మొదటి ప్రసంగం—సూపర్ అబ్సార్బెంట్ పాలిమర్

మీరు ఈ మధ్య ఎక్కువగా ఆసక్తి చూపుతున్న SAP గురించి మీకు పరిచయం చేస్తాను! సూపర్ అబ్సార్బెంట్ పాలిమర్ (SAP) అనేది ఒక కొత్త రకం ఫంక్షనల్ పాలిమర్ పదార్థం. ఇది తన బరువు కన్నా వందల నుండి వేల రెట్లు ఎక్కువ నీటిని శోషించుకునే అధిక జలశోషణ సామర్థ్యాన్ని మరియు అద్భుతమైన జల నిలుపుదల శక్తిని కలిగి ఉంటుంది. ఇది ఒకసారి నీటిని శోషించుకుని హైడ్రోజెల్‌గా ఉబ్బిన తర్వాత, దానిపై ఒత్తిడి కలిగించినప్పటికీ నీటిని వేరు చేయడం కష్టం. అందువల్ల, వ్యక్తిగత పరిశుభ్రత ఉత్పత్తులు, పారిశ్రామిక మరియు వ్యవసాయ ఉత్పత్తి, మరియు సివిల్ ఇంజనీరింగ్ వంటి వివిధ రంగాలలో దీనికి విస్తృతమైన ఉపయోగాలు ఉన్నాయి.

సూపర్ అబ్సార్బెంట్ రెసిన్ అనేది హైడ్రోఫిలిక్ గ్రూపులు మరియు క్రాస్-లింక్డ్ నిర్మాణాన్ని కలిగి ఉన్న ఒక రకమైన మాక్రోమాలిక్యూల్స్. దీనిని మొదట ఫాంటా మరియు ఇతరులు, స్టార్చ్‌ను పాలీయాక్రిలోనిట్రైల్‌తో గ్రాఫ్టింగ్ చేసి, ఆపై సపోనిఫికేషన్ చేయడం ద్వారా ఉత్పత్తి చేశారు. ముడి పదార్థాల ప్రకారం, ఇందులో స్టార్చ్ సిరీస్ (గ్రాఫ్టెడ్, కార్బాక్సిమిథైలేటెడ్, మొదలైనవి), సెల్యులోజ్ సిరీస్ (కార్బాక్సిమిథైలేటెడ్, గ్రాఫ్టెడ్, మొదలైనవి), సింథటిక్ పాలిమర్ సిరీస్ (పాలీయాక్రిలిక్ యాసిడ్, పాలీవినైల్ ఆల్కహాల్, పాలీఆక్సీ ఇథిలీన్ సిరీస్, మొదలైనవి) అనే అనేక వర్గాలు ఉన్నాయి. స్టార్చ్ మరియు సెల్యులోజ్‌తో పోలిస్తే, పాలీయాక్రిలిక్ యాసిడ్ సూపర్ అబ్సార్బెంట్ రెసిన్‌కు తక్కువ ఉత్పత్తి వ్యయం, సరళమైన ప్రక్రియ, అధిక ఉత్పత్తి సామర్థ్యం, ​​బలమైన నీటి శోషణ సామర్థ్యం మరియు ఎక్కువ కాలం నిల్వ ఉండే సామర్థ్యం వంటి అనేక ప్రయోజనాలు ఉన్నాయి. ఇది ఈ రంగంలో ప్రస్తుత పరిశోధనా హాట్‌స్పాట్‌గా మారింది.

ఈ ఉత్పత్తి యొక్క సూత్రం ఏమిటి? ప్రస్తుతం, ప్రపంచంలోని సూపర్ అబ్సార్బెంట్ రెసిన్ ఉత్పత్తిలో 80% వాటా పాలియాక్రిలిక్ ఆమ్లాదే. సూపర్ అబ్సార్బెంట్ రెసిన్ అనేది సాధారణంగా ఒక హైడ్రోఫిలిక్ సమూహం మరియు క్రాస్-లింక్డ్ నిర్మాణాన్ని కలిగి ఉన్న పాలిమర్ ఎలక్ట్రోలైట్. నీటిని శోషించుకోవడానికి ముందు, పాలిమర్ గొలుసులు ఒకదానికొకటి దగ్గరగా ఉండి, పెనవేసుకుని, ఒక నెట్‌వర్క్ నిర్మాణాన్ని ఏర్పరుస్తాయి, తద్వారా సంపూర్ణ బంధనాన్ని సాధిస్తాయి. నీటితో సంపర్కంలోకి వచ్చినప్పుడు, నీటి అణువులు కేశనాళిక చర్య మరియు వ్యాపనం ద్వారా రెసిన్‌లోకి చొచ్చుకుపోతాయి, మరియు గొలుసుపై ఉన్న అయనీకరణ సమూహాలు నీటిలో అయనీకరణం చెందుతాయి. గొలుసుపై ఉన్న ఒకే రకమైన అయాన్‌ల మధ్య స్థిర విద్యుత్ వికర్షణ కారణంగా, పాలిమర్ గొలుసు సాగి ఉబ్బుతుంది. విద్యుత్ తటస్థత అవసరం కారణంగా, వ్యతిరేక అయాన్లు రెసిన్ వెలుపలికి వలస వెళ్లలేవు, మరియు రెసిన్ లోపల మరియు వెలుపల ఉన్న ద్రావణాల మధ్య అయాన్ సాంద్రతలో వ్యత్యాసం ఒక విలోమ ద్రవాభిసరణ పీడనాన్ని ఏర్పరుస్తుంది. ఈ విలోమ ద్రవాభిసరణ పీడనం చర్య కింద, నీరు రెసిన్‌లోకి మరింతగా ప్రవేశించి హైడ్రోజెల్‌ను ఏర్పరుస్తుంది. అదే సమయంలో, రెసిన్ యొక్క క్రాస్-లింక్డ్ నెట్‌వర్క్ నిర్మాణం మరియు హైడ్రోజన్ బంధం జెల్ యొక్క అనియంత్రిత విస్తరణను పరిమితం చేస్తాయి. నీటిలో కొద్ది మొత్తంలో ఉప్పు ఉన్నప్పుడు, రివర్స్ ఆస్మోటిక్ పీడనం తగ్గుతుంది, మరియు అదే సమయంలో, కౌంటర్ అయాన్ యొక్క షీల్డింగ్ ప్రభావం కారణంగా, పాలిమర్ గొలుసు సంకోచిస్తుంది, దీని ఫలితంగా రెసిన్ యొక్క నీటి శోషణ సామర్థ్యం బాగా తగ్గుతుంది. సాధారణంగా, 0.9% NaCl ద్రావణంలో సూపర్ అబ్సార్బెంట్ రెసిన్ యొక్క నీటి శోషణ సామర్థ్యం, ​​డీఅయోనైజ్డ్ నీటి సామర్థ్యంలో కేవలం 1/10 వంతు మాత్రమే ఉంటుంది. నీటి శోషణ మరియు నీటి నిలుపుదల అనేవి ఒకే సమస్యకు చెందిన రెండు అంశాలు. లిన్ రున్‌క్సియోంగ్ మరియు ఇతరులు వీటిని థర్మోడైనమిక్స్‌లో చర్చించారు. ఒక నిర్దిష్ట ఉష్ణోగ్రత మరియు పీడనం వద్ద, సూపర్ అబ్సార్బెంట్ రెసిన్ నీటిని వాటంతట అవే గ్రహించగలవు, మరియు ఆ నీరు రెసిన్‌లోకి ప్రవేశించి, మొత్తం వ్యవస్థ యొక్క ఫ్రీ ఎంతల్పీని తగ్గిస్తూ సమతుల్యతను చేరుకుంటుంది. ఒకవేళ నీరు రెసిన్ నుండి బయటకు వెళ్ళిపోతే, అది ఫ్రీ ఎంతల్పీని పెంచుతుంది, ఇది వ్యవస్థ యొక్క స్థిరత్వానికి అనుకూలమైనది కాదు. డిఫరెన్షియల్ థర్మల్ అనాలిసిస్ ప్రకారం, 150°C కంటే ఎక్కువ ఉష్ణోగ్రత వద్ద సూపర్ అబ్సార్బెంట్ రెసిన్ శోషించుకున్న నీటిలో 50% ఇప్పటికీ జెల్ నెట్‌వర్క్‌లోనే నిక్షిప్తమై ఉంటుంది. అందువల్ల, సాధారణ ఉష్ణోగ్రత వద్ద పీడనం ప్రయోగించినప్పటికీ, సూపర్ అబ్సార్బెంట్ రెసిన్ నుండి నీరు బయటకు పోదు, ఇది సూపర్ అబ్సార్బెంట్ రెసిన్ యొక్క థర్మోడైనమిక్ లక్షణాలపై ఆధారపడి ఉంటుంది.

తదుపరిసారి, SAP యొక్క నిర్దిష్ట ప్రయోజనాన్ని చెప్పండి.