សែលុយឡូសអេធើរ / អាស៊ីត polyacrylic ខ្សែភាពយន្តភ្ជាប់អ៊ីដ្រូសែន

ប្រវត្តិស្រាវជ្រាវ

ក្នុងនាមជាធនធានធម្មជាតិ មានច្រើនក្រៃលែង និងអាចកើតឡើងវិញ សែលុយឡូសជួបប្រទះបញ្ហាប្រឈមដ៏អស្ចារ្យក្នុងការអនុវត្តជាក់ស្តែង ដោយសារលក្ខណៈសម្បត្តិមិនរលាយ និងកម្រិតនៃការរលាយរបស់វា។ សារធាតុគ្រីស្តាល់ខ្ពស់ និងចំណងអ៊ីដ្រូសែនដង់ស៊ីតេខ្ពស់នៅក្នុងរចនាសម្ព័ន្ធសែលុយឡូសធ្វើឱ្យវារលាយប៉ុន្តែមិនរលាយក្នុងអំឡុងពេលដំណើរការកាន់កាប់ ហើយមិនរលាយក្នុងទឹក និងសារធាតុរំលាយសរីរាង្គភាគច្រើន។ និស្សន្ទវត្ថុរបស់ពួកវាត្រូវបានផលិតដោយការ esterification និង etherification នៃក្រុម hydroxyl នៅលើឯកតា anhydroglucose នៅក្នុងខ្សែសង្វាក់វត្ថុធាតុ polymer ហើយនឹងបង្ហាញលក្ខណៈសម្បត្តិផ្សេងគ្នាមួយចំនួនបើប្រៀបធៀបជាមួយនឹង cellulose ធម្មជាតិ។ ប្រតិកម្ម etherification នៃ cellulose អាចបង្កើត ethers សែលុយឡូសរលាយក្នុងទឹកជាច្រើនដូចជា methyl cellulose (MC), hydroxyethyl cellulose (HEC) និង hydroxypropyl cellulose (HPC) ដែលត្រូវបានគេប្រើយ៉ាងទូលំទូលាយក្នុងអាហារ គ្រឿងសំអាង ក្នុងឱសថ និងថ្នាំ។ CE ដែលរលាយក្នុងទឹកអាចបង្កើតជាប៉ូលីម៊ែរដែលភ្ជាប់អ៊ីដ្រូសែនជាមួយនឹងអាស៊ីត polycarboxylic និង polyphenols ។

ការផ្គុំស្រទាប់ដោយស្រទាប់ (LBL) គឺជាវិធីសាស្រ្តដ៏មានប្រសិទ្ធភាពមួយសម្រាប់ការរៀបចំខ្សែភាពយន្តស្តើងសមាសធាតុប៉ូលីមែរ។ ខាងក្រោមនេះជាចម្បងពិពណ៌នាអំពីការជួបប្រជុំ LBL នៃ CEs បីផ្សេងគ្នានៃ HEC, MC និង HPC ជាមួយ PAA ប្រៀបធៀបឥរិយាបថការជួបប្រជុំរបស់ពួកគេ និងវិភាគឥទ្ធិពលនៃធាតុជំនួសនៅលើការជួបប្រជុំ LBL ។ ស៊ើបអង្កេតឥទ្ធិពលនៃ pH លើកម្រាស់របស់ខ្សែភាពយន្ត និងភាពខុសគ្នានៃ pH លើការបង្កើត និងរំលាយខ្សែភាពយន្ត និងបង្កើតលក្ខណៈសម្បត្តិស្រូបយកទឹករបស់ CE/PAA ។

សម្ភារៈពិសោធន៍៖

អាស៊ីត polyacrylic (PAA, Mw = 450,000) ។ viscosity នៃដំណោះស្រាយ aqueous 2wt.% នៃ hydroxyethylcellulose (HEC) គឺ 300 mPa·s ហើយកម្រិតនៃការជំនួសគឺ 2.5 ។ Methylcellulose (MC ជាដំណោះស្រាយ aqueous 2wt.% ជាមួយនឹង viscosity 400 mPa·s និងកម្រិតនៃការជំនួស 1.8) ។ Hydroxypropyl cellulose (HPC ដំណោះស្រាយ aqueous 2wt.% ជាមួយនឹង viscosity 400 mPa·s និងកម្រិតនៃការជំនួស 2.5) ។

ការរៀបចំខ្សែភាពយន្ត៖

រៀបចំដោយការផ្គុំស្រទាប់គ្រីស្តាល់រាវនៅលើស៊ីលីកុននៅសីតុណ្ហភាព 25 អង្សាសេ។ វិធីសាស្រ្តនៃការព្យាបាលនៃម៉ាទ្រីសស្លាយមានដូចខាងក្រោម៖ ត្រាំក្នុងដំណោះស្រាយអាស៊ីត (H2SO4/H2O2, 7/3Vol/VOL) រយៈពេល 30 នាទី បន្ទាប់មកលាងជមែះជាមួយទឹក deionized ជាច្រើនដងរហូតដល់ pH ក្លាយជាអព្យាក្រឹត ហើយចុងក្រោយស្ងួតដោយអាសូតសុទ្ធ។ ការផ្គុំ LBL ត្រូវបានអនុវត្តដោយប្រើម៉ាស៊ីនស្វ័យប្រវត្តិ។ ស្រទាប់ខាងក្រោមត្រូវបានត្រាំឆ្លាស់គ្នាក្នុងដំណោះស្រាយ CE (0.2 mg/mL) និងដំណោះស្រាយ PAA (0.2 mg/mL) ដំណោះស្រាយនីមួយៗត្រូវត្រាំរយៈពេល 4 នាទី។ ការត្រាំបីដងក្នុងរយៈពេល 1 នាទីក្នុងទឹក deionized ត្រូវបានអនុវត្តរវាងសូលុយស្យុងនីមួយៗត្រាំដើម្បីយកវត្ថុធាតុ polymer ដែលភ្ជាប់ដោយរលុង។ តម្លៃ pH នៃដំណោះស្រាយការជួបប្រជុំគ្នា និងដំណោះស្រាយលាងជមែះទាំងពីរត្រូវបានកែតម្រូវទៅ pH 2.0 ។ ខ្សែភាពយន្តដែលបានរៀបចំត្រូវបានតំណាងថាជា (CE/PAA)n ដែល n តំណាងឱ្យវដ្តនៃការជួបប្រជុំគ្នា។ (HEC/PAA)40, (MC/PAA)30 និង (HPC/PAA)30 ត្រូវបានរៀបចំជាចម្បង។

លក្ខណៈ​ភាពយន្ត៖

វិសាលគមនៃការឆ្លុះបញ្ចាំងជិតធម្មតាត្រូវបានកត់ត្រា និងវិភាគជាមួយ NanoCalc-XR Ocean Optics ហើយកម្រាស់នៃខ្សែភាពយន្តដែលដាក់នៅលើស៊ីលីកុនត្រូវបានវាស់។ ជាមួយនឹងស្រទាប់ខាងក្រោមស៊ីលីកុនទទេជាផ្ទៃខាងក្រោយ វិសាលគម FT-IR នៃខ្សែភាពយន្តស្តើងនៅលើស្រទាប់ខាងក្រោមស៊ីលីកុនត្រូវបានប្រមូលនៅលើឧបករណ៍វាស់អ៊ីនហ្វ្រារ៉េដ Nicolet 8700 ។

អន្តរកម្មចំណងអ៊ីដ្រូសែនរវាង PAA និង CEs៖

ការជួបប្រជុំគ្នានៃ HEC, MC និង HPC ជាមួយ PAA ទៅក្នុងខ្សែភាពយន្ត LBL ។ វិសាលគមអ៊ីនហ្វ្រារ៉េដនៃ HEC/PAA, MC/PAA និង HPC/PAA ត្រូវបានបង្ហាញក្នុងរូប។ សញ្ញា IR ខ្លាំងនៃ PAA និង CES អាចត្រូវបានគេសង្កេតឃើញយ៉ាងច្បាស់នៅក្នុងវិសាលគម IR នៃ HEC/PAA, MC/PAA និង HPC/PAA ។ FT-IR spectroscopy អាចវិភាគភាពស្មុគស្មាញនៃចំណងអ៊ីដ្រូសែនរវាង PAA និង CES ដោយត្រួតពិនិត្យការផ្លាស់ប្តូរនៃក្រុមស្រូបយកលក្ខណៈ។ ការភ្ជាប់អ៊ីដ្រូសែនរវាង CES និង PAA កើតឡើងជាចម្បងរវាងអ៊ីដ្រូសែនអុកស៊ីហ្សែននៃ CES និងក្រុម COOH នៃ PAA ។ បន្ទាប់​ពី​ចំណង​អ៊ីដ្រូសែន​ត្រូវ​បាន​បង្កើត​ឡើង ចំណុច​ក្រហម​ដែល​លាតសន្ធឹង​ទៅ​ទិស​ប្រេកង់​ទាប។

កំពូលនៃ 1710 សង់ទីម៉ែត្រ-1 ត្រូវបានគេសង្កេតឃើញសម្រាប់ម្សៅ PAA សុទ្ធ។ នៅពេលដែល polyacrylamide ត្រូវបានផ្គុំចូលទៅក្នុងខ្សែភាពយន្តដែលមាន CEs ផ្សេងៗគ្នា កំពូលនៃខ្សែភាពយន្ត HEC/PAA, MC/PAA និង MPC/PAA មានទីតាំងនៅ 1718 cm-1, 1720 cm-1 និង 1724 cm-1 រៀងគ្នា។ បើប្រៀបធៀបជាមួយម្សៅ PAA សុទ្ធ ប្រវែងកំពូលនៃខ្សែភាពយន្ត HPC/PAA, MC/PAA និង HEC/PAA បានផ្លាស់ប្តូរដោយ 14, 10 និង 8 សង់ទីម៉ែត្រ−1 រៀងគ្នា។ ចំណងអ៊ីដ្រូសែនរវាងអ៊ីដ្រូសែនអុកស៊ីសែន និង COOH រំខានដល់ចំណងអ៊ីដ្រូសែនរវាងក្រុម COOH ។ ចំណងអ៊ីដ្រូសែនកាន់តែច្រើនដែលបង្កើតឡើងរវាង PAA និង CE ការផ្លាស់ប្តូរកម្រិតខ្ពស់នៃ CE/PAA កាន់តែច្រើននៅក្នុង IR spectra ។ HPC មានកម្រិតខ្ពស់បំផុតនៃភាពស្មុគស្មាញនៃចំណងអ៊ីដ្រូសែន PAA និង MC គឺនៅកណ្តាល ហើយ HEC គឺទាបបំផុត។

ឥរិយាបថលូតលាស់នៃខ្សែភាពយន្តសមាសធាតុនៃ PAA និង CEs៖

ឥរិយាបថបង្កើតខ្សែភាពយន្តនៃ PAA និង CEs កំឡុងពេលជួបប្រជុំ LBL ត្រូវបានស៊ើបអង្កេតដោយប្រើ QCM និង spectral interferometry ។ QCM មានប្រសិទ្ធភាពសម្រាប់ការត្រួតពិនិត្យកំណើនខ្សែភាពយន្តនៅក្នុងកន្លែងក្នុងអំឡុងពេលវដ្តនៃការជួបប្រជុំគ្នាពីរបីដំបូង។ Spectral interferometers គឺសមរម្យសម្រាប់ខ្សែភាពយន្តដែលលូតលាស់លើសពី 10 វដ្ត។

ខ្សែភាពយន្ត HEC/PAA បានបង្ហាញពីកំណើនលីនេអ៊ែរពេញដំណើរការសន្និបាត LBL ខណៈពេលដែលខ្សែភាពយន្ត MC/PAA និង HPC/PAA បានបង្ហាញពីកំណើនអិចស្ប៉ូណង់ស្យែលនៅក្នុងដំណាក់កាលដំបូងនៃការជួបប្រជុំគ្នា ហើយបន្ទាប់មកបានផ្លាស់ប្តូរទៅជាកំណើនលីនេអ៊ែរ។ នៅក្នុងតំបន់កំណើនលីនេអ៊ែរ កម្រិតនៃភាពស្មុគស្មាញកាន់តែខ្ពស់ ការកើនឡើងនៃកម្រាស់កាន់តែច្រើនក្នុងមួយវដ្តនៃការដំឡើង។

ឥទ្ធិពលនៃដំណោះស្រាយ pH លើការលូតលាស់នៃខ្សែភាពយន្ត៖

តម្លៃ pH នៃដំណោះស្រាយប៉ះពាល់ដល់ការលូតលាស់នៃខ្សែភាពយន្តសមាសធាតុប៉ូលីម័រដែលភ្ជាប់អ៊ីដ្រូសែន។ ក្នុងនាមជាប៉ូលីអេឡិចត្រូលីតខ្សោយ PAA នឹងត្រូវបាន ionized និងចោទប្រកាន់អវិជ្ជមាននៅពេលដែល pH នៃដំណោះស្រាយកើនឡើង ដោយហេតុនេះរារាំងការផ្សារភ្ជាប់ចំណងអ៊ីដ្រូសែន។ នៅពេលដែលកម្រិតនៃអ៊ីយ៉ូដនៃ PAA ឈានដល់កម្រិតជាក់លាក់មួយ PAA មិនអាចប្រមូលផ្តុំទៅជាខ្សែភាពយន្តដែលមានអ្នកទទួលចំណងអ៊ីដ្រូសែននៅក្នុង LBL បានទេ។

កម្រាស់របស់ខ្សែភាពយន្តបានថយចុះជាមួយនឹងការកើនឡើងនៃ pH នៃដំណោះស្រាយ ហើយកម្រាស់របស់ខ្សែភាពយន្តបានថយចុះភ្លាមៗនៅ pH2.5 HPC/PAA និង pH3.0-3.5 HPC/PAA ។ ចំណុចសំខាន់នៃ HPC/PAA គឺអំពី pH 3.5 ខណៈពេលដែល HEC/PAA គឺប្រហែល 3.0 ។ នេះមានន័យថានៅពេលដែល pH នៃដំណោះស្រាយការជួបប្រជុំគ្នាគឺខ្ពស់ជាង 3.5 ខ្សែភាពយន្ត HPC/PAA មិនអាចត្រូវបានបង្កើតឡើងទេ ហើយនៅពេលដែល pH នៃដំណោះស្រាយគឺខ្ពស់ជាង 3.0 ខ្សែភាពយន្ត HEC/PAA មិនអាចបង្កើតបានទេ។ ដោយសារតែកម្រិតខ្ពស់នៃភាពស្មុគស្មាញនៃចំណងអ៊ីដ្រូសែននៃភ្នាស HPC/PAA តម្លៃ pH សំខាន់នៃភ្នាស HPC/PAA គឺខ្ពស់ជាងភ្នាស HEC/PAA ។ នៅក្នុងដំណោះស្រាយគ្មានជាតិប្រៃ តម្លៃ pH សំខាន់នៃស្មុគស្មាញដែលបង្កើតឡើងដោយ HEC/PAA, MC/PAA និង HPC/PAA គឺប្រហែល 2.9, 3.2 និង 3.7 រៀងគ្នា។ pH សំខាន់នៃ HPC/PAA គឺខ្ពស់ជាង HEC/PAA ដែលស្របនឹងភ្នាស LBL ។

ការអនុវត្តការស្រូបយកទឹកនៃភ្នាស CE / PAA:

CES សម្បូរទៅដោយក្រុម hydroxyl ដូច្នេះវាមានការស្រូបយកទឹកបានល្អ និងរក្សាទឹកបានល្អ។ ដោយយកភ្នាស HEC/PAA ជាឧទាហរណ៍ សមត្ថភាពស្រូបយកនៃភ្នាស CE/PAA ដែលភ្ជាប់អ៊ីដ្រូសែនទៅនឹងទឹកក្នុងបរិស្ថានត្រូវបានសិក្សា។ លក្ខណៈដោយ spectral interferometry កម្រាស់នៃខ្សែភាពយន្តកើនឡើងនៅពេលដែលខ្សែភាពយន្តស្រូបយកទឹក។ វា​ត្រូវ​បាន​គេ​ដាក់​ក្នុង​បរិយាកាស​ដែល​មាន​សំណើម​អាច​លៃ​តម្រូវ​បាន​នៅ​សីតុណ្ហភាព 25°C រយៈ​ពេល 24 ម៉ោង​ដើម្បី​សម្រេច​បាន​នូវ​លំនឹង​ស្រូប​ទឹក​។ ខ្សែភាពយន្តត្រូវបានស្ងួតនៅក្នុងឡចំហាយ (40 អង្សាសេ) រយៈពេល 24 ម៉ោងដើម្បីយកសំណើមចេញទាំងស្រុង។

នៅពេលដែលសំណើមកើនឡើង ខ្សែភាពយន្តកាន់តែក្រាស់។ នៅតំបន់ដែលមានសំណើមទាបពី 30% ទៅ 50% កំណើនក្រាស់គឺយឺតបន្តិច។ នៅពេលដែលសំណើមលើសពី 50% កម្រាស់កើនឡើងយ៉ាងឆាប់រហ័ស។ បើប្រៀបធៀបជាមួយភ្នាស PVPON/PAA ដែលភ្ជាប់អ៊ីដ្រូសែន ភ្នាស HEC/PAA អាចស្រូបយកទឹកបានច្រើនពីបរិស្ថាន។ នៅក្រោមលក្ខខណ្ឌនៃសំណើមដែលទាក់ទងនៃ 70% (25 ° C) ជួរក្រាស់នៃខ្សែភាពយន្ត PVPON / PAA គឺប្រហែល 4% ខណៈពេលដែលខ្សែភាពយន្ត HEC / PAA គឺខ្ពស់ប្រហែល 18% ។ លទ្ធផលបានបង្ហាញថា ទោះបីជាចំនួនជាក់លាក់នៃក្រុម OH នៅក្នុងប្រព័ន្ធ HEC/PAA បានចូលរួមក្នុងការបង្កើតចំណងអ៊ីដ្រូសែនក៏ដោយ ក៏នៅតែមានក្រុម OH មួយចំនួនធំដែលធ្វើអន្តរកម្មជាមួយនឹងទឹកនៅក្នុងបរិស្ថាន។ ដូច្នេះប្រព័ន្ធ HEC/PAA មានលក្ខណៈសម្បត្តិស្រូបយកទឹកបានល្អ។

នៅក្នុងការសន្និដ្ឋាន

(1) ប្រព័ន្ធ HPC/PAA ដែលមានកម្រិតទំនាក់ទំនងអ៊ីដ្រូសែនខ្ពស់បំផុតនៃ CE និង PAA មានការរីកចម្រើនលឿនបំផុតក្នុងចំណោមពួកគេ MC/PAA គឺនៅកណ្តាល ហើយ HEC/PAA គឺទាបបំផុត។

(2) ខ្សែភាពយន្ត HEC/PAA បានបង្ហាញពីរបៀបកំណើនលីនេអ៊ែរនៅទូទាំងដំណើរការរៀបចំ ខណៈដែលខ្សែភាពយន្តពីរផ្សេងទៀត MC/PAA និង HPC/PAA បានបង្ហាញពីកំណើនអិចស្ប៉ូណង់ស្យែលនៅក្នុងវដ្តពីរបីដំបូង ហើយបន្ទាប់មកបានផ្លាស់ប្តូរទៅជារបៀបកំណើនលីនេអ៊ែរ។

(3) ការលូតលាស់នៃខ្សែភាពយន្ត CE/PAA មានការពឹងផ្អែកខ្លាំងលើ pH ដំណោះស្រាយ។ នៅពេលដែល pH នៃដំណោះស្រាយគឺខ្ពស់ជាងចំណុចសំខាន់របស់វា PAA និង CE មិនអាចបញ្ចូលទៅក្នុងខ្សែភាពយន្តបានទេ។ ភ្នាស CE/PAA ដែលផ្គុំឡើងគឺអាចរលាយក្នុងដំណោះស្រាយ pH ខ្ពស់។

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

(5) ខ្សែភាពយន្ត CE/PAA មានសមត្ថភាពស្រូបយកទឹកបានល្អនៅក្នុងបរិស្ថាន។