पहली चर्चा - सुपर शोषक पॉलिमर

मैं आपको उस SAP से परिचित कराता हूँ जिसमें आप हाल ही में अधिक रुचि रखते हैं! सुपर एब्जॉर्बेंट पॉलीमर (SAP) एक नए प्रकार का कार्यात्मक पॉलीमर पदार्थ है। इसमें उच्च जल अवशोषण कार्य होता है जो अपने से कई सौ से कई हज़ार गुना भारी पानी को अवशोषित करता है, और इसमें उत्कृष्ट जल प्रतिधारण प्रदर्शन होता है। एक बार जब यह पानी को अवशोषित कर लेता है और हाइड्रोजेल में बदल जाता है, तो दबाव डालने पर भी पानी को अलग करना मुश्किल होता है। इसलिए, व्यक्तिगत स्वच्छता उत्पादों, औद्योगिक और कृषि उत्पादन और सिविल इंजीनियरिंग जैसे विभिन्न क्षेत्रों में इसके उपयोग की एक विस्तृत श्रृंखला है।

सुपर शोषक राल एक प्रकार का मैक्रोमॉलीक्यूल है जिसमें हाइड्रोफिलिक समूह और क्रॉस-लिंक्ड संरचना होती है। इसे सबसे पहले फैंटा और अन्य द्वारा पॉलीएक्रिलोनिट्राइल के साथ स्टार्च को ग्राफ्ट करके और फिर सैपोनिफाइंग करके बनाया गया था। कच्चे माल के अनुसार, स्टार्च श्रृंखला (ग्राफ्टेड, कार्बोक्सिमिथाइलेटेड, आदि), सेल्यूलोज श्रृंखला (कार्बोक्सिमिथाइलेटेड, ग्राफ्टेड, आदि), सिंथेटिक पॉलिमर श्रृंखला (पॉलीएक्रिलिक एसिड, पॉलीविनाइल अल्कोहल, पॉलीऑक्सी एथिलीन श्रृंखला, आदि) कई श्रेणियों में हैं। स्टार्च और सेल्यूलोज की तुलना में, पॉलीएक्रिलिक एसिड सुपरएब्जॉर्बेंट राल में कम उत्पादन लागत, सरल प्रक्रिया, उच्च उत्पादन दक्षता, मजबूत जल अवशोषण क्षमता और लंबे उत्पाद शेल्फ जीवन जैसे कई फायदे हैं। यह इस क्षेत्र में वर्तमान शोध हॉटस्पॉट बन गया है।

इस उत्पाद का सिद्धांत क्या है? वर्तमान में, पॉलीऐक्रेलिक एसिड दुनिया के सुपर शोषक राल उत्पादन का 80% हिस्सा है। सुपर शोषक राल आम तौर पर एक बहुलक इलेक्ट्रोलाइट होता है जिसमें एक हाइड्रोफिलिक समूह और एक क्रॉस-लिंक्ड संरचना होती है। पानी को अवशोषित करने से पहले, बहुलक श्रृंखलाएं एक दूसरे के करीब होती हैं और एक साथ उलझी होती हैं, एक नेटवर्क संरचना बनाने के लिए क्रॉस-लिंक्ड होती हैं, ताकि समग्र बन्धन प्राप्त हो सके। पानी के संपर्क में आने पर, पानी के अणु केशिका क्रिया और प्रसार के माध्यम से राल में प्रवेश करते हैं, और श्रृंखला पर आयनित समूह पानी में आयनित होते हैं। श्रृंखला पर समान आयनों के बीच इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रतिकर्षण के कारण, बहुलक श्रृंखला फैलती है और सूज जाती है। विद्युत तटस्थता की आवश्यकता के कारण, काउंटर आयन राल के बाहर की ओर पलायन नहीं कर सकते हैं, और राल के अंदर और बाहर समाधान के बीच आयन सांद्रता में अंतर एक रिवर्स ऑस्मोटिक दबाव बनाता है। रिवर्स ऑस्मोसिस दबाव की क्रिया के तहत, पानी हाइड्रोजेल बनाने के लिए राल में आगे प्रवेश करता है। साथ ही, राल की क्रॉस-लिंक्ड नेटवर्क संरचना और हाइड्रोजन बॉन्डिंग स्वयं जेल के असीमित विस्तार को सीमित करती है। जब पानी में नमक की थोड़ी मात्रा होती है, तो रिवर्स ऑस्मोटिक दबाव कम हो जाएगा, और साथ ही, काउंटर आयन के परिरक्षण प्रभाव के कारण, बहुलक श्रृंखला सिकुड़ जाएगी, जिसके परिणामस्वरूप राल की जल अवशोषण क्षमता में बहुत कमी आएगी। आम तौर पर, 0.9% NaCl घोल में सुपर शोषक राल की जल अवशोषण क्षमता विआयनीकृत पानी की लगभग 1/10 होती है। जल अवशोषण और जल प्रतिधारण एक ही समस्या के दो पहलू हैं। लिन रनक्सियोंग एट अल ने थर्मोडायनामिक्स में उनकी चर्चा की। एक निश्चित तापमान और दबाव के तहत, सुपर शोषक राल स्वचालित रूप से पानी को अवशोषित कर सकता है, और पानी राल में प्रवेश करता है, जिससे पूरे सिस्टम की मुक्त एन्थैल्पी कम हो जाती है जब तक कि यह संतुलन तक नहीं पहुंच जाता। यदि पानी राल से बच जाता है, तो मुक्त एन्थैल्पी बढ़ जाती है, यह सिस्टम की स्थिरता के लिए अनुकूल नहीं है। विभेदक तापीय विश्लेषण से पता चलता है कि सुपर शोषक राल द्वारा अवशोषित पानी का 50% 150 डिग्री सेल्सियस से ऊपर जेल नेटवर्क में अभी भी संलग्न है। इसलिए, भले ही सामान्य तापमान पर दबाव लगाया जाए, पानी सुपर शोषक राल से बाहर नहीं निकलेगा, जो सुपर शोषक राल के थर्मोडायनामिक गुणों द्वारा निर्धारित होता है।

अगली बार, SAP का विशिष्ट उद्देश्य बताएं।