Ô nhiễm các sự cố tràn dầu thực sự là một thảm họa đối với sinh vật thủy sinh, việc xử lý ô nhiễm tràn dầu cũng vì thế mà được nhiều nhà khoa học trong nước và Quốc tế hết sức quan tâm. Với sản lượng sản xuất và tiêu thụ dầu hàng năm rất lớn, việc vận tải và rò rỉ trong khi sản xuất, khai thác và chế biến dầu mỏ thường gây ra những ô nhiễm nghiêm trọng. Một số vụ tràn dầu rất lớn gần đây đã gây hậu quả hết sức nghiêm trọng: Ngày 2042010 thảm họa Deepwater Horizon đã được các ước tính mới nhất của chính phủ Hoa Kỳ xác nhận là sự cố rò rỉ dầu ra biển lớn nhất từ trước tới nay. Hơn 750.000 lít dầu thô rò rỉ mỗi ngày từ giàn khoan dầu Deepwater Horizon của Hãng dầu khí Anh BP trên vịnh Mexico đã lan ra xa gần 200km tới vùng cửa sông Mississippi, đe dọa hệ sinh thái ngập mặn Louisiana, dọc vịnh Mexico.
Trang 1SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO HÀ NỘI TRƯỜNG THCS & THPT NGUYỄN TẤT THÀNH - CẦU GIẤY
**************
ĐỀ TÀI DỰ THI KHOA HỌC, KỸ THUẬT
DÀNH CHO HỌC SINH TRUNG HỌC CẤP THÀNH PHỐ
LẦN THỨ TƯ (NĂM HỌC 2014 - 2015).
Tên đề tài:NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU THU GOM XỬ LÍ DẦU TRÀN CÓ CHỨA HẠT NANO SẮT TỪ
Lĩnh vực: Quản lí môi trường
NGƯỜI HƯỚNG DẪN
- TS.Nguyễn Tiến Dũng
- Đơn vị công tác: Khoa Hóa học, trường Đại
học Sư phạm Hà Nội
TÁC GIẢ:
1 Đinh Tiến Dũng, Lớp: 11A2, Trường: THCS
& THPT Nguyễn Tất Thành
2 Hoàng Minh Quang, Lớp:11A2, Trường: THCS
& THPT Nguyễn Tất Thành
Hà Nội, tháng 11 năm 2014
Trang 2MỤC LỤC Trang
Phần III: Quá trình nghiên cứu và kết quả 5
Tài liệu tham khảo 20
Trang 3Phần I: Lí do chọn đề tài
Ô nhiễm các sự cố tràn dầu thực sự là một thảm họa đối với sinh vật thủy sinh, việc xử lý ô nhiễm tràn dầu cũng vì thế mà được nhiều nhà khoa học trong nước
và Quốc tế hết sức quan tâm Với sản lượng sản xuất và tiêu thụ dầu hàng năm rất lớn, việc vận tải và rò rỉ trong khi sản xuất, khai thác và chế biến dầu mỏ thường gây ra những ô nhiễm nghiêm trọng Một số vụ tràn dầu rất lớn gần đây
đã gây hậu quả hết sức nghiêm trọng:
- Ngày 20/4/2010 thảm họa Deepwater Horizon đã được các ước tính mới nhất của chính phủ Hoa Kỳ xác nhận là sự cố rò rỉ dầu ra biển lớn nhất từ trước tới nay Hơn 750.000 lít dầu thô rò rỉ mỗi ngày từ giàn khoan dầu Deepwater Horizon của Hãng dầu khí Anh BP trên vịnh Mexico đã lan ra xa gần 200km tới vùng cửa sông Mississippi, đe dọa hệ sinh thái ngập mặn Louisiana, dọc vịnh Mexico
- Ngày 5/10/2013 hàng chục nghìn lít dầu FO trôi dạt từ tàu Bright Royal (quốc tịch Panama) đã lan ra 60 hải lý và có nguy cơ gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng cho huyện đảo Lý Sơn (Quảng Ngãi)
Trước những nguy cơ gây ô nhiễm rất lớn của sự cố tràn dầu, những vệt dầu loang, vấn đề cấp bách phải xử lý các ô nhiễm đó, chúng tôi đã nghiên cứu
để có thể chế tạo vật liệu hấp thu dầu trên cơ sở tổng hợp vật liệu polyme và hạt oxit sắt có từ tính Vật liệu trên cơ sở ghép giữa polyme và hạt ôxit sắt có khả năng hấp thu dầu và có thể thu hồi được bằng từ trường, vật liệu có thể giải hấp bằng nhiệt và có thể sử dụng được nhiều lần hấp thu
Trang 4Phần II: Tổng quan về vấn đề nghiên cứu
- Vật liệu polyme hấp thu dầu thường có nhóm ưa dầu, kị nước và trương được trong dầu, không bị hòa tan trong dầu Các vật liệu được sử dụng nhiều
là những vật liệu polyme thiên nhiên như: sợi bông, sợi đay, bã mía, sợi kenaf, sợi kapok… các loại giấy thấm dầu Các polyme thiên nhiên có ưu điểm là rẻ tiền, dễ kiếm và dễ chế tạo tuy nhiên nhược điểm lớn là chúng ưa nước, thông thường chúng hút nước và tồn tại lơ lửng trong nước điều này làm ô nhiễm xử lý không triệt để và vẫn gây ra độc hại với động thực vật thủy sinh Các polyme tổng hợp thường dung hơn nhưng có nhược điểm là khó thu hồi khi ở dạng hạt, nếu ở dạng tấm miếng thì lại không cơ động trong việc hấp thu và khó tái sử dụng sau khi hấp thu và thường không giải hấp được
- Nhóm nghiên cứu của chúng tôi dựa trên cơ sở polystyren là vật liệu ưa dầu dạng hạt dẻo, chúng tôi đã tiến hành thực nghiệm trùng hợp huyền phù styren và divinylbenzen để tạo co-polyme, vật liệu thu được có khả năng hấp thu dầu tốt, chúng hấp thu được khoảng 5-6g dầu nặng DO trên mỗi gam vật liệu Để có thể thu hồi chúng được dễ dàng chúng tôi phân tán hạt oxit sắt trong hỗn hợp 2 monome rồi tiến hành trùng hợp Vật liệu thu được có khả năng hút dầu rất tốt đồng thời có thể sử dụng nam châm để hút lại được Sau khi thu hồi, với xăng hoặc dầu nhẹ có thể sử dụng nhiệt để cất tách xăng dầu
ra khỏi vật liệu để tái sử dụng, tuy nhiên với dầu nặng thì không tách được
do nhiệt phân hủy của vật liệu không cao hơn nhiều so với nhiệt độ sôi của dầu nặng
- Những điểm mới trong nghiên cứu này:
+ Sử dụng hệ polyme styrene và divinylbenzen để hấp thu dầu, đây là nghiên cứu mới chưa có nhóm nghiên cứu nào trong nước thực hiện + Đưa hạt ôxit sắt vào trong vật liệu để thu hồi, có những nghiên cứu tương tự nhưng họ dung trực tiếp vật liệu từ để tách dầu chứ không dung với mục đích thu hồi vật liệu như nhóm nghiên cứu của chúng tôi
Trang 5Phần III: Quá trình nghiên cứu và kết quả
Cơ sở lý thuyết:
Quá trình trùng hợp tạo polyme dựa trên các phản ứng trùng hợp diễn ra như sau:
- Tạo gốc tự do: Dưới tác dụng của nhiệt độ, benzoyl peoxit phân huỷ
thành gốc cacboxy benzoyl:
C
O
O O
O
O O
O O
C
+
O O
Các gốc này có thể chuyển hoá tiếp:
.
C
O
O
O
O
.
C O
O O O
O O
.
C O
O
+
(5)
Ký hiệu các gốc tồn tại trong quá trình phản ứng là:
.
C O
O
R.
,
.
- Phản ứng khơi mào:
Để rút gọn công thức trong khi viết cơ chế, ký hiệu các gốc như sau:
X là: -C6H5, Y là: -C6H4-CH=CH2 (6)
R • tấn công vào monome tạo gốc khơi mào:
Trang 6r. +
ch = ch x
r - ch - c h.
x
.
r - ch - c h
ch = ch
.
+
r
2
- Phản ứng phát triển mạch:
+ ch = ch
x 2
k11
ch - c h.
x
x
X
ch - c h.
(9)
Quá trình phản ứng đồng trùng hợp hai monome xảy ra rất phức tạp, nhưng bất kể đặc tính xảy ra như thế nào thì phản ứng phát triển mạch cũng xảy
ra theo hướng sau:
ch - c h.
x
Y
2
ch - c h
Y
2 2
x
ch - c h.
Y
2 + ch = c h
Y
2
22
k
ch - ch - Y
Y
ch - c h.
(11)
ch - c h.
Y
2 + ch = c h
x
2
21
k
ch - ch - Y
X
ch - c h.
(12)
- Phản ứng đứt mạch:
ch - ch -
x
x
ch - c h.
+ ch - ch -
x
x
ch - c h.
ch - ch - x
x
ch - c h
2
(13) Kết hợp gốc đang phát triển:
Trang 7ch - ch - x
x
ch - c h.
+
ch - ch -
y
y
ch - c h.
ch - ch - y
y
ch - c h - ch - ch -
x
x
ch - ch
(14)
ch - ch -
y
y
ch - c h.
+ ch - ch -
y
y
ch - c h.
ch - ch - y
y
ch - c h
2
(15)
ch - ch - y
x
ch - c h.
+
ch - ch -
y
x
ch - c h.
ch - ch - y
x
ch - c h - ch - ch -
x
y
ch - ch
(16)
Chuyển mạch theo hướng bất đối xứng
ch - ch -
y
y
ch - c h.
y
y
ch - ch2 + ch - ch -
y
2
y
ch = ch
(17)
ch - ch -
x
x
ch - c h.
x
x
ch - ch2 + ch - ch -
x
2
x
ch = ch
(18)
ch - ch - x
2
y
ch - ch
+ ch - ch -
y
y
ch - c h
ch - ch -
y
x
y
2
y
ch = ch
Trang 8(19) Sản phẩm thu được là một hỗn hợp có chứa monome dư, oligome, copolyme, homopolyme , tỷ lệ các cấu tử này khác nhau phụ thuộc vào bản chất của từng thành phần, mức độ ổn định, kích thước của các cấu tử, nhiệt độ, chất khơi mào, nồng độ monome, tốc độ khuấy trộn
Một số phương pháp hoá học điều chế hạt nano oxit sắt từ
- Phương pháp oxi hoá Fe 2+
Nguyên tắc của phương pháp là thuỷ phân muối Fe2+ví dụ như muối FeSO4.7H2O hay FeCl2.4H2O bằng cách thêm một bazơ ví dụ như NH4OH hay NaOH trong không khí và ở những điều kiện t0, pH phù hợp Lọc và sấy khô trong không khí ở t0 phòng hạt sắt từ
Nồng độ chất đầu và tốc độ kết tủa là 2 nhân tố quan trọng quyết định kích thước hạt Nồng độ đầu và tốc độ kết tủa càng nhỏ thì kích thước hạt càng nhỏ
Động học của phản ứng oxi hóa Fe2+ chậm và khó điều khiển, thường người ta nên tránh sử dụng phương pháp này
Sử dụng FeCl2.4H2O và dung dịch NH3 0.07M, phản ứng tiến hành ở
80oC-90oC Lọc và sấy khô qua đêm trong không khí ở t0 phòng hạt sắt từ,
đã thu được một số kết quả sau:
Bảng 1.5 Sự phụ thuộc kích thước hạt, thể tích đơn vị tế bào,
Mẫu
số
Nồng độ (%)
Kích thước hạt (nm)
Thể tích tế bào đơn vị (A o ) 3
M S
28
32
34
37
0.25 0.05 0.60 3.00
6.4 10.8 37.8 91.4
592.7 587.7 586.5 586.4
1.1 2.6 2.3 2.0
Kết quả: - Các hạt tạo được đều có dạng hình cầu
- Mẫu 28 và 32 là đơn pha
- Mẫu 34 và 37 đều lẫn .Fe2O3 lần lượt là 12% và 7 % Khi nồng độ chất đầu giảm thì kích thước hạt giảm, đồng thời độ tinh khiết của sản phẩm tăng Hiệu ứng kích thước hạt dẫn đến thể tích tế bào đơn vị được mở rộng Thể tích tế bào đơn vị được mở rộng là do tăng lượng ion Fe2+
trong mẫu vì bán kính ion Fe2+ 0,74 A0 lớn hơn bán kính ion Fe3+ 0,64 A0, cũng đồng nghĩa với tăng độ tinh khiết của sản phẩm
Phương pháp thuỷ phân cưỡng chế
Phương pháp thuỷ phân cưỡng chế là một phương pháp lý thuyết dựa trên
Trang 9cơ chế hình thành và phát triển các mầm tinh thể Trong dung môi thích hợp, sự thuỷ phân tạo ra các ion đa nhân chứa những cầu OH như M-OH-M hay cầu oxi như M-O-M là tiền thân của nhân mầm tinh thể
Trong dung dịch, ion kim loại Mz+ bị hidrat hoá Bản chất của quá trình này do sự nhường e- của phân tử H2O hình thành liên kết yếu giữa cation trung tâm và O
[M(H2O)n]z+ [M(OH)p(H2O)n-p](z-p)+ + pH+
- Cơ chế của sự thuỷ phân:
OH MOH OH
M 3
Phức aquơ Phức hydroxo
H O MO H O
H
H O MOH O
n z
) 2 ( 1 2 )
1 ( 1 2
H O M O MOH H O
OH M O H
H MOH
O H
z n H
n
z n z
n
2
) 1 2 ( 1 2
| 1 2
1 2 )
1 ( 1
2
Phức oxo
Có thể ngưng tụ thành phức đa nhân keo hoá
Nhờ quá trình ngưng tụ mà mônome đime trime polime Sau
đó phát triển thành hạt keo gel hạt
Đặc điểm của phương pháp là khống chế nghiêm ngặt điều kiện của quá trình thuỷ phân: về nhiệt độ, áp suất, môi trường phản ứng
Phương pháp này đã đươc dùng để tổng hợp nên các oxit phức hợp như YOHCO3, CoFe2O4
Phương pháp đồng kết tủa:
Phương pháp thực chất là tạo ra những oxit phức hợp thông qua các dạng kết trung gian Yêu cầu quan trọng trước hết của phương pháp này là hoá chất phải thật tinh khiết Phản ứng tiến hành trong môi trường khí quyển trơ, các dung dịch chuẩn bị cho phản ứng đều phải được loại O2 cẩn thận ưu điểm của phương pháp là không sử dụng hệ tác nhân bề mặt:
Khi sol nước của hạt không chứa tác nhân bề mặt thì người ta có thể sử dụng trực tiếp, ví dụ như chèn trực tiếp vào những lớp phim polyme siêu mỏng trong ứng dụng vật liệu quang từ
Qui trình phản ứng như sau [12]:
Trang 10Chú thích:
1 – Van N 2
2, 9 – Bình điều nhiệt
3 - Dung dịch Fe 2+ , Fe 3+
4 – Dung dịch kiềm
5 – Nhiệt kế
6 – Bình phản ứng
7 – Que khuấy
8 – Sinh hàn
Mở van N2 sục vào dung dịch 3 chứa Fe2+, Fe3+ và dung dịch 4 chứa NaOH, trộn lẫn 2 dung dịch và đưa vào bình phản ứng 6 Lắp sinh hàn và nhiệt
kế, que khuấy Nhiệt độ phản ứng được duy trì bởi bể ổn nhiệt 2 và 9 Kết tủa đen được hình thành ngay lập tức, khuấy mạnh trong 2h, sản phẩm được tạo thành đem lọc rửa và đem làm khô
Sử dụng dung dịch Fe2+, Fe3+ 0,25M và dung dịch NaOH 0,05M Bình phản ứng 6 có chứa sẵn nước cất ở 800C Khuấy trong 2 giờ ở 800C Tác giả đã nghiên cứu ảnh hưởng của tỉ lệ về số mol Fe2+/Fe3+ đến kích thước hạt:
Mẫu 1 : Fe2+/Fe3+ = 0,5
Mẫu 2 : Fe2+/Fe3+= 1
Và đã thu được kết quả như sau:
Mẫu 1: hình cầu, phân bố kích thước hẹp; d = 5,9 nm
Mẫu 2: dạng hạt gần giống hình lập phương; d =12,8 nm
Kích thước hạt ở mẫu 2 lớn hơn mẫu 1, do trong mẫu 2 có sự oxi hoá chậm lượng dư Fe (II) Fe(III):
Fe2+ + 2 OH- Fe(OH)2
Fe(OH)2 > Fe3O4 + H2O Bán kính ion Fe2+ ( 0,74 A0) lớn hơn bán kính ion Fe3+ ( 0,64 A0), do đó lượng dư Fe2+ là nguyên nhân gây ra sự tăng kích thước hạt
Một số lưu ý khi tiến hành phương pháp đồng kết tủa:
+ Tỉ lệ Fe 2+ /Fe 3+: Do các muối Fe2+ rất dễ bị oxi hoá nên thực tế thường lấy tỉ lệ về số mol Fe2+/Fe3+ > 0,5 Tuy nhiên nếu hoá chất tinh khiết đến 99.9 %
Hình: Mô hình phản ứng theo
phương pháp đồng kết tủa
O 2
Trang 11và các biện pháp ngăn ngừa sự oxi hóa được tiến hành một cách nghiêm ngặt thì nên lấy đúng tỉ lệ hợp thức nhằm mục đích tạo ra hạt sắt từ đơn pha
+ Bazơ: Do khả năng phân cực cao của những cation kim loại kiềm hoặc
dung dịch NH3, do năng lượng bề mặt cao của các hạt nano sắt từ nên các hạt thường bị kết tụ Để ngăn ngừa hiện tượng này, người ta đã tiến hành rất nhiều các phương pháp khác nhau Một trong những phương pháp đó là sử dụng
TAMOH (tetrametyl amoni hidroxi) thay cho NaOH, NH4OH, vì cation N(CH3)4+ có khả năng phân cực hoá thấp
+ Nồng độ: Nồng độ tác nhân phản ứng nên 0,1M Nếu nồng độ quá
đặc, hạn chế sự tham gia của H2O vào trong quá trình phản ứng do đó làm tăng khả năng kết tụ
+Nhiệt độ: Nhiệt độ ảnh hưởng đến tốc độ phát triển của tinh thể do đó
ảnh hưởng đến hình dạng và kích thước hạt Nhiệt độ tăng, thời gian tiến hành phản ứng giảm, kích thước hạt tăng, hình dạng hạt thay đổi
+ Anion: Không nên dùng SO42-, PO43- bởi đây là những anion có điện tích lớn, khả năng phân cực hoá cao
Phương pháp vi nhũ
Nguyên tắc của phương pháp là tổng hợp hạt sắt từ trong một hệ vi nhũ
W/O (Water/Oil) tức hệ vi nhũ nước trong dầu Trong đó dầu là môi trường liên
tục Những hạt nước có kích thước rất nhỏ bền trong dầu chính là nơi phản ứng xảy ra để tạo ra hạt sắt từ ưu điểm của phương pháp là hạt tạo ra phần lớn có dạng hình cầu
*Cơ chế tạo hệ vi nhũ:
Hệ vi nhũ thường bao gồm một pha hữu cơ đóng vai trò làm dung môi, một chất hoạt động bề mặt và một chất tan trong H2O Phần đầu phân cực của chất hoạt động bề mặt phân tán trong H2O và phần đuôi không phân cực phân tán trong pha hữu cơ
*Giới thiệu một số hệ vi nhũ:
a Hệ gồm H2O/AOT/ n-heptan
Trong đó AOT là Natri bis (2-etyl hexyl sunfo sucxinat) đóng vai trò làm tác nhân bề mặt
b Hệ gồm H2O/ C2H5OH/ DBS/ toluen
Pha hữu cơ là toluen, tác nhân bề mặt là dodexyl benzen sunfonat
C12H25C6H6(SO3Na), C2H5OH là tác nhân phụ có vai trò tương tự như một chất hoạt động bề mặt C2H5OH tan vô hạn trong nước, nhóm etyl không phân cực giúp phân tán tốt hơn trong pha hữu cơ
Trang 12*Phương phỏp vi nhũ:
đánh tan trong bể siêu âm
đánh tan trong bể siêu âm
Sơ đồ tổng hợp hạt oxit sắt từ bằng phương phỏp vi nhũ
Trộn lẫn 2 hệ vi nhũ trong mụi trường khớ quyển N2, khuấy tốc độ cao Sản phẩm được li tõm, rửa, làm khụ trong chõn khụng
- Tổng hợp vật liệu:
+ Húa chất và dụng cụ:
Húa chất:
- Styren C8H8 (C6H5-CH=CH2) (St - Trung Quốc): d420 = 0,906 - 0,909 g/ml, M= 104,15
- Divinylbenzene (p-C6H4(HC=CH2)2) (DVB - Merck), d420 = 0,9162 g/ml, M=130,19 g/mol
- Benzoyl peroxit (BPO - Trung Quốc)
- FeCl2.4H2O, FeCl3.6H2O (Trung Quốc)
- Dung dịch NH3, NaOH, Gelatin (Trung Quốc)
- Metanol (Trung quốc)
- Etanol (Việt Nam)
- Nước cất
- Dầu Diezel (Petrolimex), tỷ trọng ở 15oC: 0,87
- Xăng A92, A95 (Petrolimex), tỷ trọng ở 15oC: 0,76
- Dầu DO (Petrolimex), tỷ trọng ở 15oC: 0,92
- Toluen (Merk)
Dụng cụ:
Bể điều nhiệt, cõn phõn tớch, tủ sấy, mỏy khuấy, nhiệt kế, bỡnh cầu ba cổ, cốc thuỷ tinh, bỡnh tam giỏc, pipet và cỏc dụng cụ khỏc
Dung dịch FeCl2, FeCl3
trộn theo tỉ lệ 1:1
Chất hoạt động bề mặt/ pha
hữu cơ
Hệ vi nhũ I
Dung dịch của một bazơ vớ dụ
nhũ II Chất hoạt động bề mặt/ pha
hữu cơ
Trang 13Tổng hợp hạt ôxit sắt:
Tiến hành pha dung dịch hỗn hợp muối FeCl3 và FeCl2 trong nước cất với các nồng độ CMFeCl3= 0,24M, và CMFeCl2= 0.12M, rồi rót vào bình phản ứng được đặt trong hệ điều nhiệt ở nhiệt độ 50oC Dung dịch NaOH 0,05M rót vào phễu nhỏ giọt Trước và trong quá trình phản ứng các dung dịch đều được sục khí N2 để ngăn ngừa sự oxi hoá của các ion Fe2+, sử dụng máy khuấy với tốc độ cao với tốc độ nhỏ giọt 2-3 giây/giọt Hỗn hợp phản ứng chuyển thành màu đen ngay sau khi nhỏ giọt, pH của phản ứng ổn định từ 10,4 -10,5, tiến hành phản ứng trong 120 phút
Phản ứng thủy phân:
Fe2+ + 2Fe3+ + 8OH- Fe3O4 + 4H2O
- Sản phẩm đem lọc tách li tâm, rửa sạch các ion Cl- bằng nước cất vài lần (thử ion Cl- bằng kết tủa trong dung dịch AgNO3), sau đó rửa kết tủa bằng cồn 960 khoảng 2-3 lần
Mẫu vật liệu oxit sắt thu được sấy khô ở nhiệt độ 70oC trong tủ sấy chân không
Biến tính bề mặt hạt oxit sắt
- Hạt sắt oxit muốn đưa được vào trong polyme phải được biến tính bề mặt, nếu không chúng sẽ bị lắng và chìm trong dung dịch hỗn hợp phản ứng và tách ra ngoài Có rất nhiều phương pháp để biến tính hệ hạt này, chúng tôi sử dụng phương pháp oleat hóa bề mặt Phương pháp này có ưu điểm là dễ làm, axit oleic dễ kiếm và rẻ tiền, đồng thời trong oleic còn có một nối đôi, nó sẽ dễ dàng tạo liên kết và tăng khả năng tương hợp với các polyme hơn
Do năng lượng bề mặt cao nên các hạt sắt từ thường bị kết tụ Điều kiện ứng dụng đòi hỏi không có sự kết tụ mà phải phân tán được Muốn vậy lực tương tác so chuyển động nhiệt, do tương tác đẩy phải mạnh hơn lực hút giữa các hạt
Những hạt nano Fe3O4 có kích thước rất nhỏ, thể hiện tính siêu thuận từ ở nhiệt độ thường (nhiệt độ Curie nhỏ hơn nhiệt độ thường), có nhiều ứng dụng rất quan trọng trong lĩnh vực y học Điều kiện ứng dụng là các hạt phải có kích thước nhỏ hơn 50nm, có sự phân bố kích thước hẹp và bề mặt được bảo vệ bởi chất có khả năng tương hợp sinh học cao Với lớp áo khoác bên ngoài ngăn cản
sự kết tụ, đồng thời làm tăng khả năng tương hợp sinh học, vật liệu siêu thuận
từ được sử dụng để làm chất dẫn thuốc, sử dụng trong lĩnh vực ghi hình ảnh cộng hưởng từ
Một số phương pháp ổn định, bảo vệ hạt ôxit sắt từ