សម្ភារៈស្រូបយកខ្លាំងពីសែលុយឡូសអេធើរ

ដំណើរការ និងដំណើរការផលិតផលនៃ carboxymethyl cellulose cross-linked ដោយ N, N-methylenebisacrylamide ដើម្បីរៀបចំជ័រ superabsorbent ត្រូវបានសិក្សា ហើយការផ្តោតអារម្មណ៍នៃ alkali បរិមាណនៃ cross-linking ភ្នាក់ងារ alkali etherification និងសារធាតុរំលាយត្រូវបានពិភាក្សា។ ឥទ្ធិពលនៃកម្រិតថ្នាំលើការអនុវត្តការស្រូបយកទឹកនៃផលិតផល។ យន្តការ adsorption នៃជ័រទឹកដែលជ្រាបចូលទៅក្នុងទឹកត្រូវបានពន្យល់។ ការសិក្សាបានបង្ហាញថាតម្លៃរក្សាទឹក (WRV) នៃផលិតផលនេះឈានដល់ 114ml/g ។

ពាក្យគន្លឹះ៖សែលុយឡូសអេធើរ; មេទីលនេប៊ីសាគ្រីឡាមីត; ការរៀបចំ

1,សេចក្តីផ្តើម

ជ័រ Superabsorbent គឺជាវត្ថុធាតុ polymer ដែលមានក្រុមអ៊ីដ្រូហ្វីលីកខ្លាំង និងកម្រិតជាក់លាក់នៃតំណភ្ជាប់ឆ្លងកាត់។ សមា្ភារៈស្រូបទឹកធម្មតាដូចជា ក្រដាស កប្បាស និង hemp មានអត្រាស្រូបយកទឹកទាប និងសមត្ថភាពរក្សាទឹកបានខ្សោយ ខណៈពេលដែលជ័រដែលស្រូបយកខ្លាំងអាចស្រូបទឹកបានរាប់សិបដងនៃទំងន់របស់ពួកគេ ហើយជែលដែលបង្កើតឡើងបន្ទាប់ពីស្រូបទឹកនឹងមិនខ្សោះជាតិទឹកសូម្បីតែ ជាមួយនឹងសម្ពាធតិចតួច។ សមត្ថភាពរក្សាទឹកបានល្អ។ វាមិនរលាយក្នុងទឹក ឬនៅក្នុងសារធាតុរំលាយសរីរាង្គទេ។

មានក្រុម hydroxyl មួយចំនួនធំ ក្រុម carboxyl និង អ៊ីយ៉ុង hydrate សូដ្យូម នៅលើខ្សែសង្វាក់ម៉ូលេគុលនៃសម្ភារៈស្រូបយកខ្លាំងដែលធ្វើពីសែលុយឡូស។ បន្ទាប់ពីស្រូបយកទឹក ទឹកត្រូវបានហ៊ុំព័ទ្ធដោយបណ្តាញម៉ាក្រូម៉ូលេគុល hydrophilic ហើយអាចរក្សាបាននៅក្រោមសម្ពាធខាងក្រៅ។ នៅពេលដែលទឹកធ្វើឱ្យជ័រ adsorption សំណើម ស្រទាប់នៃភ្នាសពាក់កណ្តាល permeable ត្រូវបានបង្កើតឡើងរវាងជ័រ និងទឹក។ យោងតាមលោក Donnan បានឱ្យដឹងថា ដោយសារកំហាប់ខ្ពស់នៃអ៊ីយ៉ុងចល័ត (Na+) នៅក្នុងជ័រស្រូបយកទឹក'គោលការណ៍លំនឹង ភាពខុសគ្នានៃកំហាប់អ៊ីយ៉ុងនេះអាចបណ្តាលឱ្យមានសម្ពាធ osmotic ។ ខ្សោយ បង្កើតបានជាថាមពលទន់ខ្សោយដែលមានសំណើម និងហើម ទឹកឆ្លងកាត់ស្រទាប់នៃភ្នាសពាក់កណ្តាលដែលអាចជ្រាបចូលបាន និងរួមបញ្ចូលគ្នាជាមួយក្រុម hydrophilic និងអ៊ីយ៉ុងនៅលើ macromolecules នៃជ័រ superabsorbent កាត់បន្ថយកំហាប់នៃអ៊ីយ៉ុងចល័ត ដោយហេតុនេះបង្ហាញពីការស្រូបយកទឹកខ្ពស់ និងការហើម។ ដំណើរការ adsorption បន្តរហូតដល់ភាពខុសគ្នានៃសម្ពាធ osmotic ដែលបណ្តាលមកពីភាពខុសគ្នានៃកំហាប់នៃអ៊ីយ៉ុងចល័តគឺស្មើនឹងភាពធន់ទ្រាំទៅនឹងការពង្រីកបន្ថែមទៀតដែលបណ្តាលមកពីកម្លាំងស្អិតរមួតនៃបណ្តាញម៉ូលេគុលនៃជ័រវត្ថុធាតុ polymer ។ គុណសម្បត្តិនៃជ័រ superabsorbent រៀបចំពីសែលុយឡូសគឺ៖ អត្រាស្រូបយកទឹកកម្រិតមធ្យម ល្បឿនស្រូបយកទឹកលឿន ធន់នឹងទឹកអំបិលល្អ មិនមានជាតិពុល ងាយស្រួលក្នុងការកែតម្រូវតម្លៃ pH អាចត្រូវបានបំផ្លិចបំផ្លាញតាមធម្មជាតិ និងតម្លៃទាប ដូច្នេះវាមានទំហំធំទូលាយ។ ជួរនៃការប្រើប្រាស់។ វា​អាច​ត្រូវ​បាន​គេ​ប្រើ​ជា​ភ្នាក់ងារ​ទប់ស្កាត់​ទឹក ម៉ាស៊ីន​ត្រជាក់​ដី និង​ភ្នាក់ងារ​រក្សា​ទឹក​ក្នុង​ឧស្សាហកម្ម និង​កសិកម្ម។ លើសពីនេះ វាមានការអភិវឌ្ឍន៍ល្អ និងលទ្ធភាពប្រើប្រាស់ក្នុងផ្នែកសុខភាព អាហារ មីក្រូជីវសាស្ត្រ និងឱសថ។

2. ផ្នែកពិសោធន៍

2.1 គោលការណ៍នៃការពិសោធន៍

ការរៀបចំនៃជ័រ superabsorbent ជាតិសរសៃកប្បាស ជាចម្បងដើម្បីបង្កើតជារចនាសម្ព័ន្ធភ្ជាប់គ្នាជាមួយនឹងកម្រិតទាបនៃការជំនួសនៅលើស្បែកសរសៃ។ ការភ្ជាប់ឆ្លងទៅសមាសធាតុដែលជាទូទៅមានក្រុមមុខងារប្រតិកម្មពីរ ឬច្រើន។ ក្រុមមុខងារដែលមានសមត្ថភាពភ្ជាប់ទំនាក់ទំនងរួមមាន vinyl, hydroxyl, carboxyl, amide, acid chloride, oxirane, nitrile ជាដើម។ សមាមាត្រការស្រូបយកទឹកនៃជ័រ superabsorbent ដែលរៀបចំជាមួយភ្នាក់ងារទំនាក់ទំនងឆ្លងគឺខុសគ្នា។ នៅក្នុងការពិសោធន៍នេះ N, N-methylenebisacrylamide ត្រូវបានគេប្រើជាភ្នាក់ងារភ្ជាប់ឆ្លង រួមទាំងជំហានដូចខាងក្រោមៈ

(1) សែលុយឡូស (Rcell) មានប្រតិកម្មជាមួយនឹងដំណោះស្រាយអាល់កាឡាំងដើម្បីបង្កើតសែលុយឡូសអាល់កាឡាំងហើយប្រតិកម្មអាល់កាឡាំងនៃសែលុយឡូសគឺជាប្រតិកម្មខាងក្រៅយ៉ាងឆាប់រហ័ស។ ការបន្ថយសីតុណ្ហភាពគឺអំណោយផលដល់ការបង្កើតសរសៃអាល់កាឡាំង និងអាចរារាំងអ៊ីដ្រូលីស៊ីសរបស់វា។ ការបន្ថែមជាតិអាល់កុលអាចបង្កើនភាពច្របូកច្របល់នៃសែលុយឡូសដែលមានប្រយោជន៍ដល់អាល់កាឡាំងនិង etherification ជាបន្តបន្ទាប់។

RcellOH + NaOH→RcellONa+H2O

(2) អាល់កាឡាំងសែលុយឡូសនិងអាស៊ីត monochloroacetic បង្កើតសូដ្យូម carboxymethyl cellulose ហើយប្រតិកម្មអេធើរីហ្វិនជាកម្មសិទ្ធិរបស់ប្រតិកម្មជំនួស nucleophilic:

RcellONa+ClCH2COONa→RcellOCH2COONa + NaCl

(3) N, N-methylenebisacrylamide cross-linked ដើម្បីទទួលបានជ័រស្រូបយកខ្លាំង។ ដោយសារតែនៅតែមានក្រុមអ៊ីដ្រូស៊ីលមួយចំនួនធំនៅលើខ្សែសង្វាក់ម៉ូលេគុលនៃជាតិសរសៃ carboxymethyl អ៊ីយ៉ូដនៃក្រុម hydroxyl នៃ cellulose និង ionization នៃចំណងទ្វេ acryloyl នៅលើខ្សែសង្វាក់ម៉ូលេគុលនៃ N, N-methylenebisacrylamide អាចត្រូវបានបង្កឡើងនៅក្រោមសកម្មភាព។ នៃកាតាលីករអាល់កាឡាំង ហើយបន្ទាប់មកការភ្ជាប់គ្នារវាងខ្សែសង្វាក់ម៉ូលេគុលសែលុយឡូសកើតឡើងតាមរយៈ Michael condensation ហើយភ្លាមៗត្រូវឆ្លងកាត់ការផ្លាស់ប្តូរប្រូតុងជាមួយនឹងទឹកដើម្បីក្លាយជាជ័រ superabsorbent cellulose ដែលមិនរលាយក្នុងទឹក។

2.2 វត្ថុធាតុដើម និងឧបករណ៍

វត្ថុធាតុដើម៖ កប្បាសស្រូបយក (កាត់ចូលទៅក្នុងធុងសំរាម) សូដ្យូមអ៊ីដ្រូសែន អាស៊ីត monochloroacetic N, N-methylenebisacrylamide, អេតាណុលដាច់ខាត, អាសេតូន។

ឧបករណ៍៖ កង្ហារបី, កង្ហារអគ្គិសនី, ធុងចម្រោះទឹក, ធុងចម្រោះទឹក, ចង្រ្កាន Buchner, ឡសម្ងួតបូមធូលី, បូមទឹកបូមធូលី។

2.3 វិធីសាស្រ្តរៀបចំ

2.3.1 អាល់កាឡាំង

បន្ថែមកប្បាសស្រូបយក 1 ក្រាមទៅក្នុងដបដែលមានកបី បន្ទាប់មកបន្ថែមបរិមាណជាក់លាក់នៃដំណោះស្រាយសូដ្យូមអ៊ីដ្រូអុកស៊ីត និងអេតាណុលដាច់ខាត រក្សាសីតុណ្ហភាពក្រោមសីតុណ្ហភាពបន្ទប់ ហើយកូរមួយរយៈ។

2.3.2 Etherification

បន្ថែមបរិមាណជាក់លាក់នៃអាស៊ីត chloroacetic ហើយកូររយៈពេល 1 ម៉ោង។

2.3.2 ការភ្ជាប់ឆ្លងកាត់

នៅដំណាក់កាលក្រោយនៃ etherification N,N-methylenebisacrylamide ត្រូវបានបន្ថែមក្នុងសមាមាត្រ ដើម្បីអនុវត្តការភ្ជាប់គ្នា ហើយកូរនៅសីតុណ្ហភាពបន្ទប់រយៈពេល 2 ម៉ោង។

2.3.4 ក្រោយដំណើរការ

ប្រើអាស៊ីត glacial acetic ដើម្បីកែតម្រូវតម្លៃ pH ដល់ 7 លាងអំបិលចេញជាមួយអេតាណុល លាងទឹកចេញជាមួយអាសេតូន ត្រងជាមួយបឺត ហើយស្ងួតរយៈពេល 4 ម៉ោង (នៅប្រហែល 60 ។°C, កម្រិតខ្វះចន្លោះ 8.8kPa) ដើម្បីទទួលបានផលិតផលសរសៃកប្បាសពណ៌ស។

2.4 ការធ្វើតេស្តវិភាគ

អត្រាស្រូបយកទឹក (WRV) ត្រូវបានកំណត់ដោយ sieving ពោលគឺ 1 ក្រាមនៃផលិតផល (G) ត្រូវបានបន្ថែមទៅ beaker ដែលមានទឹកចម្រោះ 100ml (V1) ត្រាំរយៈពេល 24 ម៉ោង ត្រងតាមអេក្រង់ដែកអ៊ីណុក 200 សំណាញ់។ ហើយទឹកនៅផ្នែកខាងក្រោមនៃអេក្រង់ត្រូវបានប្រមូល (V2)។ រូបមន្តគណនាមានដូចខាងក្រោម៖ WRV=(V1-V2)/G.

3. លទ្ធផល និងការពិភាក្សា

3.1 ការជ្រើសរើសលក្ខខណ្ឌប្រតិកម្មអាល់កាឡាំង

នៅក្នុងដំណើរការនៃការផលិតសែលុយឡូសអាល់កាឡាំងដោយសកម្មភាពនៃជាតិសរសៃកប្បាសនិងដំណោះស្រាយអាល់កាឡាំងលក្ខខណ្ឌនៃដំណើរការមានផលប៉ះពាល់យ៉ាងខ្លាំងទៅលើដំណើរការនៃផលិតផល។ មានកត្តាជាច្រើននៅក្នុងប្រតិកម្មអាល់កាឡាំង។ ដើម្បីភាពងាយស្រួលនៃការសង្កេត វិធីសាស្ត្ររចនាពិសោធន៍រាងពងក្រពើត្រូវបានអនុម័ត។

លក្ខខណ្ឌផ្សេងទៀត៖ សារធាតុរំលាយគឺ 20ml នៃអេតាណុលដាច់ខាត សមាមាត្រនៃអាល់កាឡាំងទៅនឹងភ្នាក់ងារ etherifying (mol/md) គឺ 3:1 ហើយភ្នាក់ងារចម្លងគឺ 0.05g។

លទ្ធផលពិសោធន៍បង្ហាញថា៖ ទំនាក់ទំនងបឋម និងអនុវិទ្យាល័យ៖ C> A> B សមាមាត្រល្អបំផុត៖ A3B3C3 ។ កំហាប់នៃសារធាតុ lye គឺជាកត្តាសំខាន់បំផុតក្នុងប្រតិកម្មអាល់កាឡាំង។ កំហាប់ខ្ពស់នៃសារធាតុ lye គឺអំណោយផលដល់ការបង្កើតកោសិកាអាល់កាឡាំង។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ គួរកត់សំគាល់ថា កំហាប់នៃសារធាតុ lye កាន់តែខ្ពស់ បរិមាណអំបិលកាន់តែច្រើននៃជ័រ superabsorbent ដែលបានរៀបចំ។ ដូច្នេះនៅពេលលាងអំបិលជាមួយអេតាណុល ត្រូវលាងសម្អាតឱ្យបានច្រើនដង ដើម្បីធានាថាអំបិលនៅក្នុងផលិតផលត្រូវបានដកចេញ ដើម្បីកុំឱ្យប៉ះពាល់ដល់សមត្ថភាពស្រូបយកទឹករបស់ផលិតផល។

3.2 ឥទ្ធិពលនៃកម្រិតថ្នាំ crosslinking agent លើផលិតផល WRV

លក្ខខណ្ឌនៃការពិសោធន៍គឺ៖ 20ml នៃអេតាណុលដាច់ខាត សមាមាត្រ 2.3:1 នៃអាល់កាឡាំងទៅនឹងភ្នាក់ងារ etherification, 20ml នៃ lye និង 90min នៃ alkalization ។

លទ្ធផលបានបង្ហាញថាបរិមាណនៃភ្នាក់ងារតភ្ជាប់ឆ្លងកាត់បានប៉ះពាល់ដល់កម្រិតនៃតំណភ្ជាប់ឆ្លងនៃ CMC-Na ។ ការភ្ជាប់ឆ្លងកាត់ច្រើនពេកនាំឱ្យមានរចនាសម្ព័ន្ធបណ្តាញតឹងនៅក្នុងចន្លោះផលិតផលដែលត្រូវបានកំណត់ដោយអត្រាស្រូបយកទឹកទាបនិងការបត់បែនមិនល្អបន្ទាប់ពីការស្រូបយកទឹក; នៅពេលដែលបរិមាណនៃសារធាតុឆ្លងកាត់មានតិចតួច តំណភ្ជាប់ឆ្លងកាត់មិនពេញលេញ ហើយមានផលិតផលរលាយក្នុងទឹក ដែលប៉ះពាល់ដល់អត្រាស្រូបយកទឹកផងដែរ។ នៅពេលដែលបរិមាណនៃភ្នាក់ងារតភ្ជាប់ឆ្លងមានតិចជាង 0.06g អត្រាស្រូបយកទឹកកើនឡើងជាមួយនឹងការកើនឡើងនៃបរិមាណភ្នាក់ងារភ្ជាប់ឆ្លងកាត់ នៅពេលដែលបរិមាណនៃសារធាតុឆ្លងកាត់មានច្រើនជាង 0.06g អត្រាស្រូបយកទឹកថយចុះ។ ជាមួយនឹងបរិមាណនៃភ្នាក់ងារឆ្លង។ ដូច្នេះកំរិតប្រើនៃភ្នាក់ងារឆ្លងកាត់គឺប្រហែល 6% នៃម៉ាសសរសៃកប្បាស។

3.3 ឥទ្ធិពលនៃលក្ខខណ្ឌ etherification លើផលិតផល WRV

លក្ខខណ្ឌពិសោធន៍គឺ: កំហាប់អាល់កាឡាំង 40%; បរិមាណអាល់កាឡាំង 20 មីលីលីត្រ; អេតាណុលដាច់ខាត 20 មីលីលីត្រ; កម្រិតថ្នាំឆ្លង 0.06g; អាល់កាឡាំង 90 នាទី។

តាមរូបមន្តប្រតិកម្មគីមី សមាមាត្រអាល់កាឡាំង-អេធើរ (NaOH:CICH2-COOH) គួរតែមាន 2:1 ប៉ុន្តែបរិមាណពិតប្រាកដនៃអាល់កាឡាំងដែលបានប្រើគឺធំជាងសមាមាត្រនេះ ពីព្រោះកំហាប់អាល់កាឡាំងសេរីជាក់លាក់ត្រូវតែធានានៅក្នុងប្រព័ន្ធប្រតិកម្ម។ ពីព្រោះ៖ ជាក់លាក់ កំហាប់ខ្ពស់នៃមូលដ្ឋានឥតគិតថ្លៃគឺអំណោយផលដល់ការបញ្ចប់ប្រតិកម្មអាល់កាឡាំង។ ប្រតិកម្មតំណឆ្លងកាត់ត្រូវតែត្រូវបានអនុវត្តក្រោមលក្ខខណ្ឌអាល់កាឡាំង; ប្រតិកម្មចំហៀងខ្លះប្រើប្រាស់អាល់កាឡាំង។ ទោះយ៉ាងណាក៏ដោយ ប្រសិនបើបរិមាណអាល់កាឡាំងត្រូវបានបន្ថែមច្រើនពេក ជាតិសរសៃអាល់កាឡាំងនឹងត្រូវបំផ្លាញយ៉ាងធ្ងន់ធ្ងរ ហើយក្នុងពេលជាមួយគ្នានោះ ប្រសិទ្ធភាពនៃសារធាតុអេធើរហ្វីកនឹងត្រូវបានកាត់បន្ថយ។ ការពិសោធន៍បង្ហាញថាសមាមាត្រនៃអាល់កាឡាំងទៅនឹងអេធើរគឺប្រហែល 2.5: 1 ។

3.4 ឥទ្ធិពលនៃបរិមាណសារធាតុរំលាយ

លក្ខខណ្ឌពិសោធន៍គឺ: កំហាប់អាល់កាឡាំង 40%; កំរិតអាល់កាឡាំង 20 មីលីលីត្រ; សមាមាត្រអាល់កាឡាំង - អេធើរ 2.5: 1; កំរិតប្រើភ្នាក់ងារឆ្លងកាត់ 0.06g, alkalization 90 នាទី។

អេតាណុល អ៊ីដ្រូសែន សារធាតុរំលាយ ដើរតួនាទី បំបែក ធ្វើដូចគ្នា និងរក្សាស្ថានភាព ទឹករំអិល នៃប្រព័ន្ធ ដែលមានប្រយោជន៍ ក្នុងការបំបែក និងផ្ទេរកំដៅ ដែលបញ្ចេញ កំឡុងពេល បង្កើតកោសិកា អាល់កាឡាំង ហើយអាចកាត់បន្ថយ ប្រតិកម្មអ៊ីដ្រូលីលីស នៃកោសិកា អាល់កាឡាំង ដោយហេតុនេះ ទទួលបានឯកសណ្ឋាន។ សែលុយឡូស។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ប្រសិនបើបរិមាណនៃជាតិអាល់កុលបន្ថែមច្រើនពេក អាល់កាឡាំង និងសូដ្យូម monochloroacetate នឹងរលាយនៅក្នុងវា កំហាប់នៃប្រតិកម្មនឹងថយចុះ អត្រាប្រតិកម្មនឹងថយចុះ ហើយវាក៏នឹងជះឥទ្ធិពលអាក្រក់ដល់ការភ្ជាប់គ្នាជាបន្តបន្ទាប់ផងដែរ។ នៅពេលដែលបរិមាណអេតាណុលដាច់ខាតគឺ 20ml តម្លៃ WRV មានទំហំធំ។

សរុបមក លក្ខខណ្ឌសមស្របបំផុតសម្រាប់ការរៀបចំជ័រដែលស្រូបយកបានល្អពីកប្បាសដែលស្រូបយកសារធាតុអាល់កាឡាំង និងអេធើរហ្វីត carboxymethyl cellulose ឆ្លងកាត់តំណភ្ជាប់ដោយ N, N-methylenebisacrylamide គឺ៖ កំហាប់អាល់កាឡាំង 40%, ទឹក 20ml គ្មានសារធាតុរំលាយ និងអេតាណុល សមាមាត្រនៃអាល់កាឡាំងទៅអេធើរ។ គឺ 2.5:1 ហើយកំរិតប្រើនៃភ្នាក់ងារចម្លងគឺ 0.06g (6% នៃបរិមាណកប្បាស)។