanella loihica strain PV 4）在厭氧條件下可制備Fe3O4納米粒子[15].微生物法制備Fe3O4納米粒子，產量高，重現性好，成本低及能耗低.雖然微生物法制備的磁性納米粒子表現出明顯的優勢，尤其在生物相容性方面，但該方法的缺點是細菌培養困難，粒子提取過程比較繁瑣，所得粒子的粒徑可控范圍也比較受限制.
物理法和微生物法制備Fe3O4磁性納米材料對設備的高要求和操作過程的繁瑣限制了其應用，目前磁性Fe3O4納米粒子的制備主要依賴于化學方法，大致包括： 溶膠-凝膠法、化學共沉淀法、高溫分解法、微乳液法、水熱法、流體注射法、電化學法和超臨界流體法.本文簡要介紹較常見的幾種化學方法.
1.1 溶膠-凝膠法
溶膠-凝膠法又稱化學溶液沉積法.在制備過程中，金屬前體懸浮在多元醇溶液中，在加熱攪拌下形成納米粒子（NP），并緩慢變成溶解狀態，形成中間體，然后分解形成金屬晶核，進而生長為NP，NP表面原位包覆著具有親水性的醇配體，使納米粒子很容易地分散到水介質及其他極性溶劑中.在合成過程中表面活性劑的加入可以適當控制晶體的成核和生長，改變NP的表面形貌和表面電荷.溶膠-凝膠法采用金屬醇鹽作為原料，成本偏高，且凝膠化過程慢，合成周期長，還需高溫煅燒，合成的粒徑在亞微米尺度[16].
1.2 化學共沉淀法
水溶液中的化學共沉淀法是最簡單有效的化學合成Fe3O4磁性納米粒子的途徑.該方法以NH3?H2O或NaOH為沉淀劑，加入到一定計量比的Fe3+和Fe2+金屬鹽溶液中，高速攪拌進行沉淀反應，析出不溶性的氫氧化物和水合氧化物，洗滌并脫水得到所需的磁性納米粒子.其反應式是：
Fe2++ 2Fe3+ + 8OH-Fe3O4 +4H2O
利用該方法制備Fe3O4磁性納米粒子的過程中，離子濃度、pH值、鹽的種類（如高氯酸鹽、氯化物、硫酸鹽和硝酸鹽等）、溫度、堿的特性和濃度、表面活性劑等對合成的Fe3O4磁性粒子的大小、磁響應性和表面特性都有影響[17-18].共沉淀法合成的納米粒子粒徑小，表面能高，易團聚，難以達到單分散狀態，需進行表面修飾提高納米粒子的分散性.共沉淀法得到的Fe3O4納米粒子表面吸附了大量的―OH，可以通過與Si―OH或―COOH等官能團反應形成Fe―O―Si或者Fe―O―C實現磁性納米粒子的表面修飾和功能化.
1.3 高溫分解法
高溫分解法是通過在高沸點溶劑中加熱分解有機金屬化合物來制備納米粒子的方法.涂志江等采用高溫熱分解無毒的乙酰丙酮鐵（Fe（acac）3），以聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮為修飾劑，制備了水溶液中分散性好的磁性Fe3O4納米粒子.高溫分解法制得的納米顆粒結晶度高、粒徑分布較窄，粒徑大小可控[19].
1.4 微乳液法
微乳液法利用兩種互補相溶的溶劑，在表面活性劑的作用下形成均勻的微乳液，使納米顆粒的成核、生長等過程局限在一個微小的液滴內，在形成納米顆粒的同時避免了顆粒之間的進一步團聚.微乳液法制備Fe3O4磁性納米粒子的過程中，表面活性劑種類和用量和兩種互補溶劑的種類和組成等對合成的Fe3O4磁性粒子的尺寸和形貌都有影響.Okoli等采用微乳液法制備了超順磁性和粒徑范圍在2～10 nm的磁性Fe3O4納米粒子[20].Hao等采用聚乙二醇辛基苯基醚為表面活性劑，用反相微乳法合成具有尖晶石結構、粒徑大小平均為15 nm的超順磁性Fe3O4納米粒子[21].微乳液法一次合成制備的納米粒子產量低，粒子的分離純化過程復雜，且水溶性差.
1.5 水熱合成法
水熱合成法是指在密閉體系中，以水為溶劑，在高溫（高于200 ℃ ）和高壓（高于137.9 MPa）下制備Fe3O4納米粒子的方法 [22].通過優化水熱合成法的實驗條件，如反應溫度和時間、反應物的濃度和化學計量比、溶劑特性和加入晶種劑等，可以控制納米粒子的尺寸和形貌.Hou等以（CH2）6N4和FeCl3為原料，在高壓釜內進行水熱反應，制備出立方狀的氧化鐵顆粒[23].在水熱反應中，粉體經歷了溶解-結晶的過程，制得的納米晶體發育較為完整，分布范圍寬，粒徑小，團聚程度低，且不需要高溫煅燒與處理.但由于反應在較高溫度和壓力下進行，所以對設備的要求較高.
Fe3O4磁性納米粒子由于比表面能高易發生團聚，導致粒子尺寸不均勻； 且的Fe3O4易被氧化，磁性能降低.通過化學或物理作用將無機材料、有機官能團（如―COOH，―NH2，―SH等）及生物大分子等在粒子表面進行包裹或修飾能避免Fe3O4的氧化并保持磁性能、提高膠體和粒子的穩定性和增加其水分散性，還能調節并豐富粒子各種性能，對粒子進行功能化，獲得多功能磁性納米粒子，拓寬其應用范圍.表面修飾后的磁性納米粒子兼具無機納米粒子的磁響應性和表面修飾劑的化學物理特性[24-25].磁性納米粒子表面修飾的方法根據制備工藝常分為原位反應法和后處理表面改性法.原位反應法指的是在納米材料制備的反應過程中直接引入包覆分子；而后處理表面改性法是先制備出納米顆粒，再將其分散在表面活性劑或聚合物中進行包覆反應.
2 Fe3O4磁性納米粒子表面修飾
Fe3O4磁性納米粒子表面修飾按修飾材料的種類不同可分為三類：無機材料修飾，主要包括活性炭、碳納米管、石墨烯、硅膠、金屬氧化物等無機材料，通過物理或化學方法與Fe3O4磁性納米粒子結合；有機功能分子修飾，通過特異性化學反應如偶聯、絡合、酯化或?；磻扰c納米粒子鏈接的有機功能分子；高分子聚合物修飾，包括天然高分子聚合物如殼聚糖、明膠、纖維素、淀粉和蛋白等，人工合成高分子聚合物修飾，如聚苯乙烯、聚丙烯酸、聚酰胺類、聚苯胺等.
2.1 無機材料/Fe3O4磁性納米復合材料
2.1.1 Fe3O4/碳磁性納米復合物 碳有多種單質形式，有比表面積大、化學穩定性高和表面可負載其他功能基團的優勢.活性炭、石墨烯和碳納米管等材料與Fe3O4復合物常用于分離、催化、電子、材料和生物醫藥等領域[26-27].Mahmoud等在活性炭（AC）表面修飾Fe3O4磁性納米粒子，然后負載上酵母酶（BY）（圖1），利用磁性固相萃取的方法從水溶液中分離Hg（II），測定了該材料在250～800 μmol/g范圍內對Hg（II）的吸附能力和吸附最大值，顯示其分離效率達到92.4%[28].
Stoffelbach通過自由基聚合將羧基嫁接到多壁碳納米管上（CNTs），并通過碳納米管上的羧基與Fe3O4磁性納米粒子表面的羥基形成酯鍵，將Fe3O4磁性納米粒子負載到碳納米管上得到 CNTs/Fe3O4磁性納米復合物，該復合物可作催化劑的載體（如圖2a）[29]， He等將Pt附著在通過酯鍵結合的CNTs/Fe3O4磁性納米復合物上，并作為催化劑在還原4-硝基苯酚的反應中循環使用（如圖2b）[30].經過硝酸/硫酸酸化的碳納米管可以在Fe3O4磁性納米粒子的制備中通過原位合成得到碳納米管與Fe3O4磁性納米粒子的復合物（如圖2c）[31]，也可與已成型的的Fe3O4磁性納米粒子通過酯化反應得到.Sadeg等將經過硝酸/硫酸酸化的碳納米管與直徑為約6 nm的Fe3O4磁性納米粒子通過酯化反應得到直徑約50 nm長度為500～2 000 nm的磁性碳納米管（如圖2d） [32].碳納米管不僅可以通過共價鍵和Fe3O4磁性納米粒子鍵合，也可以通過物理作用結合.Korneva 等將直徑約10 nm的Fe3O4磁性納米粒子通過填充制得直徑約300 nm的磁性碳納米管（如圖2e）[33].
He用正硅酸乙酯（TEOS）和3-氨丙基三乙氧基硅烷（APTES）在Fe3O4磁性納米粒子表面包裹硅并引入氨基，然后與石墨烯（GO）表面被N-羥基丁二酰亞胺（NHS）活化的羧基反應，通過形成的酰胺鍵將Fe3O4磁性納米粒子和石墨烯結合起來，得到G-Fe3O4磁性復合材料（如圖3a）[34]. Zhang等用類似的方法制備了磁性石墨烯復合材料，將內消旋-2，3-二巰基丁二酸（DMSA）修飾的Fe3O4磁性納米粒子，與表面嫁接有聚乙烯亞胺（PEI）的石墨烯（rGO），通過形成共價酰胺鍵得到DMSA@Fe3O4-rGO復合材料（如圖3b）.該磁性納米復合材料中不僅尺寸、粒度分布和粒子形態可控，并能有效吸附環境中化學污染物如抗生素-四環素等 [35].Li等通過氨基功能化的磁性納米粒子與硝酸酸化的石墨烯間的共價結合（如圖3c），制備了Fe3O4@SiO2-G的磁性納米粒子復合物，該復合物對鉻離子有很好的吸附作用[36].Han等通過靜電和氫鍵作用將Fe3O4磁性納米粒子附著在石墨烯上，然后利用聚多巴胺對復合材料進行功能化，該多巴胺功能化的納米材料對亞甲基藍的吸附容量達到358 mg/g （如圖3d）[37].
2.1.2 貴金屬氧化物與Fe3O4磁性納米復合物 由于Fe3O4與貴金屬之間相容性較差，很難制備出單分散、透光性好且有磁響應的納米復合顆粒.為了提高顆粒的透光性、分散性，通常在磁芯與貴金屬之間插入介質層（如SiO2或C等），得到磁芯@介質層@貴金屬三組分核殼復合顆粒.目前的研究主要集中在Au，Cd，Al等金屬與Fe3O4磁性納米復合物的制備和應用方面.
金由于其反應活性較低，可被含巰基的化學或生物試劑修飾，是一種理想的包裹材料.裴飛飛等先利用熱分解法再用反相微乳法制備Fe3O4@SiO2納米粒子，最后利用表面修飾的氨基還原性，獲得Fe3O4@SiO2/Au核殼復合納米顆粒 [38].
張禮松等采用表面有氨基修飾的Fe3O4磁性納米粒子與表面巰基乙酸修飾的CdTe量子，通過形成酰胺鍵將CdTe量子點共價結合到Fe3O4磁性微球表面，制備出分散性好、熒光效率高的Fe3O4@SiO2@CdTe磁性熒光雙功能微球（如圖4）[39].Di Corato等在磁性納米粒子表面同時修飾兩親聚合物和量子點（CdSe/ZnS），再用葉酸分子進行表面功能化，通過控制熒光量子點和磁性納米粒子的配比來控制發光，并應用于癌細胞成像和臨床治療研究中[40].
Li等將通過溶解熱反應法制備的Fe3O4微球與葡萄糖反應得到Fe3O4@C磁性微球，然后Fe3O4@C磁性微球再與異丙醇鋁作用處理后得到了Fe3O4@Al2O3核殼結構的磁性微球.該磁性微球磁性良好可進行磁分離，且其Al2O3外殼對磷酸肽有高的捕獲能力，能從標準酪蛋白磷酸肽和卵白蛋白的胰蛋白酶消化液中選擇性地富集磷酸肽（如圖5）[41].
2.2 有機官能團修飾Fe3O4磁性納米粒子
有機小分子通過特異化學反應如硅烷化偶聯反應、絡合反應、酯化反應等將有機配體修飾到Fe3O4磁性納米粒子表面，制得表面不同功能基團修飾的磁性納米復合材料.
2.2.1 硅烷偶聯劑對Fe3O4磁性納米粒子的表面修飾 小分子硅烷偶聯劑含有不同的功能集團，其通式為RSiX3，R代表氨基、巰基、乙烯基、環氧基和氰基等，X代表能夠發生水解的烷氧基如甲氧基和乙氧基等.硅烷偶聯劑修飾后的磁性納米粒子表面可帶有羥基、氨基、羧基和巰基等多種有機功能基團，可以防止或減少粒子間團聚，增加粒子的穩定性和分散性.硅烷偶聯劑首先水解成硅醇，再與Fe3O4納米粒子表面的羥基發生縮合反應而形成Fe-O-Si鍵，硅醇的另外兩個Si-OH同樣可能與相鄰硅烷分子的Si-OH發生交聯縮合反應（如圖6a）.Fe3O4納米粒子表面包覆SiO2的厚度也可通過控制n（TEOS）與n（Fe3O4）的比例來實現.Liu等用氨基硅烷試劑APTES與Fe3O4磁性納米粒子反應得到氨基官能化的磁性粒子，再通過2-溴代異丁酰溴與氨基反生酰胺化反應，最后通過自由基聚合法制備了熒光磁性納米粒子，該粒子可應用于磁共振成像研究（如圖6b） [42].Eguílaz等將APTES與Fe3O4磁性納米粒子反應得到含氨基的磁性納米粒子，再通過戊二醛作為交聯劑，將磁性納米粒子與聚合物修飾的碳納米管鍵合，制備得到的磁性納米粒子碳納米管復合物已成功應用到生物傳感器設計中（如圖6c）[43].靳艷艷等利用高碘酸鈉氧化磁性納米粒子表面附著的油酸穩定的高溫熱解得到磁性納米粒子， 簡便快捷地制備了單分散羧基功能化的Fe3O4磁性納米粒子，該粒子分散性好，粒徑均一，約12 nm [44].Kohler等先通過APTES在Fe3O4納米粒子表面修飾氨基，再利用抗腫瘤藥物――氨甲葉酸（MTX）的端羧基與納米粒子表面氨基形成酰胺基，將MTX引入到納米粒子表面，合成了負載抗腫瘤藥物的靶向傳輸載體（如圖6d） [45].Patil等合成了超順磁Fe3O4@SiO2復合粒子，再將其表面用氨基硅烷試劑修飾，連接一個含有二硫鍵的雙N-羥基琥珀酰亞胺酯（NHS），用來分離和富集含氨基的肽或者蛋白[46] （如圖6e）.
2.2.2 表面絡合劑對Fe3O4磁性納米粒子的表面修飾 表面絡合劑可與金屬離子形成絡合離子，對磁性納米粒子進行改性并使粒子具有螯合性能.姜煒等利用絡合劑二乙基三胺五乙酸（DTPA）對Fe3O4磁性納米粒子進行表面化學修飾，制備出了具有表面螯合性能的磁性納米Fe3O4/DTPA復合粒子[47]，該復合粒子能對Cu2+，Mg2+等多種金屬離子具有螯合性能.
2.3 高分子聚合物/Fe3O4磁性納米復合物
高分子聚合物修飾的Fe3O4磁性納米粒子是具有特殊核殼結構的復合納米材料，兼具聚合物的表面功能性和Fe3O4磁核的磁響應性特點，在蛋白分離、藥物靶向、細胞優化等生化領域得到廣泛應用.
2.3.1 天然高分子聚合物對Fe3O4磁性納米粒子的表面修飾 聚糖、蛋白或多肽是天然高分子聚合物，廣泛存在于自然界中.聚糖的良好的生物相容性、微生物可降解性或血液相容性，蛋白或多肽具有化學性能穩定、無毒、無抗原性等特點，以及分子鏈上豐富的易被化學修飾的羥基、氨基或羧基的存在，使聚糖和蛋白或多肽廣泛應用到磁性納米粒子表面的修飾中.
Dung等通過懸浮交聯法，以戊二醛為交聯劑，制備得到殼聚糖修飾的Fe3O4磁性納米粒子[48].Neda用提拉鍍膜法將一定濃度有氨基修飾的纖維素溶液加入到Fe3O4磁性納米粒子水溶液中，制得磁性納米復合物，該復合物可作功能化生物材料應用在藥物傳遞、腫瘤治療和酶工程等領域[49].
白蛋白化學性能穩定、無毒和無抗原性，在組織中易于分布并可富集于腫瘤部位，是一種理想的藥物載體材料.Iwaki等通過共價結合將表面氨基修飾的Fe3O4磁性納米粒子，與人類血清蛋白（HSA）鍵合，得到HSA@Fe3O4磁性納米粒子.該粒子通過HSA與藥物之間的特異性結合作用能從人類尿液和血清中高效捕獲小分子藥物，且可直接通過質譜對被捕獲的小分子藥物進行分析鑒定[50].
2.3.2 人工合成高分子聚合物對Fe3O4磁性納米粒子的表面修飾 人工合成高分子如聚乙二醇、聚乙烯醇、聚（N-異丙基丙烯酰胺）和多肽聚合物可通過氫鍵結合在Fe3O4磁性納米粒子表面，也可通過化學鍵鍵合在磁性納米粒子表面.人工合成高分子可通過偶聯接枝讓官能團化納米粒子與高分子直接反應進行鍵合；可在引發劑作用下直接在納米顆粒表面聚合生長接枝；也可聚合與表面接枝同步進行.人工合成高分子在磁性納米粒子的表面改性，可通過粒子表面聚合物的分子量來優化材料的功能.
Euliss等利用賴氨酸和天冬氨酸的共聚物對磁性納米粒子進行表面修飾，得到了磁性納米膠團，提高了納米粒子的穩定性和生物相容性[51].方偉軍等通過聚合的方法成功合成以磁性Fe3O4納米粒子為核以聚苯乙烯-馬來酸酐為殼富集有Ni-氨三乙酸的復合微球，這種微球具有優良的磁響應性和分散性，對多聚組氨酸融合蛋白有選擇性吸附且吸附能力大大增加[52] .Yang等將聚乙二醇和脂肪酸形成的雙親共聚體修飾在MnFe2O4磁性納米粒子表面，形成了一種穩定性好和靈敏度較高的磁共振造影劑，該磁性納米晶體細胞毒性低，對癌癥細胞的檢測能力高[53].Mondini等將內酯水解得到的羥基羧酸在乙醇、氫氧化鈉和鐵鹽的存在下制得羥基羧酸鐵鹽，然后在三縮四乙二醇中高溫反應制得羥基修飾的磁性納米粒子[54]，如圖8.該磁性納米粒子上的羥基還能進一步修飾，得到含羧基、甲基苯磺?；熬垡叶嫉墓δ芗{米粒子.
饒通德采用原位聚合法以Fe3O4磁性納米粒子為核，以H2O2為引發劑使丙烯酸單體在粒子表面原位聚合，制得聚丙烯酸修飾的Fe3O4磁性納米粒子吸附劑，該吸附材料具有比表面積大、表面活性中心多、外部磁場易于操控和吸附容量大等特點，可應用于去除環境污染物等領域[55].
Masoumi等用3-氨丙基三甲氧基硅烷（APTMS）在Fe3O4磁性納米粒子表面修飾氨基，該粒子中的氨基與甲基丙烯酸甲酯（MMA）和馬來酸酐（MA）形成的共聚物P（MMA-co-MA）中的酸酐發生氨解得到P（MMA-co-MA）/APTMS-Fe3O4（MNC）磁性納米復合物（如圖9），該磁性納米復合物能通過螯合作用從水中有效地分離金屬離子如Co2+，Cr3+，Zn2+和Cd2+等[56].
其他天然或人工合成高分子聚合物如葡聚糖、明膠、聚乙烯醇、聚乳酸和聚海藻酸鈉等也可用于磁性粒子的表面修飾，以改善粒子的分散性、毒性和生物相容性.
3 展望
磁性納米粒子在醫學成像、生物探針、藥物靶向傳遞、催化和吸附分離等領域具有良好的應用前景，也面臨挑戰.今后的研究熱點集中于改進并發展合成工藝，制備形貌可控、分散性好和磁性能高的磁性納米粒子；改進并拓展表面功能化，制備具有不同表面功能化的磁性納米粒子；通過改性提高磁性納米粒子的生物相容性，降低細胞毒性；制備多功能的磁性納米材料，增加磁性納米粒子的多樣性；發展并開拓磁性納米粒子的應用方法及范圍；將改性的磁性納米粒子運用到診斷和治療等生物醫學領域.
參考文獻：
[1] BATLLE X， LABARTA A. Finite-size effects in fine particles： magnetic and transport properties [J]. J Phys D： Appl Phys， 2002，35（6）：15-42.
[2] CHIKAZUMI S， TAKETOMI S， UKITA M， et al. Physics of magnetic fluids [J]. J Magn Magn Mater， 1987， 65（2）：245-251.
[3] LU A H， SCHMIDT W， MATOUSSEVITCH N， et al. Nanoengineering of a magnetically separable hydrogenation catalyst [J]. Angew Chem， 2004，116（33）：4403-4406.
[4] GUPTA A K， GUPTA M. Synthesis and surface engineering of iron oxide nanoparticles for biomedical applications [J]. Biomaterials， 2005，26（18）：3995-4021.
[5] MORNET S， VASSEUR S， GRASSET F， et al. Magnetic nanoparticle design for medical applications [J]. Prog Solid State Chem， 2006，34（2-4）：237-247.
[6] LI Z， WEI L， GAO M Y， et al. One-pot reaction to synthesize biocompatible magnetite nanoparticles [J]. Adv Mater， 2005，17（8）：1001-1005.
[7] HYEON T. Chemical synthesis of magnetic nanoparticles [J]. Chem Commun， 2003，39（8）：927-934.
[8] ELLIOTT D W， ZHANG W X. Field assessment of nanoscale bimetallic particles for groundwater treatment [J]. Environ Sci Technol， 2001，35（24）：4922-4926.
[9] TAKAFUJI M， IDE S， IHARA H， et al. Preparation of poly （1-vinylimidazole）-grafted magnetic nanoparticles and their application for removal of metal ions [J]. Chem Mater， 2004，16（10）：1977-1983.
[10] 于文廣， 張同來， 張建國， 等. 納米四氧化三鐵 （Fe3O4） 的制備和形貌 [J]. 化學進展， 2007，19（6）：884-892.
[11] WELO L A， BAUDISCH O. The two-stage transformation of magnetite into hematite [J].Philoso Maga Ser 6， 1925，50（296）：399-408.
[12] BOMATI MIGUEL O， MAZEINA L， NAVROTSKY A， et al. Calorimetric study of maghemite nanoparticles synthesized by laser-induced pyrolysis [J]. Chem Mater， 2008，20（2）：591-598.
[13] MATHUR S， BARTH S， WERNER U， et al. Chemical vapor growth of one-dimensional magnetite Nanostructures [J]. Adv Mater， 2008，20（8）：1550-1554.
[14] KETTELER G， WEISS W， RANKE W， et al. Bulk and surface phases of iron oxides in an oxygen and water atmosphere at low pressure [J]. Phys Chem Chem Phys， 2001，3（6）：1114-1122.
[15] MOON J W， RAWN C J， RONDINONE A J， et al. Large-scale production of magnetic nanoparticles using bacterial fermentation [J]. J Ind Microbiol Biotchnol， 2010，37（10）：1023-1031.
[16] CAI W， WAN J. Facile synthesis of superparamagnetic magnetite nanoparticles in liquid polyols [J]. J Colloid Interface Sci， 2007，305（2）：366-370.
[17] WU J H， KO S P， LIU H L， et al. Sub 5 nm magnetite nanoparticles： synthesis， microstructure， and magnetic properties [J]. Mater Lett， 2007，61（14-15）：3124-3129.
[18] 宋麗賢， 盧忠遠， 劉德春， 等. 分解沉淀法制備磁性納米 Fe3O4 的研究及表征[J]. 化工進展， 2006，25（1）：54-57.
[19] 涂志江， 張寶林， 馮凌云， 等. 聚乙二醇/聚乙烯吡咯烷酮修飾的納米 Fe3O4 粒子的制備與表征[J]. 化工學報， 2013，63（12）：4089-4095.
[20] OKOLI C， SANCHEZ DOMINGUEZ M， BOUTONNET M， et al. Comparison and functionalization study of microemulsion-prepared magnetic iron oxide nanoparticles [J]. Langmuir， 2012，28（22）：8479-8485.
[21] HAO J J， CHEN H L， REN C L， et al. Synthesis of superparamagnetic Fe3O4 nanocrystals in reverse microemulsion at room temperature [J]. Mater Res Innovations， 2010，14（4）：324-326.
[22] GE S， SHI X， SUN K， et al. Facile hydrothermal synthesis of iron oxide nanoparticles with tunable magnetic properties[J]. J Phys Chem C， 2009，113（31）：13593-13599.
[23] HOU B， WU Y， WU L， et al. Hydrothermal synthesis of cubic ferric oxide particles [J]. Mater Lett， 2006，60（25-26）：3188-3191.
[24] CHEN S， LI Y， GUO C， et al. Temperature-responsive magnetite/PEO-PPO-PEO block copolymer nanoparticles for controlled drug targeting delivery [J]. Langmuir， 2007，23（25）：12669-12676.
[25] 劉 D， 趙雪松， 潘學軍， 等. Fe3O4基多功能磁性納米顆粒吸附重金屬研究進展 [J]. 水處理技術， 2014，40（12）：5-10.
[26] YAO Y， VELPARI V， ECONOMY J. Design of sulfur treated activated carbon fibers for gas phase elemental mercury removal [J]. Fuel， 2014，116：560-565.
[27] DE M， AZARGOHAR R， DALAI K A， et al. Mercury removal by bio-char based modified activated carbons [J]. Fuel， 2013，103：570-578.
[28] MAHMOUD E M， AHMED B S， OSMAN M M， et al. A novel composite of nanomagnetite-immobilized-bakers yeast on the surface of activated carbon for magnetic solid phase extraction of Hg （Ⅱ） [J]. Fuel， 2015，139：614-621.
[29] STOFFELBACH F， AQIL A， JEROME C， et al. An easy and economically viable route for the decoration of carbon nanotubes by magnetite nanoparticles， and their orientation in a magneticfield [J]. Chem Commun， 2005，36：4532-4533.
[30] HE H， GAO C. Synthesis of Fe3O4/Pt Nanoparticles decorated carbon nanotubes and their use as magnetically recyclable catalysts [J/OL]. J Nanomater， 2011[2015-10-30].http：///journals/jnm/ethics/.doi：10.1155/2011/193510.
[31] MITROV Z， TOMAOVICOV N， LANCZ G， et al. Preparation and characterization of carbon nanotubes functionalized by magnetite nanoparticles[J]. Nanoconference， 2010，10：12-14.
[32] SADEG H， SHAHRYARI R， KAZEMI M. Study in synthesis and characterization of carbon nanotubes decorated by magnetic iron oxide nanoparticles[J]. Int Nano Lett， 2014，4（4）：129-135
[33] KORNEVA G， YE H， GOGOTSI Y， et al. Carbon nanotubes loaded with magnetic particles[J]. Nano Lett， 2005，5（5）：879-884.
[34] HE F， FAN J T， MA D， et al. The attachment of Fe3O4 nanoparticles to graphene oxide by covalent bonding [J]. Carbon， 2010，48（11）：3139-3144.
[35] ZHANG Y， CHEN B， ZHANG L， et al. Controlled assembly of Fe3O4 magnetic nanoparticles on graphene oxide [J]. Nanoscale， 2011，3（4）：1446-1450.
[36] LI H， CHI H， LI J. Covalent bonding synthesis of magnetic graphene oxide nanocomposites for Cr（Ⅲ） removal[J].Desalin Water Treat， 2014，52（10-12）：1937-1946.
[37] HAN X， ZHANG L， LI C. Preparation of polydopamine-functionalized graphene/Fe3O4 magnetic composites with high adsorption capacities [J]. RSC Adv， 2014， 4（58）：30536-30541.
[38] 裴飛飛，尹劍波，趙曉鵬. 單分散Fe3O4@SiO2/Au復合納米顆粒的制備 [J]. 材料導報：B研究篇， 2014，28（6）：4-13.
[39] 張禮松，王公正，莫潤陽，等. Fe3O4@SiO2@CdTe磁性熒光復合微球的制備與表征 [J]. 光子學報， 2014，43（9）：1-6.
[40] DI CORATO R， BIGALL N C， RAGUSA A， et al. Multifunctional nanobeads based on quantum dots and magnetic nanoparticles： synthesis and cancer cell targeting and sorting [J]. ACS Nano， 2011，5（2）：1109-1121.
[41] LI Y， LIU Y， TANG J， et al. Fe3O4@Al2O3 magnetic core-shell microspheres for rapid and highly specific capture of phosphopeptides with mass spectrometry analysis [J]. J Chromatogr A， 2007，1172（1）：57-71.
[42] LIU J， HE W， ZHANG L， et al. Bifunctional nanoparticles with fluorescence and magnetism via surface-initiated AGET ATRP mediated by an iron catalyst [J]. Langmuir， 2011，27（20）：12684-12692.
[43] EGUILAZ M， VILLALONGA R， YANEZ-SEDENO P， et al. Designing electrochemical interfaces with functionalized magnetic nanoparticles and wrapped carbon nanotubes as platforms for the construction of high-performance bienzyme biosensors [J]. Anal Chem， 2011，83（20）：7807-7814.
[44] 靳艷艷，程 武，王 苗，等. 單分散羧基化Fe3O4 磁性納米粒子的制備及表征[J]. 科學通報， 2014，59（18）：1700-1706.
[45] KOHLER N， SUN C， WANG J， et al. Methotrexate-modified superparamagnetic nanoparticles and their intracellular uptake into human cancer cells[J]. Langmuir， 2005，21（19）：8858-8864.
[46] PATIL U S， QU H， CARUNTU D， et al. Labeling primary amine groups in peptides and proteins with N-hydroxysuccinimidyl ester modified Fe3O4@SiO2 nanoparticles containing cleavable disulfide-bond linkers [J]. Bioconjug Chem， 2013，24（9）：1562-1569.
[47] 姜 煒，楊 毅，李鳳生. 絡合劑DTPA對納米磁性Fe3O4粒子的表面改性研究 [J].納米材料與結構， 2006（12）：577-581.
[48] DUNG DOAN THI KIM， HAI TRAN HOANG， PHUC LE HONG， et al. Preparation and characterization of magnetic nanoparticles with chitosan coating [J]. J Phys： Conf Ser， 2009，187（1）：012036.
[49] NEDA H. Functional biocompatible magnetite-cellulose nanocomposite fibrous networks Characterization by Fourier transformed infrared spectroscopy， X-ray powder diffraction and field emission scanning electron microscopy analysis [J]. Spectrochim Acta， Part A： Mol Biomol Spectr， 2015，136：1450-1453.
[50] IWAKI Y， KAWASAKI H， ARAKAWA R. Human serum albumin-modified Fe3O4 magnetic nanoparticles for affinity-SALDI-MS of small-molecule drugs in biological liquids [J]. Anal Sci， 2012，28（9）：893-900.
[51] EULISS L E， GRANCHAROV S G， OBRIEN S， et al. Cooperative assembly of magnetic nanoparticles and block copolypeptides in aqueous media[J]. Nano Lett， 2003，3（11）：1489-1493.
[52] FANG W， CHEN X， ZHENG N. Superparamagnetic core-shell polymer particles for efficient purification of his-tagged proteins [J]. J Mater Chem， 2010，20（39）：8624-8630.
[53] YANG J， LEE T I， LEE J， et al. Synthesis of ultrasensitive magnetic resonance contrast agents for cancer imaging using PEG-fatty acid [J]. Chem Mater， 2007，19（16）：3870-3876.
[54] MONDINI S， CENEDESE S， MARINONI G， et al. One-step synthesis and functionalization of hydroxyl-decorated magnetite nanoparticles [J]. J Colloid Interf Sci， 2008，322（1）：173-179.
