پہلی بات - سپر جاذب پولیمر

مجھے SAP متعارف کرانے دو جس میں آپ کو حال ہی میں زیادہ دلچسپی ہے!Super Absorbent Polymer (SAP) فنکشنل پولیمر مواد کی ایک نئی قسم ہے۔ اس میں پانی جذب کرنے کا ایک اعلی فنکشن ہے جو پانی کو اپنے سے کئی سو سے کئی ہزار گنا بھاری جذب کرتا ہے، اور پانی کو برقرار رکھنے کی بہترین کارکردگی ہے۔ ایک بار جب یہ پانی جذب کر لیتا ہے اور ایک ہائیڈروجیل میں پھول جاتا ہے، تو پانی کو الگ کرنا مشکل ہو جاتا ہے چاہے اس پر دباؤ ہی کیوں نہ ہو۔ لہذا، اس کے مختلف شعبوں جیسے ذاتی حفظان صحت کی مصنوعات، صنعتی اور زرعی پیداوار، اور سول انجینئرنگ میں وسیع پیمانے پر استعمال ہوتے ہیں۔

سپر جاذب رال ایک قسم کا میکرو مالیکیولس ہے جس میں ہائیڈرو فیلک گروپس اور کراس سے منسلک ڈھانچہ ہوتا ہے۔ اسے پہلے فانٹا اور دیگر نے پولی کرائیلونیٹریل کے ساتھ نشاستے کو پیوند کر اور پھر سیپونیفائی کر کے تیار کیا تھا۔ خام مال کے مطابق، نشاستے کی سیریز (گرافٹڈ، کاربوکسی میتھیلیٹڈ، وغیرہ)، سیلولوز سیریز (کاربوکسی میتھیلیٹڈ، گرافٹڈ، وغیرہ)، مصنوعی پولیمر سیریز (پولی ایکریلک ایسڈ، پولی وینیل الکحل، پولی آکسی ایتھیلین سیریز، وغیرہ) کئی زمروں میں ہیں۔ . نشاستے اور سیلولوز کے مقابلے میں، پولی ایکریلک ایسڈ سپرابسوربینٹ رال میں کئی فوائد ہیں جیسے کم پیداواری لاگت، سادہ عمل، اعلی پیداواری کارکردگی، مضبوط پانی جذب کرنے کی صلاحیت، اور مصنوعات کی طویل شیلف لائف۔ یہ اس فیلڈ میں موجودہ ریسرچ ہاٹ سپاٹ بن گیا ہے۔

اس کی مصنوعات کا اصول کیا ہے؟ اس وقت، دنیا کی سپر جاذب رال کی پیداوار کا 80 فیصد پولی کریلک ایسڈ ہے۔ سپر جاذب رال عام طور پر ایک پولیمر الیکٹرولائٹ ہے جس میں ہائیڈرو فیلک گروپ اور کراس سے منسلک ڈھانچہ ہوتا ہے۔ پانی کو جذب کرنے سے پہلے، پولیمر کی زنجیریں ایک دوسرے کے قریب ہوتی ہیں اور آپس میں الجھ جاتی ہیں، نیٹ ورک کا ڈھانچہ بنانے کے لیے آپس میں جڑی ہوتی ہیں، تاکہ مجموعی طور پر مضبوطی کو حاصل کیا جا سکے۔ پانی کے ساتھ رابطے میں ہونے پر، پانی کے مالیکیول کیپلیری عمل اور بازی کے ذریعے رال میں گھس جاتے ہیں، اور زنجیر پر موجود آئنائزڈ گروپس پانی میں آئنائز ہو جاتے ہیں۔ زنجیر پر ایک ہی آئنوں کے درمیان الیکٹرو اسٹاٹک پسپائی کی وجہ سے، پولیمر چین پھیلا ہوا اور پھول جاتا ہے۔ برقی غیرجانبداری کی ضرورت کی وجہ سے، کاؤنٹر آئن رال کے باہر کی طرف منتقل نہیں ہو سکتے، اور رال کے اندر اور باہر محلول کے درمیان آئن کے ارتکاز میں فرق ایک ریورس اوسموٹک پریشر بناتا ہے۔ ریورس اوسموسس پریشر کی کارروائی کے تحت، پانی مزید رال میں داخل ہو کر ہائیڈروجیل بناتا ہے۔ ایک ہی وقت میں، کراس سے منسلک نیٹ ورک کا ڈھانچہ اور رال کی ہائیڈروجن بانڈنگ خود جیل کی لامحدود توسیع کو محدود کرتی ہے۔ جب پانی میں تھوڑی مقدار میں نمک ہوتا ہے، تو ریورس آسموٹک پریشر کم ہو جاتا ہے، اور اسی وقت، کاؤنٹر آئن کے شیلڈنگ اثر کی وجہ سے، پولیمر چین سکڑ جائے گا، جس کے نتیجے میں پانی جذب کرنے کی صلاحیت میں زبردست کمی واقع ہو گی۔ رال عام طور پر، 0.9% NaCl محلول میں سپر جاذب رال کی پانی جذب کرنے کی صلاحیت ڈیونائزڈ پانی کی صرف 1/10 ہوتی ہے۔ پانی جذب اور پانی برقرار رکھنا ایک ہی مسئلے کے دو پہلو ہیں۔ Lin Runxiong et al. تھرموڈینامکس میں ان پر بحث کی۔ ایک خاص درجہ حرارت اور دباؤ کے تحت، سپر جاذب رال پانی کو بے ساختہ جذب کر سکتا ہے، اور پانی رال میں داخل ہو جاتا ہے، جب تک کہ یہ توازن تک نہ پہنچ جائے پورے نظام کی مفت انتھالپی کو کم کر دیتا ہے۔ اگر پانی رال سے بچ جاتا ہے، مفت اینتھالپی کو بڑھاتا ہے، تو یہ نظام کے استحکام کے لیے موزوں نہیں ہے۔ تفریق تھرمل تجزیہ سے پتہ چلتا ہے کہ سپر جاذب رال کے ذریعے جذب ہونے والا 50% پانی اب بھی 150°C سے اوپر جیل نیٹ ورک میں بند ہے۔ لہذا، اگر عام درجہ حرارت پر دباؤ ڈالا جائے تو بھی پانی سپر جاذب رال سے نہیں نکلے گا، جس کا تعین سپر جاذب رال کی تھرموڈینامک خصوصیات سے ہوتا ہے۔

اگلی بار، SAP کا مخصوص مقصد بتائیں۔