24379

CHE3 252

دكتري

شيمي-شيمي آلي

شيمي

1403/11/20

104 ص.

دكتر عباس رحمتي

ابرجاذب هوشمند , پاسخ¬‌گويي , سينتيك تورم , سلولز عامل¬دار آميد , زيست¬پليمر اصلاح¬شده , افزايش سرعت ريشه¬زايي

پليمر ابرجاذب پلي (آكريليك¬اسيد- كوپليمر- آكريل آميد- كوپليمر- مالئيك اسيد) از آكريليك¬اسيد، آكريل آميد و مالئيك اسيد از طريق نا هم جور بسپارش راديكال آزاد سنتز شد. نتايج نشان داد كه مالئيك‌ اسيد در ساختار ابرجاذب نقش كليدي و برتر در ايجاد يك ابرجاذب هوشمند دارد. ساختار، مورفولوژي و قدرت ابرجاذب با استفاده از آناليز FT-IR، TGA، SEM و رئولوژي مشخص شد. اثر عوامل مختلف براي تعيين توانايي جذب آب ابرجاذب مورد بررسي قرار گرفت. باتوجه‌به شرايط بهينه، ظرفيت جذب آب ابرجاذب در آب مقطر 1348 گرم بر گرم و در محلول حاوي 0/1 درصد وزني NaCl 106 گرم بر گرم بود. توانايي نگهداري آب ابرجاذب نيز مورد بررسي قرار گرفت. سينتيك تورم ابرجاذب با انتشار فيكن و الگو شبه ‌مرتبه دوم مطابقت داشت. علاوه بر اين، قابليت استفاده مجدد ابرجاذب در آب مقطر و محلول نمكي مورد مطالعه قرار گرفت. توانايي ابرجاذب در محلول¬هاي شبيه¬سازي¬شده اوره و گلوكز بررسي شد و نتايج بسيار خوبي به دست آمد. توانايي واكنش ابرجاذب با رفتار تورم و انقباض در برابر تغييرات دما، pH و قدرت يوني تأييد شد. در ادامه، تحقيقات بر روي سنتز ابرجاذب زيست¬تخريب¬پذير بر پايه سلولز حاوي گروه¬هاي آميد متمركز شد. آكريل آميد به دليل وجود گروه¬هاي عامل آميد آب¬دوست داراي خواص آب¬دوست بالايي است و به طور مكرر در سنتز ابرجاذب¬ها استفاده مي‌¬شود. بااين‌حال، خواص سمي ‌و سرطان¬زاي آكريل آميد باعث نگراني¬هاي زيست¬محيطي شده است. هدف اصلي اين پژوهش سنتز ابرجاذب از پليمر¬هاي سلولزي زيست¬تخريب¬پذير، زيست¬سازگار و غير سمي حاوي گروه آميد به‌جاي مونومر¬هاي مضر آكريل آميد با جذب آب بالا است. ابرجاذب قابل‌انعطاف تهيه¬شده از سلولز اصلاح¬شده آميد- 4،2 پيوند شده با پلي (آكريليك اسيد) براي مديريت مصرف آب در بخش كشاورزي و بهبود خاك رس براي كاشت با تسهيل نفوذ ريشه و ريشه¬زايي گياهان گندم مورد استفاده قرار گرفت. به منظور بررسي كارايي ابرجاذب در كشاورزي، حفظ آب آن در دما¬ها، pH و بافت¬هاي مختلف خاك (لوم شني (SL)، لوم رسي شني (SCL)، لوم رسي (CL) و لوم (L)، و احتباس آب ابرجاذب در خاك (SCL) در 2 چرخه مورد مطالعه قرار گرفت. همچنين، اين مطالعه شامل بهينه¬سازي سنجه¬هاي مؤثر بر ظرفيت جذب آب ابرجاذب است كه در شرايط بهينه منجر به جذب 49 ± 1253 گرم بر گرم در آب مقطر و 13 ± 86 گرم بر گرم در محلول 0/1 درصد وزني NaCl مي¬شود.

Smart superabsorbent , , Responsiveness , Swelling kinetics , Amide functionalized cellulose , Modified biopolymer , Increased rooting rate

Synthesis of Two Superabsorbent Hydrogels with Water Retention Capabilities: Smart Poly(acrylic acid‑co‑acrylamide‑co‑maleic acid) and Biodegradable Amide-2,4 Modified Cellulose-g-poly (acrylic acid)

شيمي آلي و پليمر

Poly(acrylic acid co acrylamide co maleic acid) (p(AA co AM co MA)) superabsorbent polymer was synthesized from acrylic acid (AA), acrylamide (AM), and maleic acid (MA) via free radical copolymerization. Results showed the presence of maleic acid in structure of superabsorbent has the key and superior role in creating a smart superabsorbent. The structure, morphology, and strength of the superabsorbent were characterized using FT IR, TGA, SEM, and rheology analysis. The effect of different factors was investigated to determine the ability of water absorbency of the superabsorbent. According to optimized conditions, the water absorbency capacity of the superabsorbent in distilled water (DW) was 1348 g/g and in a solution containing 1.0 wt.% NaCl (SCS) was 106 g/g. The water retention ability of the superabsorbent was also investigated. The kinetic swelling of superabsorbent was identified by Fickian diffusion and Schott’s pseudo second order model. Furthermore, the reusability of superabsorbent was studied in distilled water and saline solution. The ability of superabsorbent was investigated in simulated urea and glucose solutions, and very good results were obtained. The response ability of the superabsorbent was confirmed by swelling and shrinking behavior against changes of temperature, pH, and ionic strength. Subsequently, research focused on the synthesis of biodegradable superabsorbents based on cellulose polysaccharides containing amide groups. Acrylamide has high hydrophilic properties due to the presence of hydrophilic amide functional groups and is frequently used in the synthesis of superabsorbents. However, the toxic and carcinogenic properties of acrylamide have caused environmental concerns. The main goal of this paper is the synthesis of superabsorbent from biodegradable, biocompatible, and non-toxic cellulose polymer containing amide groups instead of harmful acrylamide monomers with high water absorption. The prepared supple superabsorbent of amide-2,4 modified cellulose-g-poly acrylic acid (Am-2,4 modified cellulose-g-poly (AA)) was used to manage water consumption in the agricultural sector and to make clay suitable for planting by facilitating root penetration and rooting of wheat plants in this soil. In order to investigate the efficiency of the superabsorbent in agriculture, its water retention at different temperatures, pH, soil textures (sandy loam (SL), sandy clay loam (SCL), clay loam (CL), and loam (L)), and the water retention of the superabsorbent in the soil at 2 cycles were studied. Also, the study includes the optimization of the parameters affecting the water absorption capacity of the superabsorbent, which leads to the absorption of 1253.20 ± 49.67 g/g in distilled water and 86.88 ± 13.36 g/g in 1.0 wt.% NaCl solution under optimal conditions.

3

120311