Синтез и гидратационные свойства суперабсорбента «Твердая вода»
Authors: Зенищева Анна Витальевна , Семенов Виктор Николаевич , Кузнецов Вячеслав Алексеевич , Кущев Петр Олегович 
Published: July 2020

Глобальное потепление повлекло за собой ряд вопросов для сельского хозяйства. Наиболее остро встала проблема влагоудержания в почве. Существующие методы орошения дорогостоящи и малоэффективны. Для решения данной проблемы проведен синтез редкосшитого гидрофильного полимерного материала со свойствами суперабсорбента с использованием пектина.Рассмотрена схема строения и влагопоглощения полимерного материала «Твердая вода». Методом ИК-спектроскопии определены гидратационные свойства исходного суперабсорбента после его контакта с пектинами. В ходе исследований выявлено, что возможность адсорбировать воду обеспечивается наличием в структуре коротких по размеру остатков акриламида, фрагментов с остатками карбоксильных групп и полисахаридных звеньев.Суперабсорбент с пектином в качестве биодеградирующего компонента способен даже при длительном высушивании удерживать часть гидратационной воды. Показано влияние рН среды на водопоглощающие способности и набухание суперабсорбентов «Твердая вода». Проведение исследования в дистиллированной воде, а также щелочной и кислых средах дает возможность применять полученный суперабсорбент в разных типах почв. Этот полимер характеризуетсянаивысшими показателями по величине степени набухания в щелочной среде, что обусловлено электростатическим отталкиванием диссоциированных карбоксильных групп, образующихся в результате гидролиза акриламида. Это делает его пригодным для использования в выщелоченных почвах, например, в выщелоченном черноземе Воронежской области. Результаты ИК-спектроскопии показали наличие функциональных групп суперабсорбента, участвующих в образовании супрамолекулярных структур с вхождением в них связанных молекул воды без образованиядополнительных ковалентных координационных связей. Все это позволяет характеризовать реакции как процессы с элементами самоорганизации системы.

 

 

 

 

ЛИТЕРАТУРА

Sharma J., Sukriti, Kaith B. S., Bhatti M. S. Fabrication of biodegradable superabsorbent using RSM design for controlled release of KNO3. Journal of Polymers and the Environment. 2018;26(2): 518-531. DOI: https://doi.org/10.1007/s10924-017-0959-8

Rojas-Oviedo I., Rodríguez-Hernández S., Cárdenas J., Rivas-Ojeda J. C., Gaviño R. Synthesis, characterization and in vitro application of pH/temperature sensitive superabsorbent hydrogel of phosphated co-polymer of methacrylic acid and methyl methacrylate ester. Journal of Porous Materials. 2016;23(6): 1495-1505. DOI: https://doi.org/10.1007/s10934-016-0210-3

Кузнецов В. А., Селеменев В. Ф., Семенов В. Н., Бакалова М. В. Способ получения гидрофильного сшитого полимера со свойствами суперабсорбента. Патент № 2574722 РФ. Опубл. 10.02.2016. Бюл. №

Геннис Р. Биомембраны: Молекулярная структура и функции. Пер. с англ. М.: Мир; 1997. 624 с.

Лукин А. Л., Котов В. В., Мязин Н. Г. Свекловичные пектин: от поля до конечного продукта. Монография под ред. В. В. Котова. Воронеж: Изд-во «Истоки»; 2005. 176 с.

Штыков С. Н. Люминесцентный анализ в организованных средах. В кн.: Люминесцентный анализ. Т. 19. М.: Наука; 2015. с. 121 – 154.

Селеменев В. Ф., Рудаков О. Б., Славинская Г. В., Дроздова Н. В. Пигменты пищевых производств (Меланоидины). М.: Дели Принт; 2008. 246 с.

Силин П.М. Технология сахара. М.: Пищевая промышленность; 1967. 625 с.

Гордон А., Форд Р. Спутник химика. Физико-химические свойства, методики, библиография. М.: Мир; 541 с.

Пиментел Д., Мак-Клеллан. Водородная связь. М.: Мир; 462 с.

Казицына Л. А., Куплетская Н. Б., Применение УФ, ИК- и ЯМР-спектроскопии в органической химии. М.: Высшая школа; 1971. 264 с.

Углянская В. А., Чикин Г. А., Селеменев В. Ф., Завьялова Т. А. Инфракрасная спектроскопия ионообменных материалов. Воронеж: ВГУ; 1989. 207 с.

Штокхаузен Д., Хартан Х.-Г., Брем Г., Ионас Г., Месснер Б., Пфлюгер К. Абсорбирующие жидкость полимеры и способ их получения. Патент № 2193045 РФ. Опубл. 1996; МКП C08F 220/06, A61L 15/60.

Кузнецов В. А., Быковский Д. В., Сорокин А. В., Лавлинская М. С. Влияние строения бокового азольного заместителя на экстракционные способности сополимеров на основе N-виниламидов. Сорбционные и хроматографические процессы. 2017;17(5): 804-811. DOI: https://doi.org/10.17308/sorpchrom.2017.17/442

Беллами Л. Инфракрасные спектры сложных молекул. Пер. с англ. под ред. Ю. А. Пентина. М.: ИЛ; 592 с.

Наканиси К. Инфракрасные спектры и строение органических соединений. М.: Мир; 269 с.

Жданкович Е. Л., Анненкова В. З., Анненкова В. М., Ерофеева Л. Г., Владимиров В. А., Владимиров Д. В. Тройной сополимер акриловой кислоты, аммонийной соли акриловой кислоты и стирола в качестве суперабсорбента. Патент № 2128191 РФ. Опубл. 1996; МКП C08F 220/06.

Herth G., Dannehl M., Steiner N. Water-soluble or water-swellable polymers, particularly water-soluble or water-swellable copolymers made of acryl-amide and at least one ionic comonomer having a low residual monomer concentration. Patent No 7973095 US. 2006; МКП C08F 2/48; C08F 2/04; C08F 2/16; C08F 220/56

Кузнецов В. А., Лавлинская М. С., Останкова И. В., Селеменев В. Ф., Семенов В. Н., Лукин А. Л. Влагопоглощающая способность редкосшитого полимерного материала со свойствами суперабсорбента. Сорбционные и хроматографические процессы. 2017;17(3); 484-489. DOI: https://doi.org/10.17308/sorpchrom.2017.17/404

Славинская Г. В., Селеменев В. Ф. Фульвокислоты природных вод. Воронеж: ВГУ; 2001. 165 с.

Селеменев В. Ф., Рудаков О. Б., Славинская Г. В., Дроздова Н. В. Пигменты пищевых производств (меланоидины). М.: Да Ли принт; 2008. 246 с.

Selemenev V. F. Chekin G. A., Khokhlov V. Yu Interionic and intermolecular interactions in ion-exchange and sorption systems involving physiologically active substances. In: Ion-exchange. New York: Marsel Dekker; 2000(1). p. 851 – 925. DOI: https://doi.org/10.1201/9780203908341.ch10