Cúlra Taighde
Mar acmhainn nádúrtha, flúirseach agus in-athnuaite, bíonn dúshláin mhóra roimh cheallalós in iarratais phraiticiúla mar gheall ar a airíonna neamh-leá agus intuaslagthachta teoranta. Fágann a criostalachas ard agus na naisc hidrigine ard-dlúis i struchtúr an cheallalóis go ndíghrádaíonn sé ach nach leáíonn sé le linn an phróisis seilbhe, agus ní féidir é a intuaslagtha in uisce ná i bhformhór na dtuaslagóirí orgánacha. Déantar a ndíorthaigh a tháirgeadh trí eistearú agus éitearú na ngrúpaí hiodrocsaile ar na haonaid anhidreaglúcóis sa slabhra polaiméire, agus taispeánfaidh siad roinnt airíonna difriúla i gcomparáid le ceallalós nádúrtha. Is féidir le himoibriú éitearúcháin ceallalóis go leor éitear ceallalóis intuaslagtha in uisce a ghiniúint, amhail ceallalós meitile (MC), ceallalós hiodrocsaeitile (HEC) agus ceallalós hiodrocsapropil (HPC), a úsáidtear go forleathan i mbianna, i gcosmaidí, i gcógaisíocht agus i leigheas. Is féidir le CE intuaslagtha in uisce polaiméirí nasctha le hidrigine a fhoirmiú le haigéid pholacharbocsaileacha agus polaifeanóil.
Is modh éifeachtach é tionól ciseal ar chiseal (LBL) chun scannáin tanaí ilchodacha polaiméire a ullmhú. Déantar cur síos sa mhéid seo a leanas ar thionól LBL trí CE éagsúla de HEC, MC agus HPC le PAA, déantar comparáid idir a n-iompar tionóil, agus déantar anailís ar thionchar ionadaithe ar thionól LBL. Déantar imscrúdú ar éifeacht pH ar thiús scannáin, agus na difríochtaí éagsúla pH ar fhoirmiú agus ar thuaslagadh scannáin, agus forbraítear airíonna ionsúcháin uisce CE/PAA.
Ábhair Thurgnamhacha:
Aigéad polaicrileach (PAA, Mw = 450,000). Is é 300 mPa·s slaodacht tuaslagáin uiscí 2 wt.% de hiodrocsaeitilecheallalós (HEC), agus is é 2.5 an céim ionadaithe. Meitileiceallalós (MC, tuaslagán uiscí 2 wt.% le slaodacht 400 mPa·s agus céim ionadaithe 1.8). Hiodrocsa-próipile ceallalós (HPC, tuaslagán uiscí 2 wt.% le slaodacht 400 mPa·s agus céim ionadaithe 2.5).
Ullmhú scannáin:
Ullmhaithe trí chóimeáil ciseal criostail leachta ar shileacan ag 25°C. Seo a leanas an modh cóireála don mhaitrís sleamhnáin: sáithigh i dtuaslagán aigéadach (H2SO4/H2O2, 7/3Vol/VOL) ar feadh 30 nóiméad, ansin sruthlaigh le huisce dí-ianaithe arís agus arís eile go dtí go sroicheann an pH neodrach, agus ar deireadh triomaigh le nítrigin íon. Déantar cóimeáil LBL ag baint úsáide as innealra uathoibríoch. Sáithíodh an tsubstráit go malartach i dtuaslagán CE (0.2 mg/mL) agus i dtuaslagán PAA (0.2 mg/mL), sáithíodh gach tuaslagán ar feadh 4 nóiméad. Rinneadh trí shruthlú de 1 nóiméad an ceann in uisce dí-ianaithe idir gach sáithiú tuaslagáin chun an polaiméir scaoilte ceangailte a bhaint. Coigeartaíodh luachanna pH an tuaslagáin tionóil agus an tuaslagáin sruthlaithe go pH 2.0 araon. Tugtar (CE/PAA)n ar na scannáin ullmhaithe, áit a seasann n don timthriall tionóil. Ullmhaíodh (HEC/PAA)40, (MC/PAA)30 agus (HPC/PAA)30 den chuid is mó.
Saintréithe Scannán:
Taifeadadh agus rinneadh anailís ar speictrim frithchaiteacha beagnach gnáth le NanoCalc-XR Ocean Optics, agus tomhaiseadh tiús na scannán a taisceadh ar shiliceán. Le foshraith shiliceáin bán mar chúlra, bailíodh speictream FT-IR an scannáin thanaí ar an foshraith shiliceáin ar speictriméadar infridhearg Nicolet 8700.
Idirghníomhaíochtaí bannaí hidrigine idir PAA agus CEanna:
Tionól HEC, MC agus HPC le PAA i scannáin LBL. Taispeántar speictrim infridhearg HEC/PAA, MC/PAA agus HPC/PAA sa fhigiúr. Is féidir comharthaí láidre infridhearg PAA agus CES a fheiceáil go soiléir i speictrim infridhearg HEC/PAA, MC/PAA agus HPC/PAA. Is féidir le speictreascópacht FT-IR anailís a dhéanamh ar choimpléascú na nasc hidrigine idir PAA agus CES trí aistriú na mbandaí ionsúcháin tréithiúla a mhonatóiriú. Tarlaíonn an nasc hidrigine idir CES agus PAA den chuid is mó idir ocsaigin hiodrocsaile CES agus grúpa COOH PAA. Tar éis an nasc hidrigine a fhoirmiú, aistríonn an buaic dhearg sínte go dtí an treo ísealminicíochta.
Breathnaíodh buaic de 1710 cm-1 i gcás púdar PAA íon. Nuair a cuireadh polaicrilimíd le chéile i scannáin le CEanna éagsúla, bhí buaicphointí na scannán HEC/PAA, MC/PAA agus MPC/PAA suite ag 1718 cm-1, 1720 cm-1 agus 1724 cm-1, faoi seach. I gcomparáid le púdar PAA íon, bhog faid bhuaicphointí na scannán HPC/PAA, MC/PAA agus HEC/PAA faoi 14, 10 agus 8 cm-1, faoi seach. Cuireann an nasc hidrigine idir an ocsaigin éitear agus COOH isteach ar an nasc hidrigine idir na grúpaí COOH. Dá mhéad naisc hidrigine a fhoirmítear idir PAA agus CE, is ea is mó an t-aistriú buaicphointí CE/PAA i speictrim IR. Tá an leibhéal is airde de chastalú nasc hidrigine ag HPC, tá PAA agus MC sa lár, agus is é HEC an ceann is ísle.
Iompar fáis scannán ilchodach PAA agus CEanna:
Rinneadh imscrúdú ar iompar foirmithe scannáin PAA agus CE le linn tionól LBL ag baint úsáide as QCM agus inteirféiriméadracht speictreach. Tá QCM éifeachtach chun fás scannáin in situ a mhonatóiriú le linn na chéad chúpla timthriall tionóil. Tá inteirféiriméadair speictreacha oiriúnach do scannáin a fhásann thar 10 dtimthriall.
Léirigh an scannán HEC/PAA fás líneach ar fud phróiseas tionóil an LBL, agus léirigh na scannáin MC/PAA agus HPC/PAA fás easpónantúil sna céimeanna luatha den tionól agus ansin d’athraigh sé go fás líneach. Sa réigiún fáis líneach, dá airde an céim chasta, is ea is mó an fás tiús in aghaidh an timthrialla tionóil.
Éifeacht pH an tuaslagáin ar fhás scannáin:
Bíonn tionchar ag luach pH an tuaslagáin ar fhás an scannáin ilchodach polaiméire nasctha le hidrigine. Mar phoileictrealít lag, déanfar PAA a ianú agus a luchtú go diúltach de réir mar a mhéadaíonn pH an tuaslagáin, rud a chuireann cosc ar chomhlachas bannaí hidrigine. Nuair a shroich céim ianúcháin PAA leibhéal áirithe, ní fhéadfadh PAA teacht le chéile i scannán le glacadóirí bannaí hidrigine in LBL.
Laghdaigh tiús an scannáin de réir mar a mhéadaigh pH an tuaslagáin, agus laghdaigh tiús an scannáin go tobann ag pH2.5 HPC/PAA agus pH3.0-3.5 HPC/PAA. Tá pointe criticiúil HPC/PAA thart ar pH 3.5, agus tá pointe criticiúil HEC/PAA thart ar 3.0. Ciallaíonn sé seo nuair a bhíonn pH an tuaslagáin tionóil níos airde ná 3.5, nach féidir an scannán HPC/PAA a fhoirmiú, agus nuair a bhíonn pH an tuaslagáin níos airde ná 3.0, nach féidir an scannán HEC/PAA a fhoirmiú. Mar gheall ar an méid níos airde de chastacht nasc hidrigine i scannán HPC/PAA, tá luach criticiúil pH an scannáin HPC/PAA níos airde ná luach criticiúil pH an scannáin HEC/PAA. I dtuaslagán saor ó shalann, bhí luachanna criticiúla pH na gcoimpléasc a fhoirmíodh le HEC/PAA, MC/PAA agus HPC/PAA thart ar 2.9, 3.2 agus 3.7, faoi seach. Tá pH criticiúil HPC/PAA níos airde ná pH HEC/PAA, rud atá comhsheasmhach le pH criticiúil membrane LBL.
Feidhmíocht ionsúcháin uisce membrane CE/PAA:
Tá CES saibhir i ngrúpaí hiodrocsaile ionas go bhfuil ionsú agus coinneáil uisce maith aige. Ag glacadh membrane HEC/PAA mar shampla, rinneadh staidéar ar chumas ionsúcháin membrane CE/PAA atá nasctha le hidrigin d'uisce sa chomhshaol. Trí thréithriú a dhéanamh ar intearfairíoméadracht speictreach, méadaíonn tiús an scannáin de réir mar a ionsúnn an scannán uisce. Cuireadh i dtimpeallacht é le taise inchoigeartaithe ag 25°C ar feadh 24 uair an chloig chun cothromaíocht ionsúcháin uisce a bhaint amach. Triomaíodh na scannáin in oigheann folúis (40°C) ar feadh 24 uair an chloig chun an taise a bhaint go hiomlán.
De réir mar a mhéadaíonn an taise, tiubhaíonn an scannán. Sa limistéar íseal taise 30%-50%, bíonn an fás tiús sách mall. Nuair a sháraíonn an taise 50%, fásann an tiús go tapa. I gcomparáid leis an scannán PVPON/PAA atá nasctha le hidrigin, is féidir leis an scannán HEC/PAA níos mó uisce a ionsú ón timpeallacht. Faoi choinníoll taiseachas coibhneasta 70% (25°C), tá raon tiúchana scannáin PVPON/PAA thart ar 4%, agus tá raon tiúchana scannáin HEC/PAA chomh hard le thart ar 18%. Léirigh na torthaí, cé gur ghlac méid áirithe grúpaí OH sa chóras HEC/PAA páirt i bhfoirmiú bannaí hidrigine, go raibh líon suntasach grúpaí OH fós ag idirghníomhú le huisce sa timpeallacht. Dá bhrí sin, tá airíonna maithe ionsúcháin uisce ag an gcóras HEC/PAA.
mar fhocal scoir
(1) Is é an córas HPC/PAA leis an leibhéal nasctha hidrigine is airde de CE agus PAA a bhfuil an fás is tapúla ina measc, tá MC/PAA sa lár, agus is é HEC/PAA an ceann is ísle.
(2) Léirigh an scannán HEC/PAA modh fáis líneach ar feadh an phróisis ullmhúcháin, agus léirigh an dá scannán eile MC/PAA agus HPC/PAA fás easpónantúil sna chéad chúpla timthriall, agus ansin athraíodh go modh fáis líneach é.
(3) Bíonn fás scannáin CE/PAA ag brath go mór ar pH an tuaslagáin. Nuair a bhíonn pH an tuaslagáin níos airde ná a phointe criticiúil, ní féidir le PAA agus CE teacht le chéile i scannán. Bhí an scannán CE/PAA a bhí cóimeáilte intuaslagtha i dtuaslagáin le pH ard.
(4) Ós rud é go bhfuil an scannán CE/PAA saibhir in OH agus COOH, déanann cóireáil teasa trasnasctha é. Tá dea-chobhsaíocht ag an scannán CE/PAA trasnasctha agus ní féidir é a intuaslagadh i dtuaslagáin ard-pH.
(5) Tá cumas maith ionsúcháin ag an scannán CE/PAA maidir le huisce sa chomhshaol.
Am an phoist: 18 Feabhra 2023