تحضير وتوصيف بوليمرات فائقة الامتصاص ذات أساس من البوليلون مطعم مع حامض الأكريلك / أكريل أمايد

الباحث

سلام عبدالله ظاهر شبل

المشرف

عودة جبار بريهي - صالح عباس حبيب

الجامعة

جامعة بابل

الكلية / القسم

هندسة المواد / هندسة البوليمر والصناعات البتروكيمياوية

الشهادة

دكتوراه

السنة

2024

لغة الرسالة

انكليزي

الكلمات المفتاحية

Superabsorbent polymers;Pullulan;Graft copolymerization;Acrylamide

تم تحضير بوليمر فائق الامتصاص (SAP) عن طريق تطعيم اثنين من المونومرات المحبة للماء على ركيزة سكرية من البولولان باستخدام تقنية الموجات الدقيقة. تم تصنيع الهيدروجيل المعروف باسم SAP-1 من خلال تطعيم حمض الأكريليك والأكريلاميد المشترك على البولولان، مما أدى إلى تكوين Pul-g-Poly (acrylic acid-coacrylamide) إ(حمض الأكريليك المطعم على الاكريلامايد). بالإضافة إلى ذلك، تم تحضير هيدروجيل إسفنجي يُسمى SAP-2 من خلال دمج سلفونات دوديسيل بنزين الصوديوم (SDBS) المفاعلات السطحية surfactant) ) في الهيدروجيل من خلال البلمرة بالجذور الحرة والبلمرة بالتطعيم . . المونومرات المستخدمة هي حمض الأكريليك (AA) وأكريل أمايد (AM) في حين أن الركيزة هي بولولان (PUL) لتكوين SAP2 5 SAP1 على التوالي . بالنسبة ل Pul-g-Poly (acrylic acid-coacrylamide) (حمض الأكريليك - الأكريل أميد المشترك) (SAP3) المحضرء تم تحديد كفاءة التطعيم، ومحتوى الهيدروجيلء واحتباس الماءء وقدرة الامتصاص وتمت دراسة حركية الانتفاخ. كما تم تقييم تأثير درجة الحامضية pH (2: 4، 7: 9، 12) ومادة دوديسيل بنزين سلفونات الصوديوم ،(SDBS) حيث تمت إضافة SDBS بمقدار (423:2:)1 ملي مولاري لتكوين SAPA) إلى (SAP8 وهي مادة تعمل على تقليل الشد السطحي. AM تم تطعيم Cus تم اقتراح نموذج تطعيم؛ FTIR على نتائج التحليل الطيفي للأشعة تحت الحمراء ely من خلال رابطة 0-0 واحدة. كفاءة AA التطعيم Gas من خلال رابطة 0-87 الأليفاتية، بينما PUL على وكذلك محتوى الهيدروجيل. AA أعلى من AM التطعيم مع نلاحظ ايضا زيادة قدرة امتصاص الماء للبوليمر المصنع بالاضافة الى زيادة نسبة الاحتفاظ بالماء ومحتوى الجل . تم الحصول على اعلى قيم من قدرة البوليمر على امتصاص الماء, الاحتفاظ بالماء, محتوى الجل , نسبة التطعيم وكفاءة التطعيم عند قيمة اضافة 3 ملي مولاري من المادة المخفضة للشد السطحي وهي Bale 5 وعند درجة حامضية pH مقدارها 7 . أظهرت حركية الانتفاخ أن الزيادات في توازنات الانتفاخ النظرية والتجريبية كانت 9072 و 9082 على التوالي في 5,826 مقارنة بقيمها في SAP3 أظهرت النتائج أن قدرة امتصاص الماء للهيدروجيل تزداد مع زيادة درجة الحامضية حتى 7 ثم تتناقص تدريجياً. أثبتت نتائج تحليل حيود الأشعة السينية KRD أن هناك زيادات وصلت إلى %128 و 6 % للتبلور والحجم البلوري للهيدروجيل مقارنة بدون المادة الخافضة للتوتر السطحي SBDS بينما أثبتت DSC-TGA تعزيز في المقابل، أتبت المجهر الإلكتروني الماسح للانبعاثات الميدانية FE-SEM أن SDBS يعمل كعامل تشكيل المسام بسبب تغيير البنية المدمجة ل Pul-g-Poly (acrylic acid-coacrylamide) (حمض الأكريليك - الأكريلاميد المشترك) إلى سطح خشن مع صدع عميق ومستمر. تم استخدام تقنيات متعددة في هذا البحث وهي التحليل الطيفي للأشعة تحت الحمراء, الرنين المغناطيسي النووي للهيدروجين, مطيافية الامتصاص الذري , بالاضافة الى حركية الامتصاص وقدرات التوازن لهذه البوليمرات المحضرة. اظهرت نتائج الفحص بواسطة مطيافية الامتصاص الذري AAS بان هذه البوليمرات فائقة الامتصاص تمتلك قدرات فائقة على امتزاز ايونات المعادن الثقيلة من الكادميوم والنحاس والنيكل حيث بلغت قدرة الامتصاص حوالي 190.72 ملي غرام لكل غرام من هذه الايونات . بلغت قدرة الامتصاص للبوليمر الاول غير المعامل قدرة امتزاز ايونات الكادميوم الثنائي بمعدل 146.9 ملغرام/ غرام ومن ايونات النحاس الثنائي بمعدل 154 ملغرام/غرام ,بينما اظهر البوليمر الثاني المعامل بالمفاعالات السطحية القدرة على تكرار دورات الامتزاز وازالة الامتزاز adsorption/desorption ثللاث مرات Gus بلغت لأيونات الكادميوم الثنائي بمعدل 190.72,100.43,19.64 ملغرام/ غرام للدورات الاولى والثانية والثالثة على التوالي. أثبت التحليل الطيفي للامتصاص الذري (H NMR) أن تطعيم المونومرات مثل حمض الأكريليك والأكريلاميدات على البولولان يؤدي إلى تكوين شبكة ثلاثية الأبعاد تساهم في زيادة امتصاص أيونات المعادن الثقيلة عن طريق سطح الهيدروجيل. وبذلك يمكن الاستنتاج بان هذه البوليمرات فائقة الامتصاص تمتلك امكانات واعدة كمرشحين مناسبين لعملية 0100 لأيونات المعادن الثنائية من الكاديوم والنيكل والنحاس . تم استخدام هذه البوليمرات ايضا في التطبيق الزراعي Cus تم اضافتها بنسب وزنية مختلفة )0.4 and 3 0.2، 0.1) في بوتات تحتوي على نفس الكمية من التراب حيث تم زراعة ثلاث حبات من نبات الباقلاء داخل هذا البوت وتم تعريضها لنظام سقي واحد. أظهرت النتائج أن عدد الأفرع زاد مقارنة بالعينة Agen yall كما زاد أطوال الأفرع وكذلك زيادة كمية الثمار (المحصول). على سبيل المثال، بنسبة 900.2 بالوزن، زادت الفروع بنسبة 90100؛ وطول الفرع الأكبر بنسبة 26%، وكمية الإنتاج بنسبة 119%.

A superabsorbent polymer (SAP) is prepared by grafting two hydrophilic monomers on a polysaccharide substrate by microwave technique. Hydrogel known as SAP-1 was synthesized through the grafting of acrylic acid-co- acrylamide onto pullulan, resulting in the creation of Pul-g-Poly (acrylic acid- coacrylamide). Additionally, a sponge hydrogel named SAP-2 is prepared by incorporating the surfactant sodium dodecyl benzene sulfonate (SDBS) into the hydrogel through free radical solution polymerization. The used monomers are Acrylic Acid (AA) and Acryl Amide (AM), while the substrate is Pullulan (PUL) to also form the SAP1 and SAP2 respectively. For the prepared PUL-g-P (Acrylic Acid -co- Acryl Amide) (SAP3), grafting efficiency, gel contents, water retention, and absorption capacity were determined and the swelling kinetics are studied. Also, the effect of environmental pH (2, 4, 7, 9, and 12) and of sodium dodecyl benzenesulfonate (SDBS) surfactant is evaluated, where SDBS added by 1,2,3,4 and 5 mM to form (SAP4 to SAP8). Based on FTIR results, a grafting model is proposed, where AM grafted on PUL through an aliphatic C-N bond, while AA grafting occurred through a single C-C bond. The grafting efficiency with AM is higher than with AA, as well as their gel contents. The water absorbance capacity increased with grafting AA or AM separately, as well as the water retention enhanced. The highest values of absorbent capacity, water retentions, gel content, graft percentage, and graft effectiveness are obtained with 3 mM SDBS content and with pH7. Swelling kinetics showed that the increments in theoretical and experimental swelling equilibriums are 72 % and 82% respectively at SAP6 compared with the values of these parameters of SAP3. The results show that the water absorption capacity of the hydrogel increases with increasing pH up to 7 and then gradually decreases. X-ray diffractionresults proves that there are increments reached 128% and 6% for crystallinity and crystalline size of hydrogel compared without SBDS surfactant, while TGA proved the enhancement of thermal stability. In contrast, FE-SEM proved that SDBS acts as a poreforming agent due to altering the compact structure of the PUL-g-P (Acrylic Acid -co- Acrylamide) to a rough surface with a deep and continuous crack. The absorption kinetics and the equilibrium capacities of the prepared hydrogels are investigated and analyzed. The outcomes of the investigation from atomic absorption spectroscopy (AAS) indicates that each of the synthesized hydrogels exhibited considerable efficacy as adsorbents for cadmium (II), copper (II), and nickel (II) ions. In particular, SAP-2 gel displayed a remarkable cadmium (II) ion absorption ability, with a rate of 190.72 mg/g. Following closely, SAP-1 gel demonstrated the ability to absorb cadmium (II) ions at a rate of 146.9 mg/g and copper (II) ions at a rate of 154 mg/g. Notably, SAP-2 hydrogel demonstrated the ability to repeat the adsorption–desorption cycles three times for cadmium (II) ions, resulting in absorption capacities of 190.72 mg/g, 100.43 mg/g, and 19.64 mg/g for the first, second, and third cycles, respectively. Thus, based on the abovementioned results, it can be concluded that all the synthesized hydrogels possess promising potential as suitable candidates for the adsorption and desorption of cadmium (II), copper (II), and nickel (II) ions. The atomic absorption spectroscopy (1H NMR), proved the grafting monomers such as acrylic acid and acrylamides onto pullulan leads to the formation of a three-dimensional network that contributes to increases in the adsorption of heavy metal ions by the surface of the hydrogels. Also these SAPs was used in the agricultural application In this application, PUL- g-(AA-co-AM) as SAPs were added in different weight ratios (0.1, 0.2, 0.3 and 0.4 wt%) into the pot (which contains same amount of soil). Three Bean seeds were planted in each container and subjected to the same watering system. The results proved that the number of branches increased compared to control sample, the lengths of the branches also increased, as well as amount of fruits (crop). For example, with 0.2 wt%, the branches increased by 100%, length of the largest branch by 26% and the production quantity by 119%.

طلب نسخة من الملف

الملفات غير منشورة على الموقع. اترك بياناتك وسيتواصل معك موظفو قسم الشؤون الثقافية والفنون لإرسال النسخة مجاناً.

الاسم

رقم الهاتف

البريد الإلكتروني

الغرض من الطلب (اختياري)

إرسال الطلب