阅读说明：本技术 一种磁性筛板及其制备方法和使用方法 (Magnetic sieve plate and preparation method and use method thereof ) 是由 严义勇 邓炀 王嘉欣 马红圳 金虹 于 2019-09-18 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种磁性筛板及其制备方法和使用方法。本发明的磁性筛板由多种材料制成,其中至少一种材料为非永磁性材料,且至少一种材料为高分子材料。在非磁场环境中磁性筛板无磁性,与普通筛板无异,满足常见筛板的所有过滤功能；而在外置磁场中,磁性筛板产生磁性,能够被磁力操控,在外壳内进行移动,实现在外壳空间中不同位置的过滤功能,或者实现截留大颗粒定向移动,或者实现承载滤液空间的大小调控,对流体操控、自动化检测过程具有重要意义。(The invention discloses a magnetic sieve plate and a preparation method and a use method thereof. The magnetic sieve plate is made of various materials, wherein at least one material is a non-permanent magnetic material, and at least one material is a high polymer material. The magnetic sieve plate has no magnetism in a non-magnetic field environment, has no difference with a common sieve plate, and meets all filtering functions of the common sieve plate; in an external magnetic field, the magnetic sieve plate generates magnetism and can be controlled by magnetic force to move in the shell, so that the filtering function of different positions in the space of the shell is realized, or the directional movement of large particles is intercepted, or the size regulation and control of a filtrate bearing space are realized, and the device has important significance on fluid control and automatic detection processes.)

一种磁性筛板及其制备方法和使用方法

技术领域

本发明涉及生物化学检测技术领域，特别是涉及了一种磁性筛板及其制备方法和使用方法。

背景技术

现有技术中，在净化、过滤设备中通常都需要用到筛板，用来拦截大颗粒物质，净化产品。CN205773875U公开了一种水处理用的砂水分离装置，包括分离装置本体和沉降桶；所述分离装置本体下端部和所述沉降桶上端部之间设有一金属收集斗；所述金属收集斗内从上至下依次设有第一磁性筛板、第二磁性筛板和搅拌装置，所述第一磁性筛板和第二磁性筛板间隔设置，所述第二磁性筛板与所述搅拌装置连接；结构简单、运行成本低，在砂水分离过程中，利用磁性筛板的磁性吸附可以快速高效从河水中分离出砂石中的废弃金属块、金属颗粒和金属碎末，确保出水更为纯净。CN109772582A公开了一种机械加工切削液过滤装置及其方法，包括第一过滤箱和第二过滤箱，所述第一过滤箱内腔的左右两侧从上到下依次对称连接有第一卡座、第二卡座、第三卡座、第四卡座、第五卡座和第六卡座。本发明设置了第一磁性滤板、第二磁性滤板和第三磁性滤板，可对切削废液中夹杂的金属屑进行过滤吸附，设置了第一过滤网、第二过滤网和第三过滤网，可对过滤金属屑后的切削废液进行三级过滤吸附，设置了第四过滤网和第五过滤网，可对经过第一级过滤后的切削废液进行第二级过滤吸附，通过以上结构的配合，有效提高了本装置对切削废液的过滤效果，使企业的利益达到最大化。

上述分离装置中均采用了磁性筛板，但本申请发明人在实现本申请实施例的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：（1）现有的磁性筛板通常固定在外壳中，无法在使用过程中进行移动和取出，且一般为一体结构，无法拆卸，不易清洗；（2）现有的磁性筛板即使在没有施加任何外加磁场的情况下自己产生持续的磁场，通常用来吸附样品中的废弃金属块、金属颗粒和金属碎末；（3）现有的磁性筛板的制备通常采用两种方法：方法一是采用天然磁石等磁性材料直接器械加工而成，这种方法得到的磁性筛板的孔径较大；方法二是在筛板的中心设置一圆筒式永久磁铁，这种方法得到的磁性筛板的磁性分布不均匀。（4）现有的磁性筛板不对筛板材料表面进行修饰，无法实现在分子层面对小分子化合物或生物大分子的选择性吸附。

发明内容

为了弥补已有技术的缺陷，本发明提供一种磁性筛板及其制备方法和使用方法。

本发明所要解决的技术问题通过以下技术方案予以实现：

一种磁性筛板，由多种材料制成，其中至少一种材料为非永磁性材料，且至少一种材料为高分子材料。

进一步地，所述非永磁性材料包括铁镍合金、铁钴合金、铁铝合金、和铁氧化物中的至少一种。

进一步地，所述磁性筛板的厚度为1nm-1cm。

进一步地，所述磁性筛板上设置有筛孔，所述筛孔均匀分布或非均一分布。

进一步地，所述筛孔的孔径为0.1-800μm。

本发明还提供上述磁性筛板的制备方法，所述制备方法为方法一或方法二或方法三；

所述方法一具体包括以下步骤：

以非永磁性材料和高分子材料为原料制备磁性微球；

将所述磁性微球堆积置于多孔金属基过滤板中心，使用压机进行压制成型；

所述方法二具体包括以下步骤：

提供由高分子材料制备而成的烧结筛板；

提供由非永磁性材料制备而成的磁珠分散液；

将所述烧结筛板与所述磁珠分散液混合，回流反应，烘干，得到所述磁性筛板；

所述方法三具体包括以下步骤：

以非永磁性材料和高分子材料为原料制备磁性微球；

将所述磁性微球置于金属模具中，将金属模具置于热压机中，压制成型得到所述磁性筛板。

进一步地，所述方法一和方法三中，以非永磁性材料和高分子材料为原料制备磁性微球的具体操作为：（1）以非永磁性材料为原料制备磁珠；（2）将所述磁珠加入到高分子材料的反应体系中，制备合成磁性微球。

进一步地，所述步骤（2）的具体操作为：将所述磁珠与苯乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、水混合，抽真空通氮除氧；搅拌升温，温度稳定后加入氧化苯甲酰，反应；磁铁洗涤收集得到磁性聚苯乙烯微球。

进一步地，所述方法三中，以非永磁性材料和高分子材料为原料制备磁性微球的具体操作为：（1）以非永磁性材料为原料制备磁珠；（2）将所述磁珠与高分子材料、甲基丙烯酸、四氢呋喃混合，抽真空通氮除氧；搅拌升温，温度稳定后加入氧化苯甲酰，反应；磁铁洗涤收集得到磁性微球；所述高分子材料为聚乙烯。

进一步地，以非永磁性材料为原料制备磁珠的具体操作为：将六水氯化铁和四水氯化亚铁分别用超纯水溶解后混合，涡旋均匀；倒入到超纯水和氨水的混合液中，搅拌，反应后洗涤至中性，得到四氧化三铁磁珠。

本发明还提供上述磁性筛板的使用方法，其是将所述磁性筛板置于外壳中，将样品液引入到磁性筛板上过滤，然后施加外加磁场，使得磁性筛板在所述外壳中上下移动。

本发明具有如下有益效果：

本发明的磁性筛板由多种材料制成，其中至少一种材料为非永磁性材料，且至少一种材料为高分子材料。在非磁场环境中磁性筛板无磁性，与普通筛板无异，满足常见筛板的所有过滤功能；而在外置磁场中，磁性筛板产生磁性，能够被磁力操控，在外壳内进行移动，实现在外壳空间中不同位置的过滤功能，或者实现截留大颗粒定向移动，或者实现承载滤液空间的大小调控，或者实现对吸附目标物的空间转移，对流体操控、自动化检测过程具有重要意义。

本发明磁性筛板的制备方法简单，所制得的磁性筛板的孔径小，孔径能到达到3微米。

本发明的磁性筛板的磁性分布均匀，磁场不会只存在某一个外加磁体的部位，过滤效果更好。

本发明的磁性筛板可以加工官能团，实现对化合物、DNA，蛋白等大小分子的选择性吸附，实现同时对大的颗粒物理分离，小的大、小分子的分子水平的分离，和筛板亲疏水性功能的调控。

具体实施方式

第一方面，本发明提供一种磁性筛板，其由多种材料制成，其中至少一种材料为非永磁性材料，且至少一种材料为高分子材料。

本发明中，所述非永磁性材料包括铁镍合金、铁钴合金、铁铝合金、和铁氧化物中的至少一种，可以理解，本实施例的非永磁性材料包括但不限于前面所列举的几种材料，也可以是其他未列举在本实施例中的但被本领域技术人员所熟知的其他材料。

本发明中，对所述高分子材料的种类不作具体限定，作为举例，所述高分子材料为聚苯乙烯或聚乙烯，但不局限于此，也可以是其他未列举在本实施例中的但被本领域技术人员所熟知的其他材料。

现有的磁性筛板通常固定在外壳中，无法在使用过程中进行移动和取出；且磁性筛板即使在没有施加任何外加磁场的情况下自己产生持续的磁场，通常用来吸附样品中的废弃金属块、金属颗粒和金属碎末。这大大限制了磁性筛板的应用，这是一个本领域技术人员以前从未意识到的技术问题。 本发明人为解决该技术问题进行了更加深入的研究，从而发现：磁性筛板由多种材料制成，其中至少一种材料为非永磁性材料，且至少一种材料为高分子材料。在非磁场环境中磁性筛板无磁性，与普通筛板无异，满足常见筛板的所有过滤功能；而在外置磁场中，磁性筛板产生磁性，能够被磁力操控，在外壳内进行非接触式移动，实现在外壳空间中不同位置的过滤功能，或者实现截留大颗粒定向移动，或者实现承载滤液空间的大小调控，对流体操控、自动化检测过程具有重要意义。

本发明中，所述磁性筛板的厚度为1nm-1cm。

本发明中，所述磁性筛板上设置有筛孔，所述筛孔均匀分布或非均一分布。

本发明中，所述筛孔的孔径为0.1-800μm，例如可以为0.1μm、10μm、50μm、100μm、200μm、300μm、400μm、500μm、600μm、700μm、800μm。

第二方面，本发明还提供上述磁性筛板的制备方法，所述制备方法为方法一或方法二或方法三；

所述方法一具体包括以下步骤：（1）以非永磁性材料和高分子材料为原料制备磁性微球；（2）将所述磁性微球堆积置于多孔金属基过滤板中心，使用压机进行压制成型。

本发明中，制备磁性微球的方法步骤和原理都为本技术人员均可通过技术手册得知或通过常规实验方法获知，本领域技术人员可以采用现有技术中已有的磁性微球的制备方法，作为优选，以非永磁性材料和高分子材料为原料制备磁性微球的具体操作为：（1）以非永磁性材料为原料制备磁珠；（2）将所述磁珠加入到高分子材料的反应体系中，制备合成磁性微球。

其中，制备磁珠的方法步骤和原理都为本技术人员均可通过技术手册得知或通过常规实验方法获知，本领域技术人员可以采用现有技术中已有的磁珠的制备方法。以非永磁性材料为四氧化三铁为例，制备磁珠的具体操作为：将六水氯化铁和四水氯化亚铁分别用超纯水溶解后混合，涡旋均匀；倒入到超纯水和氨水的混合液中，搅拌，反应后洗涤至中性，得到四氧化三铁磁珠。

所述步骤（2）的具体操作为：将所述磁珠与苯乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、水混合，抽真空通氮除氧；搅拌升温，温度稳定后加入氧化苯甲酰，反应；磁铁洗涤收集得到磁性聚苯乙烯微球。

本发明中的方法一中，创造性地将磁性微球堆积置于多孔金属基过滤板中心，使用压机进行压制成型，所制得的磁性筛板的孔径小，磁性分布均匀，磁场不会只存在某一个外加磁体的部位，过滤效果更好。

本发明中，所述方法二具体包括以下步骤：（1）提供由高分子材料制备而成的烧结筛板；（2）提供由非永磁性材料制备而成的磁珠分散液；（3）将所述烧结筛板与所述磁珠分散液混合，回流反应，烘干，得到所述磁性筛板。

其中，本发明中对烧结筛板的制备方法不作具体限定，其原理和制备方法为本领域技术人员所熟知，作为举例，所述烧结筛板的制备方法为：将高分子材料投入模具中，将模具置于热压机中，压制成型得到烧结筛板。

其中，所述高分子材料可以为聚乙烯粉，但不局限于此，也可以是其它制备烧结筛板常用的高分子材料。

步骤（2）中，是由非永磁性材料制备磁珠，然后将磁珠分散在乙醇水溶液中，形成磁珠分散液。

本发明的方法二中，创造性地先由高分子材料制备烧结筛板，然后将磁性颗粒粘附在烧结筛板上，所制得的磁性筛板的孔径小，磁性分布均匀，磁场不会只存在某一个外加磁体的部位，过滤效果更好。

本发明中，所述方法三具体包括以下步骤：（1）以非永磁性材料和高分子材料为原料制备磁性微球；（2）将所述磁性微球置于金属模具中，将金属模具置于热压机中，压制成型得到所述磁性筛板。

其中，制备磁性微球的方法步骤和原理都为本技术人员均可通过技术手册得知或通过常规实验方法获知，本领域技术人员可以采用现有技术中已有的磁性微球的制备方法，作为优选，以非永磁性材料和高分子材料为原料制备磁性微球的具体操作为：（1）以非永磁性材料为原料制备磁珠；（2）将所述磁珠加入到高分子材料的反应体系中，制备合成磁性微球。其中，制备磁珠的方法步骤和原理都为本技术人员均可通过技术手册得知或通过常规实验方法获知，本领域技术人员可以采用现有技术中已有的磁珠的制备方法。以非永磁性材料为四氧化三铁为例，制备磁珠的具体操作为：将六水氯化铁和四水氯化亚铁分别用超纯水溶解后混合，涡旋均匀；倒入到超纯水和氨水的混合液中，搅拌，反应后洗涤至中性，得到四氧化三铁磁珠。

所述步骤（2）的具体操作为：将所述磁珠与苯乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、水混合，抽真空通氮除氧；搅拌升温，温度稳定后加入氧化苯甲酰，反应；磁铁洗涤收集得到磁性聚苯乙烯微球。

本发明中，对金属模具的尺寸不作具体限定，本领域技术人员可以根据实际需要进行设定，作为举例，所述金属模具的尺寸为20*20*0.1cm。

本发明中对热压机工作的具体参数不作具体限定，本领域技术人员可以根据实际需要进行设定。

本发明中的方法三中，以非永磁性材料和高分子材料为原料制备磁性微球，再将所述磁性微球置于金属模具中，将金属模具置于热压机中，压制成型得到所述磁性筛板，所制得的磁性筛板的孔径小，磁性分布均匀，磁场不会只存在某一个外加磁体的部位，过滤效果更好。

作为进一步改进，所述方法三中，以非永磁性材料和高分子材料为原料制备磁性微球的具体操作为：（1）以非永磁性材料为原料制备磁珠；（2）将所述磁珠与高分子材料、甲基丙烯酸、四氢呋喃混合，抽真空通氮除氧；搅拌升温，温度稳定后倒入氧化苯甲酰，反应；磁铁洗涤收集得到磁性微球；所述高分子材料为聚乙烯。

其中，制备磁珠的方法步骤和原理都为本技术人员均可通过技术手册得知或通过常规实验方法获知，本领域技术人员可以采用现有技术中已有的磁珠的制备方法。以非永磁性材料为四氧化三铁为例，制备磁珠的具体操作为：将六水氯化铁和四水氯化亚铁分别用超纯水溶解后混合，涡旋均匀；倒入到超纯水和氨水的混合液中，搅拌，反应后洗涤至中性，得到四氧化三铁磁珠。

采用这种方法可以得到羧基修饰的磁性聚乙烯微球，得到表面基团为羧基的筛板，做特异性修饰吸附目标物，用于化学生物学目标物的选择性吸附，实现同时对大的颗粒物物理分离和大、小分子的分子水平的分离，还可以实现亲疏水的改变。

第三方面，本发明还提供上述磁性筛板的使用方法，其是将所述磁性筛板置于外壳中，将样品液引入到磁性筛板上过滤，然后施加外加磁场，使得磁性筛板在所述外壳中上下移动。

本发明中，对外壳的种类不作具体限定，可以采用现有技术中已有的各种可以放置筛板用于过滤的外壳，作为举例，所述外壳可以为柱管，也可以为离心管，也可以为硅胶软管。

具体地，上述磁性筛板的使用方法，其是将所述磁性筛板置于外壳中，将样品液引入到磁性筛板上过滤，残渣被截留于筛板上；然后施加外加磁场，并向上移动磁场，使得磁性筛板在所述外壳中向上移动，去除筛板上的残渣；向下移动磁场，使得磁性筛板在所述外壳中向下移动。

本发明中，改变了传统的将磁性筛板固定于外壳内，通过施加外加磁场，使得磁性筛板在外壳中上下移动，操作方便，稳定性强、拆装方便，便于筛板清洗和替换，降低使用成本。

下面结合实施例对本发明进行详细的说明，实施例仅是本发明的优选实施方式，不是对本发明的限定。

实施例1

一种磁性筛板，其制备方法具体包括以下步骤：

（1）将5.42g六水氯化铁和2.356g四水氯化亚铁分别用10ml超纯水溶解后混合，涡旋均匀；倒入到100ml超纯水和15ml氨水的混合液中，300rpm机械搅拌，反应30min后洗涤至中性，得到四氧化三铁磁珠；

（2）将0.3g四氧化三铁磁珠与4g苯乙烯、6g聚乙烯吡咯烷酮、80ml水混合，抽真空通氮除氧；600rpm搅拌升温至82℃，温度稳定后倒入0.2g氧化苯甲酰，反应48h；磁铁洗涤收集得到磁性聚苯乙烯微球；

（3） 将所述磁性微球堆积置于5000目多孔金属基过滤板中心，在110℃下使用4吨压力进行压制成型，得到所述磁性筛板。

所述磁性筛板的使用方法为：将所述磁性筛板置于柱管底部，柱管下方放置接收滤液的离心管；将样品液引入到磁性筛板上过滤，样品液中的残渣被截留于筛板上；施加外加磁场，并向上移动磁场，使得磁性筛板在所述外壳中向上移动，去除筛板上的残渣；向下移动磁场，使得磁性筛板在所述外壳中向下移动，到达所述柱管底部；往接收滤液的离心管中加入抗体标记的二氧化硅微球，等待数分钟后，涡旋即得到抗体标记的尺寸均一的二氧化硅微球及目标物混合液。

实施例2

一种磁性筛板，其制备方法具体包括以下步骤：

（1）将聚乙烯粉投入模具中，将模具置于热压机中，上下板温度为230℃，3MPa下压制60min，随后空气冷却至室温，得到过滤板；

（2）将5.42g六水氯化铁和2.356g四水氯化亚铁分别用10ml超纯水溶解后混合，涡旋均匀；倒入到100ml超纯水和15ml氨水的混合液中，300rpm机械搅拌，反应30min后洗涤至中性，得到四氧化三铁磁珠；将所述四氧化三铁磁珠分散在乙醇水溶液中，形成磁珠分散液；

（3）将10g所述过滤板与1g所述磁珠分散液混合，回流反应60min，烘干，得到所述磁性筛板。

所述磁性筛板的使用方法为：将所述磁性筛板置于柱管底部，柱管下方放置接收滤液的离心管；将样品液引入到磁性筛板上过滤，样品液中的残渣被截留于筛板上；施加外加磁场，并向上移动磁场，使得磁性筛板在所述外壳中向上移动，去除筛板上的残渣；向下移动磁场，使得磁性筛板在所述外壳中向下移动，到达所述柱管底部；往接收滤液的离心管中加入抗体标记的二氧化硅微球，等待数分钟后，涡旋即得到抗体标记的尺寸均一的二氧化硅微球及目标物混合液。

实施例3

一种磁性筛板，其制备方法具体包括以下步骤：

（1）将5.42g六水氯化铁和2.356g四水氯化亚铁分别用10ml超纯水溶解后混合，涡旋均匀；倒入到100ml超纯水和15ml氨水的混合液中，300rpm机械搅拌，反应30min后洗涤至中性，得到四氧化三铁磁珠；

（2）将0.3g四氧化三铁磁珠与4g苯乙烯、6g聚乙烯吡咯烷酮、80ml水混合，抽真空通氮除氧；600rpm搅拌升温至82℃，温度稳定后倒入0.2g氧化苯甲酰，反应48h；磁铁洗涤收集得到磁性聚苯乙烯微球；

（3）将所述磁性聚苯乙烯微球置于金属模具中，将金属模具置于热压机中，上下板温度为170℃，3MPa下压制40min，随后空气冷却至室温，从金属模具中挤出产品，得到所述磁性筛板。

所述磁性筛板的使用方法为：将所述磁性筛板置于柱管底部，柱管下方放置接收滤液的离心管；将样品液引入到磁性筛板上过滤，样品液中的残渣被截留于筛板上；施加外加磁场，并向上移动磁场，使得磁性筛板在所述外壳中向上移动，去除筛板上的残渣；向下移动磁场，使得磁性筛板在所述外壳中向下移动，到达所述柱管底部；往接收滤液的离心管中加入抗体标记的二氧化硅微球，等待数分钟后，涡旋即得到抗体标记的尺寸均一的二氧化硅微球及目标物混合液。

实施例4

一种磁性筛板，其制备方法具体包括以下步骤：

（1）将5.42g六水氯化铁和2.356g四水氯化亚铁分别用10ml超纯水溶解后混合，涡旋均匀；倒入到100ml超纯水和15ml氨水的混合液中，300rpm机械搅拌，反应30min后洗涤至中性，得到四氧化三铁磁珠；

（2）将0.3g四氧化三铁磁珠与4g聚乙烯、1g甲基丙烯酸、100ml四氢呋喃混合，抽真空通氮除氧；600rpm搅拌升温至82℃，温度稳定后倒入0.2g氧化苯甲酰，反应48h；磁铁洗涤收集得到羧基修饰的磁性聚乙烯微球；

（3）将所述羧基修饰的磁性聚乙烯微球置于模具中，将模具置于热压机中，压制成型得到所述磁性筛板。

所述磁性筛板的使用方法为：将所述磁性筛板置于离心管中，将含有苯并芘的样品液加入到离心管中，将所述离心管于常温下磁搅拌；将磁铁置于离心管外侧，并向上移动磁铁，使得磁性筛板在所述离心管中向上移动，得到吸附苯并芘的磁性筛板。

以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制，但凡采用等同替换或等效变换的形式所获得的技术方案，均应落在本发明的保护范围之内。