Super Absorbent Ohun elo lati Cellulose Eteri

Awọn ilana ati iṣẹ ọja ti carboxymethyl cellulose agbelebu-ti sopọ nipasẹ N, N-methylenebisacrylamide lati mura superabsorbent resini won iwadi, ati awọn fojusi ti alkali, iye ti agbelebu-asopo oluranlowo, alkali etherification, ati epo ti a ti jiroro. Ipa ti iwọn lilo lori iṣẹ gbigba omi ti ọja naa. Ilana adsorption ti resini ti o gba omi si omi ti wa ni alaye. Awọn ijinlẹ ti fihan pe iye idaduro omi (WRV) ti ọja yii de 114ml/g.

Awọn ọrọ pataki:ether cellulose; methylenebisacrylamide; igbaradi

1,Ifaara

Resini Superabsorbent jẹ ohun elo polima pẹlu awọn ẹgbẹ hydrophilic ti o lagbara ati iwọn kan ti ikorita. Awọn ohun elo mimu omi ti o wọpọ gẹgẹbi iwe, owu, ati hemp ni oṣuwọn gbigba omi kekere ati agbara idaduro omi ti ko dara, lakoko ti awọn resins ti o gba agbara le fa omi ni ọpọlọpọ igba ti iwuwo tiwọn, ati gel ti a ṣẹda lẹhin gbigba omi kii yoo gbẹ paapaa. pẹlu titẹ diẹ. O tayọ agbara idaduro omi. O jẹ bẹni tiotuka ninu omi tabi ni awọn olomi Organic.

Nọmba nla ti awọn ẹgbẹ hydroxyl, awọn ẹgbẹ carboxyl ati awọn ions iṣuu soda hydrate lori pq molikula ti ohun elo imudani nla ti a ṣe ti cellulose. Lẹhin gbigba omi, omi ti wa ni ayika nipasẹ nẹtiwọki macromolecular hydrophilic ati pe o le wa ni idaduro labẹ titẹ ita. Nigbati omi ba tutu resini adsorption, ipele kan ti awo awọ-ara ologbele-permeable ti wa ni akoso laarin resini ati omi. Nitori ifọkansi giga ti awọn ions alagbeka (Na +) ninu resini gbigba omi, ni ibamu si Donnan'Ipilẹ iwọntunwọnsi, iyatọ ifọkansi ion yii le fa titẹ osmotic. Ko dara, ti o n ṣe rirẹ ati wiwu agbara alailagbara, omi n kọja nipasẹ Layer yii ti awo-awọ ologbele-permeable ati pe o darapọ pẹlu awọn ẹgbẹ hydrophilic ati awọn ions lori awọn macromolecules ti resini superabsorbent, dinku ifọkansi ti awọn ions alagbeka, nitorinaa ṣafihan gbigba omi giga ati wiwu. Ilana adsorption yii tẹsiwaju titi iyatọ titẹ osmotic ti o ṣẹlẹ nipasẹ iyatọ ninu ifọkansi ti awọn ions alagbeka jẹ dogba si resistance si imugboroja siwaju sii ti o fa nipasẹ agbara iṣọkan ti nẹtiwọki molikula ti resini polima. Awọn anfani ti resini superabsorbent ti a pese sile lati cellulose ni: iwọn gbigba omi niwọntunwọnsi, iyara gbigba omi ni iyara, resistance omi iyọ ti o dara, ti kii ṣe majele, rọrun lati ṣatunṣe iye pH, le dinku ni iseda, ati idiyele kekere, nitorinaa o ni jakejado. ibiti o ti lilo. O le ṣee lo bi oluranlowo idena omi, kondisona ile, ati aṣoju idaduro omi ni ile-iṣẹ ati ogbin. Ni afikun, o ni idagbasoke to dara ati awọn ireti ohun elo ni ilera, ounjẹ, microbiology, ati oogun.

2. Apakan idanwo

2.1 Ilana esiperimenta

Igbaradi ti okun owu superabsorbent resini jẹ nipataki lati ṣe agbekalẹ ọna asopọ agbelebu pẹlu iwọn kekere ti aropo lori awọ ara okun. Isopọmọ agbelebu si awọn agbo ogun ti o ni awọn ẹgbẹ iṣẹ ṣiṣe meji tabi diẹ sii ni gbogbogbo. Awọn ẹgbẹ iṣẹ-ṣiṣe ti o lagbara ti ọna asopọ agbelebu pẹlu vinyl, hydroxyl, carboxyl, amide, acid chloride, oxirane, nitrile, bbl Iwọn gbigba omi ti awọn resins superabsorbent ti a pese sile pẹlu oriṣiriṣi awọn ọna asopọ asopọ agbelebu yatọ. Ninu idanwo yii, N, N-methylenebisacrylamide ni a lo bi oluranlowo ọna asopọ agbelebu, pẹlu awọn igbesẹ wọnyi:

(1) Cellulose (Rcell) fesi pẹlu ipilẹ ojutu lati se ina alkali cellulose, ati awọn alkalization lenu ti cellulose ni a dekun exothermic lenu. Sokale awọn iwọn otutu jẹ conducive si awọn Ibiyi ti alkali awọn okun ati ki o le dojuti wọn hydrolysis. Fikun awọn ọti-lile le mu iṣoro ti cellulose pọ si, eyiti o jẹ anfani si alkalization ati etherification ti o tẹle.

RcellOH+NaOH→RcellONa+H2O

(2) Alkali cellulose ati monochloroacetic acid ṣe ipilẹṣẹ iṣuu soda carboxymethyl cellulose, ati pe iṣesi etherification jẹ ti iṣe iyipada nucleophilic:

RcellONa+ClCH2COONa→RcellOCH2COONa+NaCl

(3) N, N-methylenebisacrylamide agbelebu-ti sopọ mọ lati gba resini absorbent Super kan. Nitoripe nọmba nla ti awọn ẹgbẹ hydroxyl tun wa lori pq molikula ti fiber carboxymethyl, ionization ti ẹgbẹ hydroxyl ti cellulose ati ionization ti acryloyl ilọpo meji lori pq molikula ti N, N-methylenebisacrylamide le ṣe okunfa labẹ iṣẹ naa. ti alkali catalysis, ati ki o si Cross-sisopo laarin cellulose molikula dè waye nipasẹ Michael condensation, ati ki o lẹsẹkẹsẹ undergoes proton paṣipaarọ pẹlu omi lati di kan omi-inoluble cellulose superabsorbent resini.

2.2 Awọn ohun elo aise ati awọn ohun elo

Awọn ohun elo aise: owu gbigba (ge sinu awọn linters), sodium hydroxide, monochloroacetic acid, N, N-methylenebisacrylamide, ethanol pipe, acetone.

Awọn ohun elo: Flask olorun mẹta, gbigbọn ina, condenser reflux, flask àlẹmọ afamora, Buchner funnel, adiro gbigbẹ igbale, fifa omi igbale fifa kaakiri.

2.3 Igbaradi ọna

2.3.1 Alkalinization

Fi 1 g ti owu ti o gba sinu igo ọrùn mẹta, lẹhinna fi iye kan ti ojutu hydroxide soda ati ethanol pipe, tọju iwọn otutu ni isalẹ iwọn otutu, ki o si ru fun igba diẹ.

2.3.2 Etherification

Ṣafikun iye kan ti chloroacetic acid ki o ru fun wakati kan.

2.3.2 Crosslinking

Ni ipele nigbamii ti etherification, N, N-methylenebisacrylamide ti wa ni afikun ni iwọn lati gbe awọn ọna asopọ agbelebu, ati ki o gbe soke ni iwọn otutu yara fun wakati 2.

2.3.4 Post-processing

Lo glacial acetic acid lati ṣatunṣe iye pH si 7, fo iyọ kuro pẹlu ethanol, wẹ omi kuro pẹlu acetone, ṣe àlẹmọ pẹlu mimu, ati igbale gbẹ fun wakati 4 (ni iwọn 60).°C, alefa igbale 8.8kPa) lati gba ọja filament owu funfun kan.

2.4 Analitikali igbeyewo

Oṣuwọn gbigba omi (WRV) jẹ ipinnu nipasẹ sisọ, iyẹn ni, 1g ọja naa (G) ti wa ni afikun si beaker ti o ni 100ml ti omi distilled (V1), ti a fi sinu fun awọn wakati 24, ti a yọ nipasẹ iboju irin alagbara 200-mesh. , ati omi ti o wa ni isalẹ iboju ti gba (V2). Ilana iṣiro jẹ bi atẹle: WRV=(V1-V2)/G.

3. Awọn esi ati ijiroro

3.1 Asayan ti alkalization lenu ipo

Ninu ilana ti iṣelọpọ cellulose alkali nipasẹ iṣẹ ti okun owu ati ojutu ipilẹ, awọn ipo ilana ni ipa pataki lori iṣẹ ṣiṣe ọja naa. Awọn ifosiwewe pupọ lo wa ninu iṣesi alkalization. Fun irọrun ti akiyesi, ọna apẹrẹ idanwo orthogonal ti gba.

Awọn ipo miiran: Epo jẹ 20ml ti ethanol pipe, ipin ti alkali si oluranlowo etherifying (mol/md) jẹ 3: 1, ati oluranlowo agbelebu jẹ 0.05g.

Awọn abajade idanwo fihan pe: ibatan akọkọ ati atẹle: C> A> B, ipin to dara julọ: A3B3C3. Idojukọ ti lye jẹ ifosiwewe pataki julọ ninu iṣesi alkalization. Idojukọ giga ti lye jẹ itara si dida cellulose alkali. Sibẹsibẹ, o yẹ ki o ṣe akiyesi pe ti o ga ni ifọkansi ti lye, ti o pọju akoonu iyọ ti resini superabsorbent ti a pese silẹ. Nitorina, nigba fifọ iyọ pẹlu ethanol, wẹ ni igba pupọ lati rii daju pe iyọ ti o wa ninu ọja naa ti yọ kuro, ki o má ba ni ipa lori agbara gbigba omi ti ọja naa.

3.2 Ipa ti crosslinking oluranlowo doseji lori ọja WRV

Awọn ipo idanwo jẹ: 20ml ti ethanol pipe, 2.3: 1 ipin ti alkali si oluranlowo etherification, 20ml ti lye, ati 90min ti alkalization.

Awọn esi ti o fihan pe iye ti oluranlowo ọna asopọ agbelebu ni ipa lori iwọn-ọna asopọ ti CMC-Na. Asopọmọra agbelebu ti o pọju nyorisi si ọna nẹtiwọki ti o nipọn ni aaye ọja, eyiti o jẹ ifihan nipasẹ iwọn kekere gbigbe omi ati rirọ ti ko dara lẹhin gbigba omi; nigba ti iye oluranlowo ọna asopọ agbelebu jẹ kekere, ọna asopọ agbelebu ko pari, ati pe awọn ọja ti o ni omi ti o wa ni omi, ti o tun ni ipa lori oṣuwọn gbigba omi. Nigbati iye oluranlowo ti o wa ni ọna asopọ ti o kere ju 0.06g, iwọn mimu omi n pọ si pẹlu ilosoke iye ti olutọpa-agbelebu, nigbati iye ti ọna asopọ agbelebu jẹ diẹ sii ju 0.06g, iwọn mimu omi dinku dinku. pẹlu awọn iye ti agbelebu-ọna asopọ. Nitorinaa, iwọn lilo ti oluranlowo crosslinking jẹ nipa 6% ti opo okun owu.

3.3 Ipa ti awọn ipo etherification lori ọja WRV

Awọn ipo idanwo jẹ: ifọkansi alkali 40%; alkali iwọn didun 20ml; Ethanol pipe 20 milimita; iwọn lilo oluranlowo ọna asopọ agbelebu 0.06g; alkalization 90min.

Lati ilana ifasilẹ kemikali, ipin alkali-ether (NaOH: CICH2-COOH) yẹ ki o jẹ 2: 1, ṣugbọn iye gangan ti alkali ti a lo tobi ju ipin yii lọ, nitori pe ifọkansi alkali ọfẹ kan gbọdọ jẹ iṣeduro ni eto ifura. , nitori: diẹ ninu ifọkansi ti o ga julọ ti ipilẹ ọfẹ jẹ itọsi si ipari ifasilẹ alkalization; ifaseyin ọna asopọ agbelebu gbọdọ ṣee ṣe labẹ awọn ipo ipilẹ; diẹ ninu awọn aati ẹgbẹ run alkali. Sibẹsibẹ, ti o ba jẹ pe iye alkali ti wa ni afikun pupọ, okun alkali yoo dinku ni pataki, ati ni akoko kanna, ṣiṣe ti oluranlowo etherification yoo dinku. Awọn idanwo fihan pe ipin ti alkali si ether jẹ nipa 2.5: 1.

3.4 Ipa ti iye epo

Awọn ipo idanwo jẹ: ifọkansi alkali 40%; alkali iwọn lilo 20ml; alkali-ether ratio 2.5: 1; iwọn lilo aṣoju ọna asopọ agbelebu 0.06g, alkalization 90min.

Awọn epo anhydrous ethanol yoo awọn ipa ti dispersing, homogenizing ati mimu awọn slurry ipinle ti awọn eto, eyi ti o jẹ anfani ti lati fọn ati ki o gbe awọn ooru tu nigba ti Ibiyi ti alkali cellulose, ati ki o le din awọn hydrolysis lenu ti alkali cellulose, nitorina gba aṣọ. cellulose . Bibẹẹkọ, ti iye ọti ti a ṣafikun ba pọ ju, alkali ati iṣuu soda monochloroacetate yoo tuka ninu rẹ, ifọkansi ti awọn reactants yoo dinku, oṣuwọn ifasẹyin yoo dinku, ati pe yoo tun ni ipa ti ko dara lori agbelebu atẹle. Nigbati iye ethanol pipe jẹ 20ml, iye WRV jẹ nla.

Ni akojọpọ, awọn ipo ti o dara julọ fun ngbaradi resini superabsorbent lati inu owu alkalized ati etherified carboxymethyl cellulose agbelebu-ti sopọ nipasẹ N, N-methylenebisacrylamide ni: ifọkansi alkali 40%, 20ml ti omi ti ko ni epo ati ethanol, ipin ti alkali si ether ni 2.5: 1, ati awọn doseji ti crosslinking oluranlowo jẹ 0.06g (6% ti iye ti owu linters).