प्रथम चर्चा - सुपर शोषक पॉलिमर

आपण अलीकडेच आपल्याला अधिक रस घेत असलेल्या एसएपीची ओळख करुन देतो! सुपर शोषक पॉलिमर (एसएपी) हा एक नवीन प्रकारचा फंक्शनल पॉलिमर सामग्री आहे. यात पाण्याचे उच्च शोषण कार्य आहे जे स्वतःपेक्षा कित्येक शंभर ते कित्येक हजारपट पाणी शोषून घेते आणि त्यामध्ये पाण्याची उत्कृष्ट कार्यक्षमता आहे. एकदा ते पाणी शोषून घेते आणि हायड्रोजेलमध्ये फुगले की, दबाव आणला तरीही पाणी वेगळे करणे कठीण आहे. म्हणूनच, वैयक्तिक स्वच्छता उत्पादने, औद्योगिक आणि कृषी उत्पादन आणि नागरी अभियांत्रिकी यासारख्या विविध क्षेत्रांमध्ये त्याचे विस्तृत उपयोग आहेत.

सुपर शोषक राळ हा एक प्रकारचा मॅक्रोमोलिक्यूल आहे ज्यामध्ये हायड्रोफिलिक गट आणि क्रॉस-लिंक्ड स्ट्रक्चर आहे. हे प्रथम फॅन्टा आणि इतरांनी पॉलीक्रिलोनिट्रिलसह स्टार्च कलम करून आणि नंतर सॅपोनिफाइंगद्वारे तयार केले. कच्च्या मालानुसार, स्टार्च मालिका (कलम, कार्बोक्सीमेथिलेटेड इ.), सेल्युलोज मालिका (कार्बोक्सीमेथिलेटेड, कलम इ.), सिंथेटिक पॉलिमर मालिका (पॉलीक्रिलिक acid सिड, पॉलीव्हिनिल अल्कोहोल, पॉलीओक्सी इथिलीन मालिका इ.) अनेक प्रकारांमध्ये आहेत. स्टार्च आणि सेल्युलोजच्या तुलनेत, पॉलीक्रिलिक acid सिड सुपरब्सॉर्बेंट रेझिनमध्ये कमी उत्पादन खर्च, सोपी प्रक्रिया, उच्च उत्पादन कार्यक्षमता, मजबूत जल शोषण क्षमता आणि लांब उत्पादनाच्या शेल्फ लाइफ यासारख्या फायद्यांची मालिका आहे. हे या क्षेत्रातील सध्याचे संशोधन हॉटस्पॉट बनले आहे.

या उत्पादनाचे तत्व काय आहे? सध्या, पॉलीक्रिलिक acid सिड जगातील सुपर शोषक राळ उत्पादनापैकी 80% आहे. सुपर शोषक राळ सामान्यत: एक पॉलिमर इलेक्ट्रोलाइट आहे ज्यामध्ये हायड्रोफिलिक ग्रुप आणि क्रॉस-लिंक्ड स्ट्रक्चर असते. पाणी शोषण्यापूर्वी, पॉलिमर चेन एकमेकांच्या जवळ असतात आणि एकत्र अडकल्या आहेत, नेटवर्क रचना तयार करण्यासाठी क्रॉस-लिंक्ड आहेत, जेणेकरून एकूणच फास्टनिंग साध्य होईल. पाण्याच्या संपर्कात असताना, पाण्याचे रेणू केशिका कृती आणि प्रसाराद्वारे राळमध्ये प्रवेश करतात आणि साखळीवरील आयनीकृत गट पाण्यात आयनीकरण केले जातात. साखळीवरील समान आयन दरम्यान इलेक्ट्रोस्टेटिक रीपल्शनमुळे, पॉलिमर साखळी ताणते आणि फुगतात. विद्युत तटस्थतेच्या आवश्यकतेमुळे, काउंटर आयन राळच्या बाहेरील भागात स्थलांतर करू शकत नाहीत आणि राळच्या आत आणि बाहेरील द्रावणाच्या दरम्यान आयन एकाग्रतेतील फरक उलट ऑस्मोटिक प्रेशर बनतो. रिव्हर्स ऑस्मोसिस प्रेशरच्या क्रियेअंतर्गत, पाणी हायड्रोजेल तयार करण्यासाठी राळमध्ये प्रवेश करते. त्याच वेळी, राळची क्रॉस-लिंक्ड नेटवर्क रचना आणि हायड्रोजन बॉन्डिंग स्वतः जेलच्या अमर्यादित विस्तारास मर्यादित करते. जेव्हा पाण्यात मीठ कमी प्रमाणात असतो, तेव्हा उलट ऑस्मोटिक प्रेशर कमी होईल आणि त्याच वेळी, काउंटर आयनच्या ढाल प्रभावामुळे, पॉलिमर साखळी कमी होईल, परिणामी राळच्या पाण्याचे शोषण क्षमतेत मोठ्या प्रमाणात घट होईल. सामान्यत: ०.9% एनएसीएल सोल्यूशनमध्ये सुपर शोषक राळची पाणी शोषण क्षमता डीओनाइज्ड वॉटरच्या फक्त १/१० आहे. पाण्याचे शोषण आणि पाण्याचे धारणा समान समस्येचे दोन पैलू आहेत. लिन रनक्सिओनग इट अल. थर्मोडायनामिक्समध्ये त्यांच्याशी चर्चा केली. एका विशिष्ट तापमान आणि दबावाखाली, सुपर शोषक राळ उत्स्फूर्तपणे पाण्याचे शोषून घेऊ शकते आणि पाणी राळमध्ये प्रवेश करते आणि समतोल होईपर्यंत संपूर्ण प्रणालीची मुक्त एन्थॅल्पी कमी करते. जर पाणी राळातून सुटले तर मुक्त एन्थॅल्पी वाढत असेल तर ते सिस्टमच्या स्थिरतेसाठी अनुकूल नाही. विभेदक थर्मल विश्लेषण असे दर्शविते की सुपर शोषक राळद्वारे शोषलेल्या 50% पाणी अद्याप 150 डिग्री सेल्सिअसपेक्षा जास्त जेल नेटवर्कमध्ये बंद आहे. म्हणूनच, जरी सामान्य तापमानात दबाव लागू केला गेला तरीही, सुपर शोषक राळपासून पाणी सुटणार नाही, जे सुपर शोषक राळच्या थर्मोडायनामिक गुणधर्मांद्वारे निश्चित केले जाते.

पुढच्या वेळी, एसएपीचा विशिष्ट हेतू दूर करा.