પ્રથમ ટોક-સુપર શોષક પોલિમર

ચાલો હું SAP નો પરિચય કરાવું જેમાં તમને તાજેતરમાં વધુ રસ છે!સુપર એબ્સોર્બન્ટ પોલિમર (SAP) એ એક નવા પ્રકારનું કાર્યાત્મક પોલિમર સામગ્રી છે. તે ઉચ્ચ જળ શોષણ કાર્ય ધરાવે છે જે પાણીને પોતાના કરતા અનેક સો થી હજાર ગણું ભારે શોષી લે છે, અને તે ઉત્તમ જળ રીટેન્શન કામગીરી ધરાવે છે. એકવાર તે પાણીને શોષી લે છે અને હાઇડ્રોજેલમાં ફૂલી જાય છે, પછી પાણીને દબાણ કરવામાં આવે તો પણ તેને અલગ કરવું મુશ્કેલ છે. તેથી, તે વ્યક્તિગત સ્વચ્છતા ઉત્પાદનો, ઔદ્યોગિક અને કૃષિ ઉત્પાદન અને સિવિલ એન્જિનિયરિંગ જેવા વિવિધ ક્ષેત્રોમાં ઉપયોગની વિશાળ શ્રેણી ધરાવે છે.

સુપર શોષક રેઝિન એ એક પ્રકારનું મેક્રોમોલેક્યુલ્સ છે જેમાં હાઇડ્રોફિલિક જૂથો અને ક્રોસ-લિંક્ડ સ્ટ્રક્ચર હોય છે. તે સૌપ્રથમ ફેન્ટા અને અન્ય લોકો દ્વારા પોલીએક્રાયલોનિટ્રિલ સાથે સ્ટાર્ચને કલમ કરીને અને પછી સેપોનિફાઈંગ દ્વારા બનાવવામાં આવ્યું હતું. કાચા માલ અનુસાર, સ્ટાર્ચ શ્રેણી (કલમ કરાયેલ, કાર્બોક્સિમિથિલેટેડ, વગેરે), સેલ્યુલોઝ શ્રેણી (કાર્બોક્સિમિથિલેટેડ, કલમી, વગેરે), કૃત્રિમ પોલિમર શ્રેણી (પોલિયાક્રીલિક એસિડ, પોલીવિનાઇલ આલ્કોહોલ, પોલીઓક્સી ઇથિલિન શ્રેણી, વગેરે) વિવિધ શ્રેણીઓમાં છે. . સ્ટાર્ચ અને સેલ્યુલોઝની તુલનામાં, પોલિએક્રીલિક એસિડ સુપરએબ્સોર્બન્ટ રેઝિન ઓછા ઉત્પાદન ખર્ચ, સરળ પ્રક્રિયા, ઉચ્ચ ઉત્પાદન કાર્યક્ષમતા, મજબૂત પાણી શોષવાની ક્ષમતા અને લાંબા ઉત્પાદન શેલ્ફ લાઇફ જેવા શ્રેણીબદ્ધ ફાયદા ધરાવે છે. તે આ ક્ષેત્રમાં વર્તમાન સંશોધન હોટસ્પોટ બની ગયું છે.

આ ઉત્પાદનનો સિદ્ધાંત શું છે? હાલમાં, વિશ્વના સુપર શોષક રેઝિન ઉત્પાદનમાં પોલિએક્રીલિક એસિડનો હિસ્સો 80% છે. સુપર શોષક રેઝિન સામાન્ય રીતે પોલિમર ઇલેક્ટ્રોલાઇટ છે જેમાં હાઇડ્રોફિલિક જૂથ અને ક્રોસ-લિંક્ડ માળખું હોય છે. પાણીને શોષતા પહેલા, પોલિમર સાંકળો એકબીજાની નજીક હોય છે અને એકસાથે ફસાઈ જાય છે, નેટવર્ક માળખું રચવા માટે ક્રોસ-લિંક્ડ હોય છે, જેથી એકંદર ફાસ્ટનિંગ પ્રાપ્ત કરી શકાય. જ્યારે પાણીના સંપર્કમાં હોય, ત્યારે પાણીના અણુઓ કેશિલરી ક્રિયા અને પ્રસરણ દ્વારા રેઝિનમાં પ્રવેશ કરે છે, અને સાંકળ પરના આયનોઈઝ્ડ જૂથો પાણીમાં આયનીકરણ થાય છે. સાંકળ પરના સમાન આયનો વચ્ચેના ઈલેક્ટ્રોસ્ટેટિક વિકારને કારણે, પોલિમર સાંકળ લંબાય છે અને ફૂલી જાય છે. વિદ્યુત તટસ્થતાની જરૂરિયાતને લીધે, કાઉન્ટર આયનો રેઝિનની બહારના ભાગમાં સ્થળાંતર કરી શકતા નથી, અને રેઝિનની અંદર અને બહારના દ્રાવણ વચ્ચે આયન સાંદ્રતામાં તફાવત વિપરીત ઓસ્મોટિક દબાણ બનાવે છે. રિવર્સ ઓસ્મોસિસ દબાણની ક્રિયા હેઠળ, પાણી હાઇડ્રોજેલ બનાવવા માટે રેઝિનમાં વધુ પ્રવેશ કરે છે. તે જ સમયે, ક્રોસ-લિંક્ડ નેટવર્ક માળખું અને રેઝિનનું હાઇડ્રોજન બંધન પોતે જેલના અમર્યાદિત વિસ્તરણને મર્યાદિત કરે છે. જ્યારે પાણીમાં મીઠાની થોડી માત્રા હોય છે, ત્યારે વિપરીત ઓસ્મોટિક દબાણ ઘટશે, અને તે જ સમયે, કાઉન્ટર આયનની રક્ષણાત્મક અસરને લીધે, પોલિમર સાંકળ સંકોચાઈ જશે, પરિણામે પાણીની શોષણ ક્ષમતામાં મોટો ઘટાડો થશે. રેઝિન સામાન્ય રીતે, 0.9% NaCl સોલ્યુશનમાં સુપર શોષક રેઝિનની જળ શોષણ ક્ષમતા ડીયોનાઇઝ્ડ પાણીના માત્ર 1/10 જેટલી હોય છે. પાણીનું શોષણ અને પાણીની જાળવણી એ એક જ સમસ્યાના બે પાસાં છે. Lin Runxiong et al. થર્મોડાયનેમિક્સમાં તેમની ચર્ચા કરી. ચોક્કસ તાપમાન અને દબાણ હેઠળ, સુપર શોષક રેઝિન સ્વયંભૂ પાણીને શોષી શકે છે, અને પાણી રેઝિનમાં પ્રવેશ કરે છે, જ્યાં સુધી તે સમતુલા સુધી પહોંચે ત્યાં સુધી સમગ્ર સિસ્ટમની મુક્ત એન્થાલ્પી ઘટાડે છે. જો પાણી રેઝિનમાંથી છટકી જાય છે, ફ્રી એન્થાલ્પીમાં વધારો કરે છે, તો તે સિસ્ટમની સ્થિરતા માટે અનુકૂળ નથી. વિભેદક થર્મલ વિશ્લેષણ દર્શાવે છે કે સુપર શોષક રેઝિન દ્વારા શોષાયેલું 50% પાણી હજુ પણ 150 °C થી ઉપરના જેલ નેટવર્કમાં બંધ છે. તેથી, જો સામાન્ય તાપમાને દબાણ લાગુ કરવામાં આવે તો પણ, પાણી સુપર શોષક રેઝિનમાંથી છટકી શકશે નહીં, જે સુપર શોષક રેઝિનના થર્મોડાયનેમિક ગુણધર્મો દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે.

આગલી વખતે, SAP નો ચોક્કસ હેતુ જણાવો.