ខ្សែភាពយន្តភ្ជាប់អ៊ីដ្រូសែនសែលុយឡូសអេធើរ/អាស៊ីតប៉ូលីអាគ្រីលីក

ប្រវត្តិស្រាវជ្រាវ

ក្នុងនាមជាធនធានធម្មជាតិ សម្បូរបែប និងកកើតឡើងវិញ សែលុយឡូសជួបប្រទះនឹងបញ្ហាប្រឈមដ៏ធំនៅក្នុងការអនុវត្តជាក់ស្តែង ដោយសារតែលក្ខណៈសម្បត្តិមិនរលាយ និងរលាយមានកំណត់របស់វា។ គ្រីស្តាល់ខ្ពស់ និងចំណងអ៊ីដ្រូសែនដង់ស៊ីតេខ្ពស់នៅក្នុងរចនាសម្ព័ន្ធសែលុយឡូសធ្វើឱ្យវារលួយ ប៉ុន្តែមិនរលាយក្នុងអំឡុងពេលដំណើរការកាន់កាប់ ហើយមិនរលាយក្នុងទឹក និងសារធាតុរំលាយសរីរាង្គភាគច្រើន។ ដេរីវេរបស់វាត្រូវបានផលិតឡើងដោយអេស្ទ័ររីហ្វាយ និងអេធើរីហ្វាយនៃក្រុមអ៊ីដ្រូស៊ីលនៅលើឯកតាអាន់អ៊ីដ្រូគ្លុយកូសនៅក្នុងខ្សែសង្វាក់ប៉ូលីមែរ ហើយនឹងបង្ហាញលក្ខណៈសម្បត្តិខុសគ្នាមួយចំនួនបើប្រៀបធៀបទៅនឹងសែលុយឡូសធម្មជាតិ។ ប្រតិកម្មអេធើរីហ្វាយនៃសែលុយឡូសអាចបង្កើតអេធើរសែលុយឡូសរលាយក្នុងទឹកជាច្រើន ដូចជាមេទីលសែលុយឡូស (MC) អ៊ីដ្រូស៊ីអេទីលសែលុយឡូស (HEC) និងអ៊ីដ្រូស៊ីប្រូភីលសែលុយឡូស (HPC) ដែលត្រូវបានគេប្រើប្រាស់យ៉ាងទូលំទូលាយនៅក្នុងម្ហូបអាហារ គ្រឿងសំអាង ឱសថ និងឱសថ។ CE រលាយក្នុងទឹកអាចបង្កើតជាប៉ូលីមែរភ្ជាប់អ៊ីដ្រូសែនជាមួយនឹងអាស៊ីតប៉ូលីកាបូស៊ីលីក និងប៉ូលីហ្វេណុល។

ការផ្គុំស្រទាប់ៗ (LBL) គឺជាវិធីសាស្ត្រដ៏មានប្រសិទ្ធភាពមួយសម្រាប់រៀបចំខ្សែភាពយន្តស្តើងសមាសធាតុប៉ូលីមែរ។ ខាងក្រោមនេះពិពណ៌នាជាចម្បងអំពីការផ្គុំ LBL នៃ CE បីផ្សេងគ្នានៃ HEC, MC និង HPC ជាមួយ PAA ប្រៀបធៀបឥរិយាបថនៃការផ្គុំរបស់ពួកវា និងវិភាគឥទ្ធិពលនៃសារធាតុជំនួសលើការផ្គុំ LBL។ ស៊ើបអង្កេតឥទ្ធិពលនៃ pH លើកម្រាស់ខ្សែភាពយន្ត និងភាពខុសគ្នាផ្សេងៗគ្នានៃ pH លើការបង្កើតខ្សែភាពយន្ត និងការរលាយ និងអភិវឌ្ឍលក្ខណៈសម្បត្តិស្រូបយកទឹករបស់ CE/PAA។

សម្ភារៈពិសោធន៍៖

អាស៊ីតប៉ូលីអាគ្រីលីក (PAA, Mw = 450,000)។ ភាពស្អិតនៃដំណោះស្រាយទឹក 2wt.% នៃអ៊ីដ្រូស៊ីអេទីលសែលុយឡូស (HEC) គឺ 300 mPa·s ហើយកម្រិតនៃការជំនួសគឺ 2.5។ មេទីលសែលុយឡូស (MC ជាដំណោះស្រាយទឹក 2wt.% ដែលមានភាពស្អិត 400 mPa·s និងកម្រិតនៃការជំនួស 1.8)។ អ៊ីដ្រូស៊ីប្រូភីលសែលុយឡូស (HPC ជាដំណោះស្រាយទឹក 2wt.% ដែលមានភាពស្អិត 400 mPa·s និងកម្រិតនៃការជំនួស 2.5)។

ការរៀបចំខ្សែភាពយន្ត៖

រៀបចំដោយការផ្គុំស្រទាប់គ្រីស្តាល់រាវលើស៊ីលីកុននៅសីតុណ្ហភាព 25°C។ វិធីសាស្ត្រព្យាបាលនៃម៉ាទ្រីសស្លាយមានដូចខាងក្រោម៖ ត្រាំក្នុងដំណោះស្រាយអាស៊ីត (H2SO4/H2O2, 7/3វ៉ុល/វ៉ុល) រយៈពេល 30 នាទី បន្ទាប់មកលាងជម្រះជាមួយទឹកដែលគ្មានអ៊ីយ៉ូដច្រើនដងរហូតដល់ pH ក្លាយជាអព្យាក្រឹត ហើយចុងក្រោយស្ងួតជាមួយអាសូតសុទ្ធ។ ការផ្គុំ LBL ត្រូវបានអនុវត្តដោយប្រើម៉ាស៊ីនស្វ័យប្រវត្តិ។ ស្រទាប់ខាងក្រោមត្រូវបានត្រាំឆ្លាស់គ្នាក្នុងដំណោះស្រាយ CE (0.2 មីលីក្រាម/មីលីលីត្រ) និងដំណោះស្រាយ PAA (0.2 មីលីក្រាម/មីលីលីត្រ) ដំណោះស្រាយនីមួយៗត្រូវបានត្រាំរយៈពេល 4 នាទី។ ការត្រាំលាងជម្រះបីដងដែលមានរយៈពេល 1 នាទីក្នុងទឹកដែលគ្មានអ៊ីយ៉ូដត្រូវបានអនុវត្តរវាងការត្រាំដំណោះស្រាយនីមួយៗដើម្បីយកប៉ូលីមែរដែលជាប់រលុងចេញ។ តម្លៃ pH នៃដំណោះស្រាយផ្គុំ និងដំណោះស្រាយលាងជម្រះត្រូវបានកែតម្រូវទៅ pH 2.0។ ខ្សែភាពយន្តដែលបានរៀបចំត្រូវបានតាងជា (CE/PAA)n ដែល n តាងជាវដ្តផ្គុំ។ (HEC/PAA)40, (MC/PAA)30 និង (HPC/PAA)30 ត្រូវបានរៀបចំជាចម្បង។

ការកំណត់លក្ខណៈភាពយន្ត៖

វិសាលគម​នៃ​ការ​ឆ្លុះ​បញ្ចាំង​ជិត​ធម្មតា​ត្រូវ​បាន​កត់ត្រា និង​វិភាគ​ដោយ​ប្រើ NanoCalc-XR Ocean Optics ហើយ​កម្រាស់​នៃ​ខ្សែភាពយន្ត​ដែល​ដាក់​លើ​ស៊ីលីកុន​ត្រូវ​បាន​វាស់។ ដោយ​ប្រើ​ស្រទាប់​ស៊ីលីកុន​ទទេ​ជា​ផ្ទៃ​ខាង​ក្រោយ វិសាលគម FT-IR នៃ​ខ្សែភាពយន្ត​ស្តើង​លើ​ស្រទាប់​ស៊ីលីកុន​ត្រូវ​បាន​ប្រមូល​លើ​វិសាលគម​អ៊ីនហ្វ្រារ៉េដ Nicolet 8700។

អន្តរកម្មចំណងអ៊ីដ្រូសែនរវាង PAA និង CEs៖

ការផ្គុំ HEC, MC និង HPC ជាមួយ PAA ទៅជាខ្សែភាពយន្ត LBL។ វិសាលគមអ៊ីនហ្វ្រារ៉េដនៃ HEC/PAA, MC/PAA និង HPC/PAA ត្រូវបានបង្ហាញក្នុងរូបភាព។ សញ្ញា IR ខ្លាំងរបស់ PAA និង CES អាចត្រូវបានគេសង្កេតឃើញយ៉ាងច្បាស់នៅក្នុងវិសាលគម IR នៃ HEC/PAA, MC/PAA និង HPC/PAA។ វិសាលគម FT-IR អាចវិភាគភាពស្មុគស្មាញនៃចំណងអ៊ីដ្រូសែនរវាង PAA និង CES ដោយតាមដានការផ្លាស់ប្តូរនៃក្រុមស្រូបយកលក្ខណៈ។ ចំណងអ៊ីដ្រូសែនរវាង CES និង PAA ភាគច្រើនកើតឡើងរវាងអុកស៊ីហ្សែនអ៊ីដ្រូស៊ីលនៃ CES និងក្រុម COOH នៃ PAA។ បន្ទាប់ពីចំណងអ៊ីដ្រូសែនត្រូវបានបង្កើតឡើង ចំណុចកំពូលពណ៌ក្រហមលាតសន្ធឹងផ្លាស់ប្តូរទៅទិសដៅប្រេកង់ទាប។

កំពូល 1710 cm-1 ត្រូវបានគេសង្កេតឃើញសម្រាប់ម្សៅ PAA សុទ្ធ។ នៅពេលដែល polyacrylamide ត្រូវបានផ្គុំចូលទៅក្នុងខ្សែភាពយន្តដែលមាន CEs ខុសៗគ្នា កំពូលនៃខ្សែភាពយន្ត HEC/PAA, MC/PAA និង MPC/PAA មានទីតាំងនៅ 1718 cm-1, 1720 cm-1 និង 1724 cm-1 រៀងៗខ្លួន។ បើប្រៀបធៀបជាមួយម្សៅ PAA សុទ្ធ ប្រវែងកំពូលនៃខ្សែភាពយន្ត HPC/PAA, MC/PAA និង HEC/PAA បានផ្លាស់ប្តូរដោយ 14, 10 និង 8 cm−1 រៀងៗខ្លួន។ ចំណងអ៊ីដ្រូសែនរវាងអ៊ីធើរអុកស៊ីហ្សែន និង COOH រំខានដល់ចំណងអ៊ីដ្រូសែនរវាងក្រុម COOH។ ចំណងអ៊ីដ្រូសែនកាន់តែច្រើនដែលបង្កើតឡើងរវាង PAA និង CE ការផ្លាស់ប្តូរកំពូលនៃ CE/PAA នៅក្នុងវិសាលគម IR កាន់តែធំ។ HPC មានកម្រិតស្មុគស្មាញនៃចំណងអ៊ីដ្រូសែនខ្ពស់បំផុត PAA និង MC ស្ថិតនៅចំកណ្តាល ហើយ HEC គឺទាបបំផុត។

ឥរិយាបថលូតលាស់នៃខ្សែភាពយន្តសមាសធាតុនៃ PAA និង CEs៖

ឥរិយាបថបង្កើតខ្សែភាពយន្តរបស់ PAA និង CEs អំឡុងពេលផ្គុំ LBL ត្រូវបានស៊ើបអង្កេតដោយប្រើ QCM និងវិសាលគមអន្តរហ្វឺរ៉ូម៉ែត្រ។ QCM មានប្រសិទ្ធភាពសម្រាប់តាមដានការលូតលាស់ខ្សែភាពយន្តនៅនឹងកន្លែងក្នុងអំឡុងពេលវដ្តផ្គុំដំបូងៗ។ វិសាលគមអន្តរហ្វឺរ៉ូម៉ែត្រគឺសមរម្យសម្រាប់ខ្សែភាពយន្តដែលដាំដុះលើសពី 10 វដ្ត។

ខ្សែភាពយន្ត HEC/PAA បានបង្ហាញពីការលូតលាស់លីនេអ៊ែរពេញមួយដំណើរការផ្គុំ LBL ខណៈពេលដែលខ្សែភាពយន្ត MC/PAA និង HPC/PAA បានបង្ហាញពីការលូតលាស់អិចស្ប៉ូណង់ស្យែលនៅដំណាក់កាលដំបូងនៃការផ្គុំ ហើយបន្ទាប់មកបានផ្លាស់ប្តូរទៅជាការលូតលាស់លីនេអ៊ែរ។ នៅក្នុងតំបន់លូតលាស់លីនេអ៊ែរ កម្រិតនៃភាពស្មុគស្មាញកាន់តែខ្ពស់ ការលូតលាស់កម្រាស់ក្នុងមួយវដ្តផ្គុំកាន់តែធំ។

ឥទ្ធិពលនៃ pH នៃដំណោះស្រាយលើការលូតលាស់ខ្សែភាពយន្ត៖

តម្លៃ pH នៃដំណោះស្រាយប៉ះពាល់ដល់ការលូតលាស់នៃខ្សែភាពយន្តសមាសធាតុប៉ូលីមែរភ្ជាប់អ៊ីដ្រូសែន។ ក្នុងនាមជាប៉ូលីអេឡិចត្រូលីតខ្សោយ PAA នឹងត្រូវបានអ៊ីយ៉ូដ និងមានបន្ទុកអវិជ្ជមាន នៅពេលដែល pH នៃដំណោះស្រាយកើនឡើង ដោយហេតុនេះរារាំងការភ្ជាប់ចំណងអ៊ីដ្រូសែន។ នៅពេលដែលកម្រិតនៃអ៊ីយ៉ូដនៃ PAA ឈានដល់កម្រិតជាក់លាក់មួយ PAA មិនអាចផ្គុំទៅជាខ្សែភាពយន្តដែលមានឧបករណ៍ទទួលចំណងអ៊ីដ្រូសែននៅក្នុង LBL បានទេ។

កម្រាស់​ខ្សែភាពយន្ត​បាន​ថយចុះ​ជាមួយនឹង​ការកើនឡើង​នៃ pH នៃ​ដំណោះស្រាយ ហើយ​កម្រាស់​ខ្សែភាពយន្ត​បាន​ថយចុះ​ភ្លាមៗ​នៅ pH2.5 HPC/PAA និង pH3.0-3.5 HPC/PAA។ ចំណុច​សំខាន់​នៃ HPC/PAA គឺ​ប្រហែល pH 3.5 ខណៈ​ដែល HEC/PAA គឺ​ប្រហែល 3.0។ នេះ​មានន័យថា នៅពេលដែល pH នៃ​ដំណោះស្រាយ​ផ្គុំ​ខ្ពស់ជាង 3.5 ខ្សែភាពយន្ត HPC/PAA មិនអាច​បង្កើត​បានទេ ហើយ​នៅពេលដែល pH នៃ​ដំណោះស្រាយ​ខ្ពស់ជាង 3.0 ខ្សែភាពយន្ត HEC/PAA មិនអាច​បង្កើត​បានទេ។ ដោយសារតែ​កម្រិត​ខ្ពស់​នៃ​ភាពស្មុគស្មាញ​នៃ​ចំណង​អ៊ីដ្រូសែន​នៃ​ភ្នាស HPC/PAA តម្លៃ pH សំខាន់​នៃ​ភ្នាស HPC/PAA គឺ​ខ្ពស់ជាង​ភ្នាស HEC/PAA។ នៅក្នុង​ដំណោះស្រាយ​គ្មាន​ជាតិ​ប្រៃ តម្លៃ pH សំខាន់​នៃ​ភាពស្មុគស្មាញ​ដែល​បង្កើត​ដោយ HEC/PAA, MC/PAA និង HPC/PAA គឺ​ប្រហែល 2.9, 3.2 និង 3.7 រៀងគ្នា។ pH សំខាន់របស់ HPC/PAA គឺខ្ពស់ជាង HEC/PAA ដែលស្របនឹង pH នៃភ្នាស LBL។

សមត្ថភាពស្រូបយកទឹកនៃភ្នាស CE/PAA៖

CES សម្បូរទៅដោយក្រុមអ៊ីដ្រូស៊ីល ដូច្នេះវាមានការស្រូបយកទឹក និងការរក្សាទឹកបានល្អ។ ដោយយកភ្នាស HEC/PAA ជាឧទាហរណ៍ សមត្ថភាពស្រូបយកភ្នាស CE/PAA ដែលភ្ជាប់អ៊ីដ្រូសែនទៅនឹងទឹកនៅក្នុងបរិស្ថានត្រូវបានសិក្សា។ លក្ខណៈដោយអន្តរេរ៉ូមេទ្រីវិសាលគម កម្រាស់ខ្សែភាពយន្តកើនឡើងនៅពេលដែលខ្សែភាពយន្តស្រូបយកទឹក។ វាត្រូវបានដាក់ក្នុងបរិស្ថានដែលមានសំណើមអាចលៃតម្រូវបាននៅសីតុណ្ហភាព 25°C រយៈពេល 24 ម៉ោង ដើម្បីសម្រេចបាននូវតុល្យភាពស្រូបយកទឹក។ ខ្សែភាពយន្តត្រូវបានសម្ងួតក្នុងឡសុញ្ញកាស (40°C) រយៈពេល 24 ម៉ោង ដើម្បីយកសំណើមចេញទាំងស្រុង។

នៅពេលដែលសំណើមកើនឡើង ខ្សែភាពយន្តនេះកាន់តែក្រាស់។ នៅក្នុងតំបន់ដែលមានសំណើមទាបពី 30%-50% ការលូតលាស់កម្រាស់គឺយឺត។ នៅពេលដែលសំណើមលើសពី 50% កម្រាស់នឹងកើនឡើងយ៉ាងឆាប់រហ័ស។ បើប្រៀបធៀបទៅនឹងភ្នាស PVPON/PAA ដែលភ្ជាប់ជាមួយអ៊ីដ្រូសែន ភ្នាស HEC/PAA អាចស្រូបយកទឹកបានច្រើនពីបរិស្ថាន។ ក្រោមលក្ខខណ្ឌសំណើមដែលទាក់ទង 70% (25°C) ជួរក្រាស់នៃខ្សែភាពយន្ត PVPON/PAA គឺប្រហែល 4% ខណៈពេលដែលខ្សែភាពយន្ត HEC/PAA គឺខ្ពស់ដល់ប្រហែល 18%។ លទ្ធផលបានបង្ហាញថា ទោះបីជាក្រុម OH មួយចំនួននៅក្នុងប្រព័ន្ធ HEC/PAA បានចូលរួមក្នុងការបង្កើតចំណងអ៊ីដ្រូសែនក៏ដោយ ក៏នៅតែមានក្រុម OH មួយចំនួនធំដែលមានអន្តរកម្មជាមួយទឹកនៅក្នុងបរិស្ថាន។ ដូច្នេះ ប្រព័ន្ធ HEC/PAA មានលក្ខណៈសម្បត្តិស្រូបយកទឹកបានល្អ។

សរុបមក

(1) ក្នុងចំណោមប្រព័ន្ធទាំងនោះ ប្រព័ន្ធ HPC/PAA ដែលមានកម្រិតចំណងអ៊ីដ្រូសែនខ្ពស់បំផុតនៃ CE និង PAA មានកំណើនលឿនបំផុត MC/PAA ស្ថិតនៅកណ្តាល ហើយ HEC/PAA ស្ថិតនៅទាបបំផុត។

(2) ខ្សែភាពយន្ត HEC/PAA បានបង្ហាញពីរបៀបលូតលាស់លីនេអ៊ែរពេញមួយដំណើរការរៀបចំ ខណៈពេលដែលខ្សែភាពយន្តពីរផ្សេងទៀតគឺ MC/PAA និង HPC/PAA បានបង្ហាញពីការលូតលាស់អិចស្ប៉ូណង់ស្យែលនៅក្នុងវដ្តដំបូងៗ ហើយបន្ទាប់មកបានផ្លាស់ប្តូរទៅជារបៀបលូតលាស់លីនេអ៊ែរ។

(3) ការលូតលាស់របស់ខ្សែភាពយន្ត CE/PAA ពឹងផ្អែកយ៉ាងខ្លាំងទៅលើ pH នៃដំណោះស្រាយ។ នៅពេលដែល pH នៃដំណោះស្រាយខ្ពស់ជាងចំណុចសំខាន់របស់វា PAA និង CE មិនអាចផ្គុំទៅជាខ្សែភាពយន្តបានទេ។ ភ្នាស CE/PAA ដែលបានផ្គុំរួចអាចរលាយក្នុងដំណោះស្រាយ pH ខ្ពស់។

(4) ដោយសារខ្សែភាពយន្ត CE/PAA សម្បូរទៅដោយ OH និង COOH ការព្យាបាលដោយកំដៅធ្វើឱ្យវាមានទំនាក់ទំនងឆ្លង។ ភ្នាស CE/PAA ដែលមានទំនាក់ទំនងឆ្លងមានស្ថេរភាពល្អ ហើយមិនរលាយក្នុងដំណោះស្រាយ pH ខ្ពស់។

(5) ខ្សែភាពយន្ត CE/PAA មានសមត្ថភាពស្រូបយកទឹកនៅក្នុងបរិស្ថានបានល្អ។