Cùl-fhiosrachadh an Rannsachaidh
Mar ghoireas nàdarra, pailt agus ath-nuadhachail, bidh ceallalose a’ tighinn tarsainn air dùbhlain mòra ann an cleachdadh practaigeach air sgàth a fheartan neo-leaghte agus solubility cuibhrichte.Tha na bannan haidridean àrd criostalach agus àrd-dùmhlachd anns an structar ceallalose ga fhàgail a’ crìonadh ach gun a bhith a’ leaghadh tron phròiseas seilbh, agus do-ruigsinneach ann an uisge agus a ’mhòr-chuid de fhuasglaidhean organach.Tha na toraidhean aca air an toirt a-mach le esterification agus etherification de na buidhnean hydroxyl air na h-aonadan anhydroglucose anns an t-sreath polymer, agus seallaidh iad cuid de fheartan eadar-dhealaichte an taca ri ceallalose nàdurrach.Faodaidh freagairt etherification ceallalose mòran ethers ceallalose soluble uisge a ghineadh, leithid methyl cellulose (MC), hydroxyethyl cellulose (HEC) agus hydroxypropyl cellulose (HPC), a tha air an cleachdadh gu farsaing ann am biadh, cungaidhean maise, ann an cungaidhean-leigheis agus cungaidh-leigheis.Faodaidh CE a tha soluiteach ann an uisge polymers ceangailte ri hydrogen a chruthachadh le searbhagan polycarboxylic agus polyphenols.
Tha co-chruinneachadh sreath-air-fhilleadh (LBL) na dhòigh èifeachdach air filmichean tana polymer ullachadh.Tha na leanas gu ìre mhòr a’ toirt cunntas air co-chruinneachadh LBL de thrì CEan eadar-dhealaichte de HEC, MC agus HPC le PAA, a’ dèanamh coimeas eadar an giùlan cruinneachaidh, agus a’ dèanamh anailis air buaidh luchd-ionaid air co-chruinneachadh LBL.Dèan sgrùdadh air a’ bhuaidh a th’ aig pH air tiugh film, agus na diofar eadar-dhealachaidhean ann am pH air cruthachadh agus sgaoileadh fhilmichean, agus leasaich feartan sùghaidh uisge CE/PAA.
Stuthan deuchainneach:
Aigéad polyacrylic (PAA, Mw = 450,000).Is e slaodachd fuasgladh uisgeach 2wt.% de hydroxyethylcellulose (HEC) 300 mPa·s, agus is e an ìre ionadachaidh 2.5.Methylcellulose (MC, fuasgladh uisgeach 2wt.% le slaodachd de 400 mPa·s agus ìre de ionadachadh 1.8).Hydroxypropyl ceallalose (HPC, fuasgladh uisgeach 2wt.% le slaodachd de 400 mPa·s agus ìre de ionadachadh 2.5).
Ullachadh film:
Air ullachadh le co-chruinneachadh còmhdach criostal liùlach air silicon aig 25 ° C.Tha an dòigh làimhseachaidh airson matrix sleamhnachaidh mar a leanas: bog ann am fuasgladh searbhagach (H2SO4 / H2O2, 7/3Vol / VOL) airson 30 mionaid, an uairsin nigh le uisge deionized grunn thursan gus am bi am pH neodrach, agus mu dheireadh tiormaich le naitridean fìor-ghlan.Tha co-chruinneachadh LBL air a dhèanamh le bhith a’ cleachdadh innealan fèin-ghluasadach.Bha an t-substrate air a bogadh mu seach ann am fuasgladh CE (0.2 mg / mL) agus fuasgladh PAA (0.2 mg / mL), chaidh gach fuasgladh a ghluasad airson 4 min.Chaidh trì frasan sruthain de 1 min gach fear ann an uisge deionized a dhèanamh eadar gach fuasgladh gus am polymer ceangailte gu fuasgailte a thoirt air falbh.Chaidh luachan pH an fhuasglaidh cruinneachaidh agus an fhuasgladh rinsing an dà chuid atharrachadh gu pH 2.0.Tha na filmichean mar a chaidh ullachadh air an comharrachadh mar (CE/PAA)n, far a bheil n a’ comharrachadh a’ chearcall cruinneachaidh.(HEC/PAA)40, (MC/PAA)30 agus (HPC/PAA)30 air an ullachadh sa mhòr-chuid.
Caractaran film:
Chaidh speactra meòrachaidh cha mhòr àbhaisteach a chlàradh agus a sgrùdadh le NanoCalc-XR Ocean Optics, agus chaidh tiugh fhilmichean a chaidh a thasgadh air silicon a thomhas.Le substrate silicon bàn mar chùl-raon, chaidh an speactram FT-IR den fhilm tana air an t-substrate silicon a chruinneachadh air speactrometer infridhearg Nicolet 8700.
Eadar-obrachadh bann hydrogen eadar PAA agus CEs:
Seanadh HEC, MC agus HPC le PAA a-steach do fhilmichean LBL.Tha an speactram infridhearg de HEC/PAA, MC/PAA agus HPC/PAA air an sealltainn san fhigear.Faodar na comharran IR làidir de PAA agus CES fhaicinn gu soilleir ann an speactra IR HEC / PAA, MC / PAA agus HPC / PAA.Faodaidh speactroscopaidh FT-IR sgrùdadh a dhèanamh air iom-fhillteachd banna hydrogen eadar PAA agus CES le bhith a’ cumail sùil air gluasad bannan in-ghabhail caractar.Tha an ceangal hydrogen eadar CES agus PAA sa mhòr-chuid a’ tachairt eadar an hydroxyl ocsaidean aig CES agus a’ bhuidheann COOH de PAA.Às deidh an ceangal haidridean a chruthachadh, bidh an stùc sìnte dearg a’ gluasad chun stiùir tricead ìosal.
Chaidh stùc de 1710 cm-1 fhaicinn airson pùdar PAA fìor.Nuair a chaidh polyacrylamide a chruinneachadh ann am filmichean le CEn eadar-dhealaichte, bha na mullaichean de fhilmichean HEC/PAA, MC/PAA agus MPC/PAA suidhichte aig 1718 cm-1, 1720 cm-1 agus 1724 cm-1, fa leth.An coimeas ri pùdar PAA fìor-ghlan, ghluais na faid as àirde de fhilmichean HPC/PAA, MC/PAA agus HEC/PAA le 14, 10 agus 8 cm−1, fa leth.Tha an ceangal hydrogen eadar an ether oxygen agus COOH a 'briseadh a' cheangail hydrogen eadar na buidhnean COOH.Mar as motha de cheanglaichean hydrogen a thèid a chruthachadh eadar PAA agus CE, is ann as motha a bhios an gluasad as àirde de CE/PAA ann an speactra IR.Tha an ìre as àirde de thionndadh bann hydrogen aig HPC, tha PAA agus MC sa mheadhan, agus is e HEC an ìre as ìsle.
Giùlan fàis de fhilmichean co-dhèanta de PAA agus CEs:
Chaidh sgrùdadh a dhèanamh air giùlan film PAA agus CEn aig co-chruinneachadh LBL a’ cleachdadh QCM agus interferometry spectral.Tha QCM èifeachdach airson sùil a chumail air fàs film in situ anns a’ chiad beagan chuairtean cruinneachaidh.Tha interferometers spectral freagarrach airson filmichean air fàs thairis air 10 cuairtean.
Sheall am film HEC / PAA fàs sreathach air feadh pròiseas cruinneachaidh LBL, fhad ‘s a bha na filmichean MC / PAA agus HPC / PAA a’ nochdadh fàs eas-chruthach anns na tràth ìrean de cho-chruinneachadh agus an uairsin air an cruth-atharrachadh gu fàs sreathach.Anns an roinn fàs sreathach, mar as àirde an ìre iom-fhillteachd, is ann as motha a bhios am fàs tiugh gach cearcall cruinneachaidh.
Buaidh fuasgladh pH air fàs film:
Tha luach pH an fhuasglaidh a’ toirt buaidh air fàs am film co-dhèanta polymer ceangailte ri hydrogen.Mar polyelectrolyte lag, thèid PAA a ionachadh agus a ghearradh gu àicheil mar a bhios pH an fhuasglaidh ag àrdachadh, agus mar sin a’ cur bacadh air ceangal bann hydrogen.Nuair a ràinig an ìre de ionization de PAA ìre shònraichte, cha b’ urrainn dha PAA cruinneachadh ann am film le luchd-glacaidh banna hydrogen ann an LBL.
Lùghdaich tiugh an fhilm le àrdachadh pH fuasglaidh, agus lughdaich tiugh an fhilm gu h-obann aig pH2.5 HPC/PAA agus pH3.0-3.5 HPC/PAA.Tha puing riatanach HPC / PAA timcheall air pH 3.5, fhad ‘s a tha puing HEC / PAA timcheall air 3.0.Tha seo a’ ciallachadh, nuair a tha pH an fhuasglaidh cruinneachaidh nas àirde na 3.5, nach urrainnear am film HPC/PAA a chruthachadh, agus nuair a tha pH an fhuasglaidh nas àirde na 3.0, chan urrainnear am film HEC/PAA a chruthachadh.Mar thoradh air an ìre nas àirde de iom-fhillteachd bann hydrogen de membran HPC / PAA, tha an luach pH riatanach de membran HPC / PAA nas àirde na luach membran HEC / PAA.Ann am fuasgladh gun salann, bha luachan pH deatamach nan toinntean a chaidh a chruthachadh le HEC / PAA, MC / PAA agus HPC / PAA timcheall air 2.9, 3.2 agus 3.7, fa leth.Tha am pH deatamach de HPC/PAA nas àirde na ìre HEC/PAA, a tha co-chòrdail ri pH membran LBL.
Coileanadh sùghadh uisge de membran CE / PAA:
Tha CES beairteach ann am buidhnean hydroxyl gus am bi deagh sùghadh uisge aige agus gleidheadh uisge.A’ gabhail ball HEC/PAA mar eisimpleir, chaidh sgrùdadh a dhèanamh air comas sùghadh membran CE/PAA le ceangal hydrogen gu uisge san àrainneachd.Air a chomharrachadh le interferometry spectral, bidh tiugh an fhilm ag àrdachadh mar a bhios am film a’ gabhail a-steach uisge.Chaidh a chuir ann an àrainneachd le taiseachd a ghabhas atharrachadh aig 25 ° C airson 24 uairean gus cothromachadh sùghaidh uisge a choileanadh.Chaidh na filmichean a thiormachadh ann an àmhainn falamh (40 ° C) airson 24 h gus an taiseachd a thoirt air falbh gu tur.
Mar a tha an taiseachd ag àrdachadh, bidh am film a 'tiormachadh.Anns an raon taiseachd ìosal de 30% -50%, tha fàs tiugh gu ìre mhath slaodach.Nuair a tha an taiseachd nas àirde na 50%, bidh an tighead a 'fàs gu luath.An coimeas ris an membran PVPON/PAA le ceangal hydrogen, faodaidh an membran HEC/PAA barrachd uisge a ghabhail a-steach bhon àrainneachd.Fo chumha taiseachd coimeasach de 70% (25 ° C), tha an raon tiugh de fhilm PVPON / PAA timcheall air 4%, fhad ‘s a tha film film HEC / PAA cho àrd ri timcheall air 18%.Sheall na co-dhùnaidhean ged a ghabh cuid de bhuidhnean OH anns an t-siostam HEC/PAA pàirt ann an cruthachadh bannan hydrogen, bha fhathast àireamh mhòr de bhuidhnean OH ag eadar-obrachadh le uisge san àrainneachd.Mar sin, tha deagh fheartan sùghaidh uisge aig an t-siostam HEC / PAA.
ann an co-dhùnadh
(1) Is e an siostam HPC / PAA leis an ìre ceangail hydrogen as àirde de CE agus PAA am fàs as luaithe nam measg, tha MC / PAA sa mheadhan, agus is e HEC / PAA an ìre as ìsle.
(2) Sheall am film HEC / PAA modh fàis sreathach tron phròiseas ullachaidh, fhad ‘s a bha an dà fhilm eile MC / PAA agus HPC / PAA a’ nochdadh fàs eas-chruthach anns a ’chiad beagan chearcallan, agus an uairsin air an cruth-atharrachadh gu modh fàis sreathach.
(3) Tha fàs film CE / PAA gu mòr an urra ris an fhuasgladh pH.Nuair a tha am fuasgladh pH nas àirde na a phuing èiginneach, chan urrainn dha PAA agus CE cruinneachadh ann am film.Bha an membran CE / PAA cruinnichte solubhail ann am fuasglaidhean àrd pH.
(4) Leis gu bheil am film CE / PAA beairteach ann an OH agus COOH, tha làimhseachadh teas ga dhèanamh tar-cheangailte.Tha deagh sheasmhachd aig an membran CE / PAA tar-cheangailte agus chan eil e so-sgaoilte ann am fuasglaidhean pH àrd.
(5) Tha comas sùghaidh math aig film CE / PAA airson uisge san àrainneachd.
Ùine puist: 18 Gearran-2023