Właściwości, degradacja i modyfikacja hydrożeli do zastosowań w uprawach roślinnych (zadania 2, 3 i 11)

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Właściwości, degradacja i modyfikacja hydrożeli do zastosowań w uprawach roślinnych (zadania 2, 3 i 11)"

Franciszek Wilk
6 lat temu
Przeglądów:

1 Właściwości, degradacja i modyfikacja hydrożeli do zastosowań w uprawach roślinnych (zadania 2, 3 i 11) Anna Jakubiak-Marcinkowska, Sylwia Ronka, Andrzej W. Trochimczuk Zakład Materiałów Polimerowych i Węglowych Wydział hemiczny Politechnika Wrocławska Raport z badań projekt współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego

2 Informacje ogólne Rola w projekcie: Analiza chemiczna i fizykochemiczna hydrożeli komercyjnych, pomoc w doborze optymalnego hydrożelu cena zmian w budowie chemicznej i we właściwościach fizykochemicznych hydrożeli po kontakcie z roztworami różnych soli i po długotrwałym kontakcie z glebą Synteza nowych hydrożeli, dostosowanych do obecności soli zawierających jony wielowartościowe

3 Hydrożele Żele polimerowe o zdolności do wiązania dużych ilości wody lub (także z roztworów wodnych). Umownie od 100g H 2 /g polimeru

4 Hydrożele Zastosowania: Bio (-medyczne) (-technologiczne) (-logiczne), takie jak: opatrunki, protezy ścięgien, mięśni, nośniki leków, otoczki leków; nośniki do immobilizacji enzymów i innych związków biologicznie czynnych; rusztowania do hodowli tkankowych Technologiczne: zagęstniki, materiał membran hydrofilowych, flokulanty, polielektrolity, jonity. Geokompozyty sorbujące wodę innowacyjne technologie wspomagające wegetację roślin

5 Hydrożele W czasie eksploatacji hydrożele narażone są na czynniki chemiczne, fizyczne i biologiczne, które powodują zmiany w budowie chemicznej hydrożeli, co z kolei skutkuje zmianami ich właściwości, takich jak pojemność jonowymienna czy pęcznienie. el prac: określenie wpływu poszczególnych czynników na stabilność hydrożeli; dobór składu chemicznego hydrożeli i ich struktury fizycznej dla optymalizacji ich działania Geokompozyty sorbujące wodę innowacyjne technologie wspomagające wegetację roślin

6 Hydrożele komercyjne (formy jonowe) Nazwa żelu Zawartość Fe [mg/g] Zawartość Fe [mmol/g] Zawartość K [mg/g] Zawartość K [mmol/g] Zawartość Na [mg/g] Zawartość Na [mmol/g] 1 0,223 3, ,14 1,55 6, ,680 1, ,85 2,75 0, ,748 1, ,17 3,37 0, ,670 1, ,59 3,28 0, ,520 9, ,4 0,343 71,2 3,10 6 0,704 1, ,73 3,00 0,130

7 Hydrożele komercyjne (analiza elementarna) Próbka % N mmol/g N % mmol/g % H mmol/g H % mmol/g A B D E F Aquaterra, próbka A, -Luquasorb 1280 RM, próbka B, -Stochosorb 500 Medium, próbka, Aquasorb 3005 KM, próbka D, - Terraspeed, próbka E, -Agroaquagel, próbka F Jeden % wag. N,N metylenobisakrylamidu przekłada się na 0.13 mmol N/g polimeru

8 Hydrożele komercyjne (ekstrakcja) Próbka hłonność, g/g Uwagi A Pozostałość w postaci kryształków, posklejanych w większe skupiska B Mocno nieregularne kryształki, ściśle przylegające do szkła sad w postaci granulek, sypki D sad w postaci granulek, lekko posklejany, sypki E sad w postaci folii na ściankach zlewki F sad bardzo drobny, lekko folio twórczy na dnie zlewki Próbka % ubytek A 6.73 B D E 1.03 F 18.69

9 Hydrożele komercyjne (siła jonowa i ph) Próbka hłonność woda (ph ok.5.5), hłonność 0.01M Nal, hłonność 0.1M Nal, hłonność ph 7.0 g/g g/g g/g g/g g/g A hłonność ph 7.8 B D E F

10 Hydrożele komercyjne (r-r glebowy) Próbka hłonność, g/g hłonność, g/g RZTWÓR I ph 6.0 RZTWÓR II A B D E F (ph=7.2) Roztwór glebowy przygotowano poprzez rozpuszczenie w 1L wody destylowanej niewielkich ilości soli, zasad i kwasów, tak aby otrzymać pożądane stężenia końcowe form jonowych. (chlorek wapnia 0.5 mmol, wodorotlenek wapnia 0.3 mmol, wodorotlenek magnezu 0.1 mmol, wodorotlenek sodu 0.15 mmol, wodorowęglan potasu 2.0 mmol, kwas siarkowy 0.04 mmol; RZTWÓR I) (chlorek wapnia 0.2mmol, sześciowodny chlorek magnezu mmol, siarczan magnezu, 0.2 mmol, wodorowęglan potasu 0.35 mmol, siarczan potasu mmol, siarczan sodu mmol, wodorowęglan sodu 0.3 mmol, chlorek potasu 0.2 mmol, chlorek sodu 0.2 mmol; RZTWÓR II). Geokompozyty sorbujące wodę innowacyjne technologie wspomagające wegetację roślin

11 Hydrożele komercyjne (jony) Próbka g/g w 0.01M azotanie wapnia g/g w 0.001M azotanie wapnia g/g w 0.01M azotanie magnezu g/g w 0.001M azotanie magnezu g/g w 0.01M azotanie żelazowy m g/g w 0.001M azotanie żelazowy m A B D E F

12 Hydrożele H (K, Na..) H (K, Na..) NH 2 NH 2 NH 2 H (K, Na...) zmiana ilości wody w polimerze poprzez.

13 Hydrożele - H + - H + a ++ - a ++ - Stabilność form jonowych? - H + - H + - a ++ -

14 Hydrożele pęcznienie po długotrwałym kontakcie z glebą W W zaw. zaw. zaw. zaw. zaw.k [g H 2/g pol ] [g H 2/g pol ] u o Fe Na próbki forma Me forma K + [mg/g] [mg/g] [mg/g] [mg/g] [mg/g] 2 40,85 27,41 0,32 0,12 0,56 31,69 8, ,21 28,91 0,01 0,00 0,44 29,69 33, ,74 33,23 0,39 0,00 0,30 14,61 153, ,99 27,52 0,32 0,07 1,11 4,14 8, ,40 26,40 0,01 0,00 0,74 5,25 84, ,40 34,32 0,16 0,01 0,61 6,44 64, ,19 32,08 0,51 0,14 0,22 7,00 116, ,70 33,62 0,24 0,15 0,25 5,80 138,99 hłonność K g/g formy przed kontaktem

15 Hydrożele pęcznienie po długotrwałym kontakcie z glebą - H Możliwe przyczyny zmniejszenia chłonności. Stabilność struktury chemicznej? - H + W celu obserwacji zmian struktury hydrożeli podczas ekspozycji w glebie wykorzystano metodę XPS pozwalającą ocenić różnie połączone atomy pierwiastków znajdujących się na powierzchni materiałów.

16 Hydrożele pęcznienie po długotrwałym kontakcie z glebą Trzy zdekonwulowane piki w regionie 1s dla próbki niekontaktowanej z glebą przypisano ugrupowaniom: H- (532,7 ev), = (531,3 ev) oraz - (530,2 ev). Dla materiałów kontaktowanych z glebą obserwowane są te same grupy, które dla prezentowanej próbki 3a posiadają sygnały przy energiach: 533,4 ev dla -, 531,9 ev dla = oraz 530,4 ev dla -. Należy podkreślić, iż intensywności pików dla grupy - we wszystkich widmach próbek stosowanych przy hodowli roślin są dużo mniejsze niż dla próbki nie przebywającej w glebie. Zjawisko to można wytłumaczyć procesem dekarboksylacji grup funkcyjnych pochodzących od merów akrylanowych. Widma XPS hydrożelu przed kontaktem z glebą (I) oraz po kontakcie z glebą (II) dla regionów: 1s (a), 1s (b) oraz N 1s (c).

17 Podsumowanie 1.hłonność hydrożelu po kontakcie z glebą jest pochodną dwóch procesów degradacji hydrożelu (ph, mikroorganizmy glebowe i wydzielane przez nie kwasy i/lub enzymy) oraz stanu jonowego próbki - po zakończeniu kontaktu z glebą próbki miały inne formy jonowe niż wyjściowa. 2. Formy jonowe maja negatywny wpływ na pęcznienie natomiast te same próbki po odmyciu i przekształceniu w formę soli potasowej wracają do pęcznienia równego lub nawet ca. 10% większego niż pęcznienie wyjściowego. Geokompozyty sorbujące wodę innowacyjne technologie wspomagające wegetację roślin

Podobne dokumenty

Chemia nieorganiczna Zadanie Poziom: podstawowy

Chemia nieorganiczna Zadanie Poziom: podstawowy Zadanie 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 (Nazwisko i imię) Punkty Razem pkt % Chemia nieorganiczna Zadanie 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 Poziom: podstawowy Punkty Zadanie 1. (1 pkt.) W podanym