Гидрогели на основе карбоксиметил целлюлозы
Условия синтеза гидрогелей
ИК спектры сшитого Na-КМЦ, желатина и гидрогеля Na-КМЦ-желатин (40:60)
Кинетика набухания гидрогелей на основе Na-КМЦ: Желатин разного соотношения
Зависимость степени набухания Nа–КМЦ:желатин (60:40) от ионной силы раствора
Применение гидрогеля
 Технологическая схема производства агрогелий
Заключение
3.59M
Категория: ХимияХимия

Гидрогели на основе карбоксиметил целлюлозы

1. Гидрогели на основе карбоксиметил целлюлозы

Министерство науки и образования Республики Казахстан
Казахский университет технологий и бизнеса
Кафедра химии
ГИДРОГЕЛИ НА ОСНОВЕ
КАРБОКСИМЕТИЛ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ
Выполнил:
Мурзахметов Б.С
Руководитель: д.т.н. Жатканбаев Е.Е.
Астана 2017

2.

Актуальность темы: в последнее время значительный интерес уделяют разработке
сверхпоглощающих материалов на основе биоразлагаемых полимеров, свойства
которых аналогичны свойствам традиционно применяемых в сельском хозяйстве
сверхпоглощающих гидрогелей. Одним из таких перспективных материалов являются
системы на основе карбоксеметил целлюлозы.
Цель: Синтез и исследование гидрогелей на основе карбоксиметил целлюлозы.
Новизна работы определение кинетики выделения минеральных
удобрений в настоящее время детально не исследовано, что является
новизною данной работы. Также следует отметить, что применение
гидрогелей в сельском хозяйстве в нашей стране странах СНГ отсутствует, а
в зарубежных странах находится в начальной стадии. Поэтому исследования
в данной области являются передовыми не только для стран СНГ, но и в
высокоразвитых странах.
Практическое применение: так как в настоящее время широко используются в
медицине и в повседневной жизни в основном синтетические гидрогели одноразового
гигиенического назначения, а также в сельском хозяйстве с длительным временем
разложения, то получение биоразлагаемых гидрогелей, свете безопасности для
окружающей среды является актуальной и практически значимой.

3. Условия синтеза гидрогелей

УСЛОВИЯ СИНТЕЗА ГИДРОГЕЛЕЙ
Соотношение полимеров ,%
NaКМЦ
Желатин
Концентрация
глутарового
альдегида, (%)
Время синтеза,
час
Концентрация
полимерного
раствора (%)
0
100
10
4
11,36
20
80
10
4
11,36
40
60
10
4
11,36
60
40
10
4
11,36
80
20
10
4
11,36
100
0
10
4
11,36
60
40
10
4
11,36
60
40
10
3
11,36
60
40
10
2
11,36
60
40
10
4
11,36
60
40
40
4
9,09
60
40
40
4
7,41

4.

Реакция химического сшивания Nа–КМЦ и
желатина глутаровым альдегидом

5. ИК спектры сшитого Na-КМЦ, желатина и гидрогеля Na-КМЦ-желатин (40:60)

3931
3861
3790
3720
3649
3578
3508
3437
3366
3296
3225
3154
3084
3013
2943
2872
2801
2731
2660
2589
2519
2448
2378
2307
2236
2166
2095
2024
1954
1883
1813
1742
1671
1601
1530
1459
1389
1318
1247
1177
1106
1036
965
894
824
753
682
612
541
471
400
ИК СПЕКТРЫ СШИТОГО NA-КМЦ, ЖЕЛАТИНА И
ГИДРОГЕЛЯ NA-КМЦ-ЖЕЛАТИН (40:60)
0,3
0,25
0,2
0,15
0,1
0,05
0
Na-КМЦ:Желатин 40:60
Желатин
Na-КМЦ

6.

Время
Значения степени набухания гидрогелей различного соотношения Na –
КМЦ/Желатин, %
100/0
80/20
60/40
40/60
20/80
0 /100
15мин
491
206
188
120
190
270
30мин
722
412
350
201
285
388
1 час
844
555
530
280
337
469
2 час
957
663
657
370
389
549
3 час
-
777
803
440
435
619
4 час
-
870
940
521
479
696
5 час
-
926
1054
578
510
745
6 час
-
956
1160
634
540
772
7 час
-
984
1250
690
578
798
8 час
-
1001
1340
778
623
839

7. Кинетика набухания гидрогелей на основе Na-КМЦ: Желатин разного соотношения

КИНЕТИКА НАБУХАНИЯ ГИДРОГЕЛЕЙ НА ОСНОВЕ NA-КМЦ: ЖЕЛАТИН
РАЗНОГО СООТНОШЕНИЯ
1600
1400
Степень набухания ,%
1200
1000
0 /100
800
100/0
80/20
60/40
600
40/60
20/80
400
200
0
15мин
30мин
1час
2час
3 час
4час
Время
5час
6час
7час
8час

8. Зависимость степени набухания Nа–КМЦ:желатин (60:40) от ионной силы раствора

ЗАВИСИМОСТЬ СТЕПЕНИ НАБУХАНИЯ NА–
КМЦ:ЖЕЛАТИН (60:40) ОТ ИОННОЙ СИЛЫ РАСТВОРА
m1/m0
3,5
3
2,5
2
1,5
1
0,5
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
pH

9.

Сшитый Na-КМЦ
Сшитый желатин

10. Применение гидрогеля

ПРИМЕНЕНИЕ ГИДРОГЕЛЯ
Применение гидрогеля для растений очень удобно в тех случаях,
когда не удаётся вовремя их поливать.

11.  Технологическая схема производства агрогелий

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ПРОИЗВОДСТВА АГРОГЕЛИЙ

12.

10 кг
глутарового
альдегида
по цене 20
$/кг = 200 $
Стоимость 1 тонны
агрогеля составит:
Накладные
20 % = 500$
Электроэнергия
1061 кВт*час *
0,08 $/ кВт*час
= 85$
600 кг КМЦ
по цене
800 $/т =
480$
ИТОГО
3155
$/тонну
400 кг
желатина по
цене 1300
тг/кг 4,75$
= 1890 $

13. Заключение

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Были получены гидрогели на основе натриевой соли
карбоксиметилцеллюлозы и желатина различного
соотношения, из них гель состава Na-КМЦ:Желатин в
соотношение 60:40% в исходной реакционной смеси является
оптимальным.
Полученные гидрогели исследованы методом ИКспектроскопии и сканирующей зондовой микроскопии
Предложена технологическая схема производства агрогеля на
основе целлюлозы.
Рассчитаны расходы реагентов и электроэнергии
English     Русский Правила