ساخت و شناسایی هیدروژل کامپوزیت بر پایه کربوکسی‌متیل سلولوز و بتاسیکلودکسترین، اصلاح‌شده با آدپیک اسید و بررسی رفتار جذبی آن در محیط‌های شور با اسیدینگی متفاوت

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

1 اهواز, دانشگاه شهید چمران اهواز، دانشکده کشاورزی، گروه علوم خاک، کد پستی 6135783151

2 اهواز, دانشگاه شهید چمران اهواز، دانشکده علوم، گروه شیمی، کد پستی 6135783151

چکیده

فرضیه: روش‌های نوین کاربرد کودی در کشاورزی می تواند باعث افزایش بازده آبیاری و بهبود بهره‌برداری از منابع آبی و خاکی در کشور شود. بهره‌گیری از سامانه‌های رهایش کنترل‌شده بر پایه پلیمرهای ابرجاذب (هیدروژل‌ها) یکی از راه‌حل‌های مناسب برای کاهش هدررفت آب و عناصر غذایی است.
روش‌ها: در این مطالعه برای ساخت هیدروژل از ترکیبات زیست‌تخریب‌پذیر کربوکسی متیل سلولوز (ثعلب) ، بتاسیکلودکسترین و شبکه‌ای‌کننده آدپیک اسید استفاده شد. هیدروژل سنتزشده از نظر ظرفیت تورم در آب مقطر، محلول‌های نمکی NaCl و CaCl2 و تغییرات pH بررسی شد. ساختار شیمیایی و شکل‌شناسی هیدروژل سنتزشده به ترتیب با آزمون‌های FTIR و SEM و TEM بررسی شد.
یافته‌ها: فرایند جذب آب طی مدت زمان 60min به حداکثر مقدار( 78g/g) رسیده و سپس تقریباً ثابت ماند. بیشترین مقدار جذب آب نیز در محلولی با pH=7 (1350g/g) حاصل شد. با افزایش غلظت محلول‌های نمکی سدیم کلرید  از 0.1 مولار به 0.3 مولار، مقدار تورم از 48g/g به 30g/g و در نمک کلسیم کلرید به‌ترتیب از 21g/g به 4g/g کاهش یافت. نتایج FTIR نشان داد، هیدروژل ساخته شده دارای تخلخل زیاد و نسبت تورم تعادلی مناسب است. شکل‌شناسی هیدروژل سنتزشده با تصاویر TEM و SEM مشخص کرد، هیدروژل سنتزشده دارای ساختاری شبکه‌ای و سطحی کاملاً متخلخل بوده که این سطح متخلخل باعث افزایش جذب بهتر آب و عناصر غذایی می‌شود. ارزیابی پایداری گرمایی (TGA) نیز نشان داد، هیدروژل سنتزشده تا دمای 80 درجه سلسیوس مقاوم بوده و با افزایش دما تا 650 درجه سلسیوس تغییرات وزنی نمونه مورد آزمایش % 62.34 بوده است و از دمای 650 درجه سلسیوس به بعد وزن نمونه ثابت مانده است. که این افزایش دمای تخریب و ثابت ماندن وزن نمونه هیدروژل بیانگر افزایش استحکام پیوندها در هیدروژل سنتز شده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Synthesis and Characterization of a Composite Hydrogel Based on Carboxymethyl Cellulose and ß-Cyclodextrin, Modified with Adipic Acid: Investigating Its Absorption Behavior In Different Saline and Acidic Environments

نویسندگان [English]

  • Fateme Yazdaninejad 1
  • Mostafa Chorom 1
  • Mohammad Javaherian 2
1 Department of Soil Science, College of Agriculture, Shaid Chamran University of Ahvaz, Postal Code: 61357-83151, Ahvaz , Iran
2 Department of Chemistry, College of Science, Shaid Chamran University of Ahvaz,Postal Code: 61357-83151, Ahvaz , Iran
چکیده [English]

Hypothesis: New methods of fertilizer application in agriculture can increase the efficiency of irrigation and improve the exploitation of water and soil resources. Using controlled release systems based on superabsorbent polymers (hydrogels) is one of the appropriate solutions to reduce the wastage of water and nutrients. Hydrogels are able to absorb water from irrigation and rainfall, prevent its deep subsidence and increase the efficiency of water consumption
Methods: In this study, the biodegradable compounds of carboxymethyl cellulose
ß-yclodextrin and crosslinker adipic acid were used to make hydrogel. The synthesized hydrogel was investigated in terms of swelling capacity in distilled water, NaCl and CaCl2 salt solutions and pH changes
Findings: The water absorption process reached the maximum value (78 g/g) within 60 min and then remained almost constant. The highest amount of water absorption was obtained in a solution with pH 7 (1350 g/g). By increasing the concentration of sodium chloride salt solutions from 0.1 M to 0.3 M, the amount of swelling decreased from 48 g/g to 30 g/g and in calcium chloride salt from 21 g/g to 4 g/g, respectivelyThe information obtained from FTIR spectroscopy showed that the produced hydrogel has high porosity and a suitable equilibrium swelling ratio. The morphology of the synthesized hydrogel with TEM and SEM images showed that the synthesized hydrogel has a network structure and a completely porous surface, which increases the absorption of water and nutrients. The thermal stability evaluation (TGA) also showed that the synthesized hydrogel was resistant up to a temperature of 80°C, and with the increase in temperature to 650°C, the weight of the tested sample changed by 62.34%, and from 650°C onwards, the weight of the sample remained constant. This increase in degradation temperature and constant weight of the hydrogel sample indicates an increase in the strength of the bonds in the synthesized hydrogel

کلیدواژه‌ها [English]

  • carboxy methyl cellulose"
  • hydrogel
  • " adipic acid
  • "swelling
  • " controlled release

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار