Судалгааны суурь
Байгалийн, элбэг, нөхөн сэргээгдэх нөөцийн хувьд целлюлоз нь хайлдаггүй, уусах чадвар нь хязгаарлагдмал байдаг тул практик хэрэглээнд ихээхэн бэрхшээлтэй тулгардаг.Целлюлозын бүтэц дэх өндөр талстлаг, өндөр нягтралтай устөрөгчийн холбоо нь түүнийг задлах боловч эзэмших явцад хайлдаггүй бөгөөд ус болон ихэнх органик уусгагчид уусдаггүй.Тэдгээрийн деривативууд нь полимер гинжин хэлхээнд агуулагдах гидроглюкозын нэгжүүд дээрх гидроксил бүлгүүдийн эфиржилт, эфиржилтийн үр дүнд үүсдэг бөгөөд байгалийн целлюлозтой харьцуулахад зарим өөр шинж чанартай байдаг.Целлюлозын эфиржих урвал нь хоол хүнс, гоо сайхны бүтээгдэхүүн, эм, анагаах ухаанд өргөн хэрэглэгддэг метил целлюлоз (MC), гидроксиэтил целлюлоз (HEC), гидроксипропил целлюлоз (HPC) зэрэг усанд уусдаг целлюлозын олон эфирийг үүсгэдэг.Усанд уусдаг CE нь поликарбоксилын хүчил ба полифенолтой устөрөгчийн холбоо бүхий полимер үүсгэж болно.
Давхаргын угсралт (LBL) нь полимер нийлмэл нимгэн хальс бэлтгэх үр дүнтэй арга юм.Дараах зүйлд HEC, MC, HPC-ийн гурван өөр CE-ийн PAA-тай LBL угсралтыг голчлон тайлбарлаж, тэдгээрийн угсралтын үйл ажиллагааг харьцуулж, LBL угсралтад орлуулагчдын нөлөөнд дүн шинжилгээ хийсэн болно.Киноны зузаан дахь рН-ийн нөлөө, хальс үүсэх, уусгахад рН-ийн янз бүрийн ялгааг судалж, CE/PAA-ийн ус шингээх шинж чанарыг хөгжүүлэх.
Туршилтын материал:
Полиакрилийн хүчил (PAA, Mw = 450,000).Гидроксиэтилцеллюлозын (HEC) жингийн 2% усан уусмалын зуурамтгай чанар 300 мПа·с, орлуулах зэрэг нь 2.5 байна.Метилцеллюлоз (MC, 400 мПа·с зуурамтгай чанар, 1.8 орлуулах зэрэгтэй, жингийн 2% усан уусмал).Гидроксипропилийн целлюлоз (HPC, 400 мПа·с зуурамтгай чанар, 2.5 орлуулах зэрэгтэй, жингийн 2%-ийн усан уусмал).
Киноны бэлтгэл:
25°С-т цахиур дээр шингэн болор давхаргын угсралтаар бэлтгэсэн.Слайдын матрицыг боловсруулах арга нь дараах байдалтай байна: хүчиллэг уусмалд (H2SO4/H2O2, 7/3Vol/VOL) 30 минут байлгаад дараа нь рН нь саармаг болтол ионгүйжүүлсэн усаар хэд хэдэн удаа зайлж, эцэст нь цэвэр азотоор хатаана.LBL угсралтыг автомат машин ашиглан гүйцэтгэдэг.Субстратыг CE уусмал (0.2 мг/мл) болон PAA уусмал (0.2 мг/мл) -д ээлжлэн дэвтээж, уусмал тус бүрийг 4 минутын турш дэвтээнэ.Сул наалдсан полимерийг арилгахын тулд уусмал бүрийн хооронд ионгүйжүүлсэн усанд 1 минутын турш гурван удаа угаана.Угсрах уусмал болон зайлах уусмалын рН утгыг хоёуланг нь рН 2.0 болгон тохируулсан.Бэлтгэсэн хальсыг (CE/PAA)n гэж тэмдэглэсэн бөгөөд n нь угсралтын мөчлөгийг илэрхийлдэг.(HEC/PAA)40, (MC/PAA)30, (HPC/PAA)30 зэргийг голчлон бэлтгэсэн.
Киноны дүр төрх:
NanoCalc-XR Ocean Optics-ээр хэвийн ойролцоо тусгалын спектрийг бүртгэж, шинжилж, цахиур дээр хуримтлагдсан хальсны зузааныг хэмжсэн.Цахиурын хоосон субстратыг дэвсгэр болгож, цахиурын субстрат дээрх нимгэн хальсны FT-IR спектрийг Nicolet 8700 хэт улаан туяаны спектрометрээр цуглуулсан.
PAA болон CE-ийн хоорондох устөрөгчийн бондын харилцан үйлчлэл:
PAA бүхий HEC, MC, HPC-ийг LBL хальс болгон угсрах.HEC/PAA, MC/PAA болон HPC/PAA-ийн хэт улаан туяаны спектрийг зурагт үзүүлэв.PAA болон CES-ийн хүчтэй IR дохиог HEC/PAA, MC/PAA болон HPC/PAA-ийн IR спектрүүдэд тод ажиглаж болно.FT-IR спектроскопи нь шинж чанарын шингээлтийн зурвасын шилжилтийг хянах замаар PAA ба CES-ийн хоорондох устөрөгчийн бондын цогцолборыг шинжлэх боломжтой.CES ба PAA хоорондын устөрөгчийн холбоо нь ихэвчлэн CES-ийн гидроксил хүчилтөрөгч ба PAA-ийн COOH бүлгийн хооронд үүсдэг.Устөрөгчийн холбоо үүссэний дараа суналтын оргил улаан нь нам давтамжийн чиглэлд шилждэг.
Цэвэр PAA нунтаг дээр 1710 см-1 оргил ажиглагдсан.Полиакриламидыг өөр өөр CE-тэй хальс болгон угсрах үед HEC/PAA, MC/PAA болон MPC/PAA хальсны дээд цэгүүд тус тус 1718 см-1, 1720 см-1, 1724 см-1-д байрласан байна.Цэвэр PAA нунтагтай харьцуулахад HPC/PAA, MC/PAA болон HEC/PAA хальсны дээд урт нь 14, 10, 8 см−1-ээр шилжсэн байна.Эфирийн хүчилтөрөгч ба COOH-ийн хоорондох устөрөгчийн холбоо нь COOH бүлгүүдийн хоорондох устөрөгчийн холбоог тасалдаг.PAA болон CE хооронд устөрөгчийн холбоо үүсэх тусам IR спектр дэх CE/PAA-ийн оргил шилжилт их болно.HPC нь устөрөгчийн бондын цогцолборын хамгийн өндөр зэрэгтэй, PAA болон MC нь дунд, HEC нь хамгийн бага байдаг.
PAA болон CE-ийн нийлмэл хальсны өсөлтийн зан байдал:
LBL угсрах явцад PAA болон CE-ийн хальс үүсгэх зан чанарыг QCM болон спектрийн интерферометр ашиглан судалсан.QCM нь эхний хэдэн угсралтын мөчлөгийн үед киноны өсөлтийг газар дээр нь хянахад үр дүнтэй байдаг.Спектрийн интерферометр нь 10-аас дээш мөчлөгт ургасан хальсанд тохиромжтой.
HEC/PAA хальс нь LBL угсралтын явцад шугаман өсөлтийг харуулсан бол MC/PAA болон HPC/PAA хальс нь угсралтын эхний үе шатанд экспоненциал өсөлтийг харуулж, дараа нь шугаман өсөлт болж хувирсан.Шугаман өсөлтийн бүсэд нийлэгжилтийн түвшин өндөр байх тусам угсралтын мөчлөгийн зузааны өсөлт нэмэгддэг.
Уусмалын рН-ийн хальсны өсөлтөд үзүүлэх нөлөө:
Уусмалын рН-ийн утга нь устөрөгчийн холболттой полимер нийлмэл хальсны өсөлтөд нөлөөлдөг.Сул полиэлектролитийн хувьд PAA нь уусмалын рН нэмэгдэх тусам ионжуулж, сөрөг цэнэгтэй болж, улмаар устөрөгчийн холбоог саатуулдаг.PAA-ийн иончлолын зэрэг нь тодорхой түвшинд хүрэхэд PAA нь LBL дахь устөрөгчийн бондын хүлээн авагчтай хальсанд нэгдэж чадахгүй байв.
Уусмалын рН нэмэгдэхийн хэрээр хальсны зузаан буурч, рН2.5 HPC/PAA болон рН3.0-3.5 HPC/PAA үед хальсны зузаан нь гэнэт буурчээ.HPC/PAA-ийн эгзэгтэй цэг нь ойролцоогоор рН 3.5, харин HEC/PAA нь 3.0 орчим байна.Энэ нь угсрах уусмалын рН нь 3.5-аас их байвал HPC/PAA хальс, уусмалын рН 3.0-аас дээш байвал HEC/PAA хальс үүсэх боломжгүй гэсэн үг юм.HPC/PAA мембраны устөрөгчийн бондын нэгдэл өндөр байдаг тул HPC/PAA мембраны чухал рН утга нь HEC/PAA мембранаас өндөр байна.Давсгүй уусмалд HEC/PAA, MC/PAA болон HPC/PAA-аас үүссэн цогцолборуудын рН-ийн чухал утгууд тус тус 2.9, 3.2 ба 3.7 орчим байв.HPC/PAA-ийн чухал рН нь HEC/PAA-аас өндөр байдаг нь LBL мембрантай нийцдэг.
CE/PAA мембраны ус шингээх чадвар:
CES нь гидроксил бүлгээр баялаг тул ус шингээх, ус хадгалах чадвар сайтай.HEC/PAA мембраныг жишээ болгон авч үзвэл устөрөгчөөр холбогдсон CE/PAA мембраныг хүрээлэн буй орчинд ус шингээх чадварыг судалсан.Спектрийн интерферометрээр тодорхойлогддог бөгөөд хальс нь усыг шингээх тусам киноны зузаан нэмэгддэг.Ус шингээх тэнцвэрт байдалд хүрэхийн тулд үүнийг 24 цагийн турш 25 ° C-ийн чийгшилтэй орчинд байрлуулсан.Чийгийг бүрэн арилгахын тулд хальсыг вакуум зууханд (40 ° C) 24 цагийн турш хатаана.
Чийгшил нэмэгдэхийн хэрээр хальс нь өтгөрдөг.30%-50% чийгшил багатай газарт зузааны өсөлт харьцангуй удаан байна.Чийгшил 50% -иас хэтрэх үед зузаан нь хурдан өсдөг.Устөрөгчөөр холбогдсон PVPON/PAA мембрантай харьцуулахад HEC/PAA мембран нь хүрээлэн буй орчноос илүү их ус шингээх чадвартай.Харьцангуй чийгшил 70% (25°C) байх үед PVPON/PAA хальсны өтгөрүүлэх хэмжээ ойролцоогоор 4%, HEC/PAA хальсны нягтрал нь 18% орчим байдаг.Үр дүнгээс харахад HEC/PAA систем дэх тодорхой хэмжээний OH бүлгүүд устөрөгчийн холбоо үүсэхэд оролцсон ч байгаль орчинд устай харилцан үйлчлэлцдэг OH бүлгүүдийн нэлээд хэсэг байсаар байна.Тиймээс HEC/PAA систем нь ус шингээх сайн шинж чанартай байдаг.
Дүгнэж хэлэхэд
(1) CE ба PAA-ийн устөрөгчийн холболтын хамгийн өндөр зэрэгтэй HPC/PAA систем нь хамгийн хурдан өсөлттэй, MC/PAA дунд, HEC/PAA хамгийн бага байна.
(2) HEC/PAA хальс нь бэлтгэлийн явцад шугаман өсөлтийн горимыг харуулсан бол бусад хоёр кино MC/PAA болон HPC/PAA нь эхний хэдэн мөчлөгт экспоненциал өсөлтийг үзүүлж, дараа нь шугаман өсөлтийн горимд шилжсэн.
(3) CE/PAA хальсны өсөлт нь уусмалын рН-ээс ихээхэн хамааралтай байдаг.Уусмалын рН нь эгзэгтэй цэгээс өндөр байх үед PAA болон CE нь хальс болгон нэгтгэж чадахгүй.Угсарсан CE/PAA мембран нь өндөр рН уусмалд уусдаг.
(4) CE/PAA хальс нь OH ба COOH-ээр баялаг тул дулааны боловсруулалт нь түүнийг хөндлөн холбодог.Хөндлөн холбоос бүхий CE/PAA мембран нь тогтвортой байдал сайтай бөгөөд өндөр рН уусмалд уусдаггүй.
(5) CE/PAA хальс нь хүрээлэн буй орчинд усыг сайн шингээх чадвартай.
Шуудангийн цаг: 2023 оны 2-р сарын 18