奈米粒子高效自動收集裝置

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奈米粒子高效自動收集裝置就是透過樣品自動加壓裝置給加壓活塞一定的壓力並設定加壓時間✘•·，不斷將小於過濾膜孔徑的樣品透過濾膜✘•·，達到高效·✘▩、大量收集奈米粒子目的的一種奈米粒子超過濾裝置·│₪☁•。

奈米粒子高效自動收集裝置的詳細資料╃↟：

奈米粒子是指粒度在1—100nm之間的粒子（奈米粒子又稱超細微粒）·│₪☁•。在自然環境系統內如土壤·✘▩、水體·✘▩、河川·✘▩、湖泊·✘▩、海洋·✘▩、大氣和霧等之中✘•·，大量存在著奈米粒子·│₪☁•。奈米粒子除了具有高表面活性及比表面積之外✘•·，它對於吸附或鍵結重金屬及有機化合物的能力非常強✘•·，在營養物和汙染物的迴圈·✘▩、流透過程中發揮著重要作用✘•·，在自然環境中扮演著重要的角色·│₪☁•。但由於傳統收集奈米粒子方法(超速離心法和注射器過濾法)收集時間長且收集量少的弊端✘•·，故對環境中的奈米粒子研究進展較慢·│₪☁•。基於上述原因✘•·，我們引入奈米粒子高效收集裝置·│₪☁•。

1 什麼是奈米粒子高效自動收集裝置•◕•？

奈米粒子高效自動收集裝置就是透過樣品自動加壓裝置給加壓活塞一定的壓力並設定加壓時間✘•·，不斷將小於過濾膜孔徑的樣品透過濾膜✘•·，達到高效·✘▩、大量收集奈米粒子目的的一種奈米粒子超過濾裝置·│₪☁•。

2 奈米粒子高效自動收集裝置工作原理

奈米粒子高效自動收集裝置操作特點╃↟：

觸控式操作✘•·，操作簡單

自動加壓過濾✘•·，過濾效率高

一次處理樣品量大✘•·，無需頻繁加樣

3 與超速離心法和注射器過濾法的比較

表1 在超速離心機不同離心力的作用下顆粒沉降所需的時間(Tsao et al. 2009)

					顆粒直徑(nm)
離心機型別	轉子型號	轉速(rpm)	RCF(×g)	樣品容量(mL)	1	10	25	50	100	450
CR21	R12A3	12000	14400	250	-	14.7 h	2.4 h	0.6 h	530 s	26.2 s
CR21	R20A2	20000	41600	10	-	1.5 h	861 s	215 s	54 s	2.7 s
CP80MX	P55AT	55000	186700	10	-	0.5 h	304 s	76 s	19 s	0.9 s
CP100MX	P90AT	90000	470900	10	-	0.2 h	119 s	30 s	7 s	0.4 s

表2 (AUD)過濾不同顆粒所需時間與注射器過濾法的比較(Tsao et al. 2009)

方法	過濾膜的孔徑(nm)
	1	25		50	100	450
			1-25nm
AUD	2.8 ± 0.2 h	26.3 ± 1.4 s		-	-	-
注射器法	NF	270.2 ± 6.2 s		-	-	-
			25-100nm
AUD	1.3 ± 0.1 h	24.7 ± 0.6 s		21.4 ± 0.5 s	15.7 ± 0.6 s	-
注射器法	NF	247.7 ± 5.5 s		126.3 ± 1.2 s	84.5 ± 1.3 s	-
			100-450nm
AUD	1.1 ± 0.2 h	23.7 ± 0.8 s		19.3 ± 1.2 s	14.7 ± 0.6 s	10.3 ± 0.6 s
注射器法	NF	175.9 ± 1.2 s		110.7 ± 1.2 s	40.7 ± 3.1 s	4.3 ± 0.5 s
			450-2000nm
AUD	0.8 ± 0.1 h	22.7 ± 0.6 s		20.3 ± 0.6 s	16.0 ± 1.0 s	11.3 ± 0.6 s
注射器法	NF	132.7 ± 2.5 s		85.0 ± 1.0 s	4.3 ± 0.6 s	4.7 ± 0.6 s

注╃↟：NF表示不可行

4 黑土樣品及其收集的奈米粒子

(a) 黑土(<2000nm) (b) 蒙脫石奈米粒子(1-100nm)

5 四種顆粒大小的沸石的透射電子顯微鏡圖和結構轉變原理圖

從左邊電鏡圖中可以看出✘•·，450-2000nm的沸石(A)和100-450nm的沸石(B)的形狀是不規則的✘•·，而25-100nm的沸石(C)和1-25nm的沸石(D)形狀是球狀的·│₪☁•。從右邊的結構轉變原理圖可以看出✘•·，物理化學風化作用導致沸石的結構從結晶性膠體轉變為次結晶性和非結晶性的奈米粒子✘•·，zui後變成方鈉石結構·│₪☁•。對沸石轉變成奈米粒子原理的認識對於瞭解環境中奈米粒子的演變過程和在維持生態完整性上的作用意義重大·│₪☁•。

6 紅壤中奈米粒子透射電子顯微鏡(TEM)圖