סופּער אַבזאָרבאַנט מאַטעריאַל פון סעללולאָסע יטער

דער פּראָצעס און פּראָדוקט פאָרשטעלונג פון קאַרבאָקסימעטהיל סעליאַלאָוס קראָס-לינגקט דורך ען, ען-מעטהילענעביסאַקרילאַמידע צו צוגרייטן סופּעראַבסאָרבענט סמאָלע זענען געלערנט, און די קאַנסאַנטריישאַן פון אַלקאַלי, די סומע פון ​​​​קראָס-לינקינג אַגענט, אַלקאַלי עטעריפיקאַטיאָן און סאַלוואַנט זענען דיסקאַסט. די ווירקונג פון דאָוסאַדזש אויף די וואַסער אַבזאָרפּשאַן פאָרשטעלונג פון די פּראָדוקט. די אַדסאָרפּטיאָן מעקאַניזאַם פון די וואַסער-אַבזאָרבאַנט סמאָלע צו וואַסער איז דערקלערט. שטודיום האָבן געוויזן אַז די וואַסער ריטענשאַן ווערט (WRV) פון דעם פּראָדוקט ריטשאַז 114 מל / ג.

שליסל ווערטער:סעליאַלאָוס יטער; מעטהילענעביסאַקרילאַמידע; צוגרייטונג

1,הקדמה

סופּעראַבסאָרבענט סמאָלע איז אַ פּאָלימער מאַטעריאַל מיט שטאַרק כיידראָופיליק גרופּעס און אַ זיכער גראַד פון קראָססלינקינג. פּראָסט וואַסער-אַבזאָרבינג מאַטעריאַלס אַזאַ ווי פּאַפּיר, וואַטע און כעמפּ האָבן אַ נידעריק וואַסער אַבזאָרפּשאַן קורס און נעבעך וואַסער ריטענשאַן קאַפּאַציטעט, בשעת סופּער-אַבזאָרבאַנט רעזינז קענען אַרייַנציען וואַסער דאַזאַנז פון מאל זייער אייגן וואָג, און די געל געשאפן נאָך אַבזאָרבינג וואַסער וועט נישט דיכיידרייט אפילו. מיט אַ קליין דרוק. ויסגעצייכנט וואַסער ריטענשאַן קאַפּאַציטעט. עס איז ניט סאַליאַבאַל אין וואַסער און ניט אין אָרגאַניק סאָלוואַנץ.

עס זענען אַ גרויס נומער פון הידראָקסיל גרופּעס, קאַרבאָקסיל גרופּעס און סאָדיום כיידרייט ייאַנז אויף די מאָלעקולאַר קייט פון די סופּער אַבזאָרבאַנט מאַטעריאַל געמאכט פון סעליאַלאָוס. נאָך אַבזאָרבינג וואַסער, די וואַסער איז סעראַונדאַד דורך אַ כיידראָופיליק מאַקראָמאָלעקולאַר נעץ און קענען זיין ריטיינד אונטער פונדרויסנדיק דרוק. ווען וואַסער מאָיסטענס די אַדסאָרפּטיאָן סמאָלע, אַ פּלאַסט פון האַלב-פּערמיאַבאַל מעמבראַנע איז געשאפן צווישן די סמאָלע און וואַסער. רעכט צו דער הויך קאַנסאַנטריישאַן פון רירעוודיק ייאַנז (נאַ +) אין די וואַסער-אַבזאָרבאַנט סמאָלע, לויט Donnan'אין יקוואַליבריאַם פּרינציפּ, דעם יאָן קאַנסאַנטריישאַן חילוק קענען גרונט אָסמאָטיק דרוק. נעבעך, פאָרמינג אַ מאָיסטענינג און געשווילעכץ שוואַך מאַכט, וואַסער פּאַסיז דורך דעם שיכטע פון ​​האַלב-פּערמיאַבאַל מעמבראַנע און קאַמביינז מיט כיידראָופיליק גרופּעס און ייאַנז אויף די מאַקראָמאָלעקולעס פון די סופּעראַבזאָרבאַנט סמאָלע, רידוסינג די קאַנסאַנטריישאַן פון רירעוודיק ייאַנז, דערמיט ווייזן הויך וואַסער אַבזאָרפּשאַן און געשווילעכץ. דעם אַדסאָרפּטיאָן פּראָצעס האלט ביז די אָסמאָטיק דרוק חילוק געפֿירט דורך די חילוק אין די קאַנסאַנטריישאַן פון רירעוודיק ייאַנז איז גלייַך צו די קעגנשטעל צו ווייַטער יקספּאַנשאַן געפֿירט דורך די קאָוכיסיוו קראַפט פון די מאָלעקולאַר נעץ פון די פּאָלימער סמאָלע. די אַדוואַנטאַגעס פון סופּעראַבסאָרבענט סמאָלע צוגעגרייט פון סעליאַלאָוס זענען: מעסיק וואַסער אַבזאָרפּשאַן קורס, שנעל וואַסער אַבזאָרפּשאַן גיכקייַט, גוט זאַלץ וואַסער קעגנשטעל, ניט-טאַקסיק, גרינג צו סטרויערן ף ווערט, קענען זיין דיגריידיד אין נאַטור און נידעריק פּרייַז, אַזוי עס האט אַ ברייט קייט פון ניצט. עס קענען זיין געוויינט ווי וואַסער בלאַקינג אַגענט, באָדן קאַנדישאַנער און וואַסער ריטיינינג אַגענט אין אינדוסטריע און אַגריקולטורע. אין אַדישאַן, עס האט גוט אַנטוויקלונג און אַפּלאַקיישאַן פּראַספּעקס אין געזונט, עסנוואַרג, מיקראָביאָלאָגי און מעדיצין.

2. עקספּערימענטאַל טייל

2.1 עקספּערימענטאַל פּרינציפּ

דער צוגרייטונג פון וואַטע פיברע סופּעראַבסאָרבענט סמאָלע איז דער הויפּט צו פאָרעם אַ קרייַז-לינגקט סטרוקטור מיט אַ נידעריק גראַד פון סאַבסטיטושאַן אויף די פיברע הויט. קרייַז-לינקינג צו קאַמפּאַונדז וואָס בכלל האָבן צוויי אָדער מער ריאַקטיוו פאַנגקשאַנאַל גרופּעס. די פאַנגקשאַנאַל גרופּעס טויגעוודיק פון קרייַז-לינקינג אַרייַננעמען וויינאַל, הידראָקסיל, קאַרבאָקסיל, אַמידע, זויער קלאָרייד, אָקסיראַנע, ניטרילע, עטק. אין דעם עקספּערימענט, N, N-מעטהילענעביסאַקרילאַמידע איז געניצט ווי אַ קרייַז-לינקינג אַגענט, אַרייַנגערעכנט די פאלגענדע סטעפּס:

(1) סעללולאָסע (רסעלל) ריאַקץ מיט אַלקאַליין לייזונג צו דזשענערייט אַלקאַלי סעליאַלאָוס, און די אַלקאַליזאַטיאָן אָפּרוף פון סעליאַלאָוס איז אַ גיך עקסאָטהערמיק אָפּרוף. לאָוערינג די טעמפּעראַטור איז קאַנדוסיוו צו די פאָרמירונג פון אַלקאַלי פייבערז און קענען ינכיבאַט זייער כיידראַלאַסאַס. אַדדינג אַלקאָהאָלס קענען פאַרגרעסערן די דיסאָרדער פון סעליאַלאָוס, וואָס איז וווילטויק פֿאַר אַלקאַליזיישאַן און סאַבסאַקוואַנט עטהעריפיקאַטיאָן.

RcellOH + NaOH→RcellONa+H2O

(2) אַלקאַלי סעליאַלאָוס און מאָנאָטלאָראָאַסעטיק זויער דזשענערייט סאָדיום קאַרבאָקסימעטהיל סעליאַלאָוס, און די עטהעריפיקאַטיאָן אָפּרוף געהערט צו די נוקלעאָפיליק סאַבסטיטושאַן אָפּרוף:

RcellONa+ClCH2COONa→RcellOCH2COONa+NaCl

(3) ען, ען-מעטהילענעביסאַקרילאַמידע קרייַז-לינגקט צו קריגן אַ סופּער אַבזאָרבאַנט סמאָלע. ווייַל עס זענען נאָך אַ גרויס נומער פון הידראָקסיל גרופּעס אויף די מאָלעקולאַר קייט פון קאַרבאָקסימעטהיל פיברע, די ייאַנאַזיישאַן פון די הידראָקסיל גרופּע פון ​​סעליאַלאָוס און די ייאַנאַזיישאַן פון די אַקרילאָיל טאָפּל בונד אויף די מאָלעקולאַר קייט פון ען, N-מעטהילענעביסאַקרילאַמידע קענען זיין טריגערד אונטער דער קאַמף. פון אַלקאַלי קאַטאַליסיס, און דעמאָלט קרייַז-פֿאַרבינדונג צווישן סעליאַלאָוס מאָלעקולאַר קייטן אַקערז דורך מיכאל קאַנדאַנסיישאַן, און מיד אַנדערגאָוז פּראָטאָן וועקסל מיט וואַסער צו ווערן אַ וואַסער-ינסאַליאַבאַל סעליאַלאָוס סופּעראַבסאָרבענט סמאָלע.

2.2 רוי מאַטעריאַלס און ינסטראַמאַנץ

רוי מאַטעריאַלס: אַבזאָרבאַנט וואַטע (שנייַדן אין לינטערז), סאָדיום כיידראַקסייד, מאָנאָטשלאָראָאַסעטיק זויער, ען, ען-מעטהילענעביסאַקרילאַמידע, אַבסאָלוט עטאַנאָל, אַסאַטאָון.

ינסטרומענץ: דריי-האַלדז קאָלבע, עלעקטריק סטערינג, רעפלוקס קאַנדענסער, סאַקשאַן פילטער קאָלבע, בוכנער לייקע, וואַקוום דרייינג ויוון, סערקיאַלייטינג וואַסער וואַקוום פּאָמפּע.

2.3 צוגרייטונג אופֿן

2.3.1 אַלקאַליניזאַטיאָן

לייג 1 ג פון אַבזאָרבאַנט וואַטע צו די דריי-האַלדז פלאַש, און לייגן אַ זיכער סומע פון ​​סאָדיום כיידראַקסייד לייזונג און אַבסאָלוט עטאַנאָל, האַלטן די טעמפּעראַטור אונטער צימער טעמפּעראַטור און קאָך פֿאַר אַ בשעת.

2.3.2 עטהעריפיקאַטיאָן

לייג אַ זיכער סומע פון ​​​​טשלאָראָאַסעטיק זויער און קאָך פֿאַר 1 שעה.

2.3.2 קראָססלינקינג

אין דער שפּעטער בינע פון ​​עטהעריפיקאַטיאָן, ען, ן-מעטהילענעביסאַקרילאַמידע איז מוסיף אין פּראָפּאָרציע צו דורכפירן קרייַז-לינקינג, און סטערד אין צימער טעמפּעראַטור פֿאַר 2 שעה.

2.3.4 פּאָסטן-פּראַסעסינג

ניצן גליישאַל אַסעטיק זויער צו סטרויערן די ף ווערט צו 7, וואַש אַוועק די זאַלץ מיט עטאַנאָל, וואַש אַוועק די וואַסער מיט אַסאַטאָון, פילטער מיט סאַקשאַן און וואַקוום טרוקן פֿאַר 4 שעה (בייַ וועגן 60).°C, וואַקוום גראַד 8.8קפּאַ) צו באַקומען אַ ווייַס וואַטע פאָדעם פּראָדוקט.

2.4 אַנאַליטיש טעסטינג

די וואַסער אַבזאָרפּשאַן קורס (WRV) איז באשלאסן דורך סיווינג, דאָס הייסט, 1 ג פון די פּראָדוקט (G) איז מוסיף צו אַ ביקער מיט 100 מל פון דיסטילד וואַסער (V1), סאָוקט פֿאַר 24 שעה, פילטערד דורך אַ 200-מעש ומבאַפלעקט שטאָל פאַרשטעלן , און די וואַסער אין די דנאָ פון דעם עקראַן איז געזאמלט (V2). די כעזשבן פאָרמולע איז ווי גייט: WRV=(V1-V2)/G.

3. רעזולטאַטן און דיסקוסיע

3.1 סעלעקציע פון ​​אַלקאַליזאַטיאָן אָפּרוף טנאָים

אין דעם פּראָצעס פון פּראָדוצירן אַלקאַלי סעליאַלאָוס דורך די קאַמף פון וואַטע פיברע און אַלקאַליין לייזונג, די פּראָצעס טנאָים האָבן אַ באַטייטיק פּראַל אויף די פאָרשטעלונג פון די פּראָדוקט. עס זענען פילע סיבות אין די אַלקאַליזיישאַן אָפּרוף. פֿאַר די קאַנוויניאַנס פון אָבסערוואַציע, די אָרטאָגאָנאַל עקספּערימענט פּלאַן אופֿן איז אנגענומען.

אנדערע באדינגונגען: די סאַלוואַנט איז 20 מל פון אַבסאָלוט עטאַנאָל, די פאַרהעלטעניש פון אַלקאַלי צו עטהעראַפייינג אַגענט (מאָל / מד) איז 3: 1, און די קראָססלינקינג אַגענט איז 0.05 ג.

די יקספּערמענאַל רעזולטאַטן ווייַזן אַז: ערשטיק און צווייטיק שייכות: C> א> ב, דער בעסטער פאַרהעלטעניש: אַ3ב3ק3. די קאַנסאַנטריישאַן פון לויג איז די מערסט וויכטיק פאַקטאָר אין די אַלקאַליזיישאַן אָפּרוף. די הויך קאַנסאַנטריישאַן פון לויג איז קאַנדוסיוו צו די פאָרמירונג פון אַלקאַלי סעליאַלאָוס. אָבער, עס זאָל זיין אנגעוויזן אַז די העכער די קאַנסאַנטריישאַן פון לויג, די העכער די זאַלץ אינהאַלט פון די צוגעגרייט סופּעראַבסאָרבענט סמאָלע. דעריבער, ווען וואַשינג די זאַלץ מיט עטאַנאָל, וואַש עס עטלעכע מאָל צו ענשור אַז די זאַלץ אין די פּראָדוקט איז אַוועקגענומען, אַזוי נישט צו ווירקן די וואַסער אַבזאָרפּשאַן קאַפּאַציטעט פון די פּראָדוקט.

3.2 ווירקונג פון קראָססלינגקינג אַגענט דאָוסאַדזש אויף פּראָדוקט WRV

די יקספּערמענאַל טנאָים זענען: 20 מל פון אַבסאָלוט עטאַנאָל, 2.3: 1 פאַרהעלטעניש פון אַלקאַלי צו עטהעריפיקאַטיאָן אַגענט, 20 מל פון לויג און 90 מינוט פון אַלקאַליזיישאַן.

די רעזולטאַטן געוויזן אַז די סומע פון ​​​​קראָס-לינקינג אַגענט אַפעקטאַד די קרייַז-לינקינג גראַד פון CMC-Na. יבעריק קרייַז-לינקינג פירט צו אַ ענג נעץ סטרוקטור אין די פּראָדוקט פּלאַץ, וואָס איז קעראַקטערייזד דורך נידעריק וואַסער אַבזאָרפּשאַן קורס און נעבעך ילאַסטיסאַטי נאָך וואַסער אַבזאָרפּשאַן; ווען די סומע פון ​​​​קראָס-לינקינג אַגענט איז קליין, די קרייַז-לינקינג איז דערענדיקט, און עס זענען וואַסער-סאַליאַבאַל פּראָדוקטן, וואָס אויך ווירקן די וואַסער אַבזאָרפּשאַן קורס. ווען די סומע פון ​​​​קראָס-לינקינג אַגענט איז ווייניקער ווי 0.06 ג, די וואַסער אַבזאָרפּשאַן קורס ינקריסיז מיט די פאַרגרעסערן פון די סומע פון ​​​​קראָס-לינקינג אַגענט, ווען די סומע פון ​​​​קראָס-לינקינג אַגענט איז מער ווי 0.06 ג, די וואַסער אַבזאָרפּשאַן קורס איז רידוסט מיט די סומע פון ​​קרייַז-לינקינג אַגענט. דעריבער, די דאָוסאַדזש פון קראָססלינקינג אַגענט איז וועגן 6% פון די וואַטע פיברע מאַסע.

3.3 ווירקונג פון עטהעריפיקאַטיאָן טנאָים אויף פּראָדוקט WRV

די יקספּערמענאַל טנאָים זענען: אַלקאַלי קאַנסאַנטריישאַן 40%; אַלקאַלי באַנד 20 מל; אַבסאָלוט עטאַנאָל 20 מל; דאָוסאַדזש פון קרייַז-לינקינג אַגענט 0.06 ג; אַלקאַליזאַטיאָן 90 מינוט.

פֿון דער כעמישער רעאַקציע פאָרמולע, די אַלקאַלי-יטער פאַרהעלטעניש (NaOH: CICH2-COOH) זאָל זיין 2: 1, אָבער די פאַקטיש סומע פון ​​אַלקאַלי געניצט איז גרעסער ווי דעם פאַרהעלטעניש, ווייַל אַ זיכער פריי אַלקאַלי קאַנסאַנטריישאַן מוזן זיין געראַנטיד אין די אָפּרוף סיסטעם , ווייַל: זיכער א העכער קאַנסאַנטריישאַן פון פריי באַזע איז קאַנדוסיוו צו די קאַמפּלישאַן פון די אַלקאַליזיישאַן אָפּרוף; די קרייַז-לינקינג אָפּרוף מוזן זיין דורכגעקאָכט אונטער אַלקאַליין טנאָים; עטלעכע זייַט ריאַקשאַנז פאַרנוצן אַלקאַלי. אָבער, אויב די סומע פון ​​אַלקאַלי איז מוסיף צו פיל, די אַלקאַלי פיברע וועט זיין עמעס דיגריידיד, און אין דער זעלביקער צייט, די עפעקטיווקייַט פון די עטעריפיקאַטיאָן אַגענט וועט זיין רידוסט. יקספּעראַמאַנץ ווייַזן אַז די פאַרהעלטעניש פון אַלקאַלי צו יטער איז וועגן 2.5: 1.

3.4 השפּעה פון סאַלוואַנט סומע

די יקספּערמענאַל טנאָים זענען: אַלקאַלי קאַנסאַנטריישאַן 40%; אַלקאַלי דאָוסאַדזש 20 מל; אַלקאַלי-יטער פאַרהעלטעניש 2.5:1; דאָוסאַדזש פון קרייַז-לינקינג אַגענט 0.06 ג, אַלקאַליזיישאַן 90 מינוט.

די סאַלוואַנט אַנהידראָוס עטאַנאָל פיעסעס די ראָלע פון ​​דיספּערסינג, כאָומאַדזשאַנייזינג און מיינטיינינג די סלערי שטאַט פון די סיסטעם, וואָס איז וווילטויק צו צעשפּרייטן און אַריבערפירן די היץ רעלעאַסעד בעשאַס די פאָרמירונג פון אַלקאַלי סעליאַלאָוס, און קענען רעדוצירן די כיידראַלאַסאַס אָפּרוף פון אַלקאַלי סעליאַלאָוס, און דערמיט באַקומען מונדיר. סעליאַלאָוס . אָבער, אויב די סומע פון ​​אַלקאָהאָל צוגעגעבן איז צו פיל, די אַלקאַלי און סאָדיום מאָנאָטשלאָראָסעטאַטע וועט צעלאָזן אין עס, די קאַנסאַנטריישאַן פון רעאַקטאַנץ וועט פאַרמינערן, די אָפּרוף קורס וועט פאַרמינערן, און עס וועט אויך האָבן אַ אַדווערס ווירקונג אויף די סאַבסאַקוואַנט קראָססלינקינג. ווען די סומע פון ​​אַבסאָלוט עטאַנאָל איז 20 מל, די WRV ווערט איז גרויס.

אין קיצער, די מערסט פּאַסיק טנאָים פֿאַר פּריפּערינג סופּעראַבזאָרבאַנט סמאָלע פון ​​אַבזאָרבאַנט וואַטע אַלקאַלייזד און עטהעראַפייד קאַרבאָקסימעטהיל סעליאַלאָוס קראָס-לינגקט דורך ען, ן-מעטהילענעביסאַקרילאַמידע זענען: אַלקאַלי קאַנסאַנטריישאַן 40%, סאַלוואַנט-פֿרייַ 20 מל פון וואַסער און עטאַנאָל, די פאַרהעלטעניש פון אַלקאַלי צו יטער. איז 2.5: 1, און די דאָוסאַדזש פון קראָססלינגקינג אַגענט איז 0.06 ג (6% פון די סומע פון ​​וואַטע לינטערז).