फर्स्ट टॉक - सुपर शोषक पॉलिमर

मी तुम्हाला अलीकडे अधिक स्वारस्य असलेल्या SAP ची ओळख करून देतो! सुपर शोषक पॉलिमर (SAP) हा एक नवीन प्रकारचा कार्यात्मक पॉलिमर साहित्य आहे. यात उच्च पाणी शोषण कार्य आहे जे स्वतःपेक्षा कित्येक शंभर ते हजार पट जड पाणी शोषून घेते आणि उत्कृष्ट पाणी धारणा कार्यक्षमता आहे. एकदा ते पाणी शोषून घेतल्यानंतर ते हायड्रोजेलमध्ये फुगले की, दाबूनही पाणी वेगळे करणे कठीण होते. म्हणून, वैयक्तिक स्वच्छता उत्पादने, औद्योगिक आणि कृषी उत्पादन आणि सिव्हिल अभियांत्रिकी यासारख्या विविध क्षेत्रांमध्ये त्याचा विस्तृत वापर आहे.

सुपर शोषक राळ हा हायड्रोफिलिक गट आणि क्रॉस-लिंक्ड स्ट्रक्चर असलेले मॅक्रोमोलेक्यूल्सचा एक प्रकार आहे. फंटा आणि इतरांनी प्रथम पॉलीएक्रिलोनिट्रिलसह स्टार्चचे कलम करून आणि नंतर सॅपोनिफायिंग करून ते तयार केले. कच्च्या मालानुसार, अनेक श्रेणींमध्ये स्टार्च मालिका (ग्राफ्टेड, कार्बोक्झिमेथिलेटेड, इ.), सेल्युलोज मालिका (कार्बोक्झिमिथाइलेटेड, ग्राफ्टेड इ.), सिंथेटिक पॉलिमर मालिका (पॉलीॲक्रिलिक ॲसिड, पॉलीव्हिनिल अल्कोहोल, पॉलीऑक्सी इथिलीन इ.) आहेत. . स्टार्च आणि सेल्युलोजच्या तुलनेत, पॉलीॲक्रिलिक ॲसिड सुपरॲब्सॉर्बंट रेझिनमध्ये कमी उत्पादन खर्च, साधी प्रक्रिया, उच्च उत्पादन कार्यक्षमता, मजबूत पाणी शोषण्याची क्षमता आणि दीर्घ उत्पादन शेल्फ लाइफ यांसारखे फायदे आहेत. हे या क्षेत्रातील सध्याचे संशोधनाचे हॉटस्पॉट बनले आहे.

या उत्पादनाचे तत्त्व काय आहे? सध्या, जगातील सुपर शोषक राळ उत्पादनात पॉलीएक्रिलिक ऍसिडचा वाटा 80% आहे. सुपर शोषक राळ हे सामान्यतः पॉलिमर इलेक्ट्रोलाइट असते ज्यामध्ये हायड्रोफिलिक गट आणि क्रॉस-लिंक केलेली रचना असते. पाणी शोषण्याआधी, पॉलिमर साखळ्या एकमेकांच्या जवळ असतात आणि एकत्र अडकतात, नेटवर्क स्ट्रक्चर तयार करण्यासाठी क्रॉस-लिंक होतात, जेणेकरून एकंदर फास्टनिंग साध्य करता येईल. पाण्याच्या संपर्कात असताना, पाण्याचे रेणू केशिका क्रिया आणि प्रसाराद्वारे राळमध्ये प्रवेश करतात आणि साखळीवरील आयनीकृत गट पाण्यात आयनीकृत होतात. साखळीवरील समान आयनांमधील इलेक्ट्रोस्टॅटिक प्रतिकर्षणामुळे, पॉलिमर साखळी ताणली जाते आणि फुगते. विद्युत तटस्थतेच्या आवश्यकतेमुळे, काउंटर आयन रेजिनच्या बाहेरील बाजूस स्थलांतरित होऊ शकत नाहीत आणि रेझिनच्या आत आणि बाहेरील द्रावणातील आयन एकाग्रतेतील फरक रिव्हर्स ऑस्मोटिक दाब तयार करतो. रिव्हर्स ऑस्मोसिस प्रेशरच्या कृती अंतर्गत, पाणी पुढे राळमध्ये प्रवेश करते आणि हायड्रोजेल तयार करते. त्याच वेळी, क्रॉस-लिंक्ड नेटवर्क स्ट्रक्चर आणि रेझिनचे हायड्रोजन बाँडिंग जेलच्या अमर्यादित विस्तारास मर्यादित करते. जेव्हा पाण्यात कमी प्रमाणात मीठ असते, तेव्हा उलट ऑस्मोटिक दाब कमी होतो आणि त्याच वेळी, काउंटर आयनच्या संरक्षणात्मक प्रभावामुळे, पॉलिमर साखळी आकुंचन पावते, परिणामी पाण्याच्या शोषण क्षमतेत मोठी घट होते. राळ साधारणपणे, ०.९% NaCl द्रावणातील सुपर शोषक रेझिनची पाणी शोषण्याची क्षमता विआयनीकृत पाण्याच्या फक्त 1/10 असते. पाणी शोषण आणि पाणी धरून ठेवणे हे एकाच समस्येचे दोन पैलू आहेत. लिन रनक्सिओन्ग इ. थर्मोडायनामिक्समध्ये त्यांची चर्चा केली. विशिष्ट तापमान आणि दाबाखाली, सुपर शोषक राळ उत्स्फूर्तपणे पाणी शोषून घेऊ शकते आणि पाणी राळात प्रवेश करते, समतोल होईपर्यंत संपूर्ण प्रणालीची मुक्त एन्थॅल्पी कमी करते. जर रेझिनमधून पाणी सुटले तर फ्री एन्थाल्पी वाढते, ते सिस्टमच्या स्थिरतेसाठी अनुकूल नाही. विभेदक थर्मल विश्लेषण दर्शविते की सुपर शोषक रेझिनद्वारे शोषलेले 50% पाणी अजूनही 150 डिग्री सेल्सियसपेक्षा जास्त जेल नेटवर्कमध्ये बंद आहे. त्यामुळे, जरी सामान्य तापमानावर दबाव टाकला गेला तरी, सुपर शोषक राळमधून पाणी सुटणार नाही, जे सुपर शोषक राळच्या थर्मोडायनामिक गुणधर्मांद्वारे निर्धारित केले जाते.

पुढच्या वेळी, SAP चा विशिष्ट उद्देश सांगा.