شکی نیست که مواد جاذب آب نقش مهمی در تمام جنبه های زندگی و تولید دارند. علاوه بر کاغذ توالت، اسفنج و پنبه، چه مواد جاذب دیگری را می‌توانید نام ببرید؟ در این مقاله به معرفی برخی از مواد جاذب آب رایج در بازار می‌پردازیم.
مواد جاذب آب
در اوایل دهه 1920، مواد جاذب آب، محصولات سلولزی یا الیافی مانند دستمال کاغذی، پنبه، اسفنج و خمیر کرکی بودند. ظرفیت جذب آب این نوع مواد تنها تا 11 برابر وزن آنهاست، اما بیشتر آن تحت فشار متوسط از بین می‌رود. آیا ماده جاذب آب وجود دارد که بتواند آب عظیمی را تحت فشار جذب کند؟
انواع مواد جاذب آب
مواد جاذب آب (مواد جاذب آب) معمولاً بر اساس مکانیسم اصلی جذب آب به دو دسته اصلی تقسیم می‌شوند، یعنی جذب‌های شیمیایی و فیزیکی.
جاذب‌های شیمیایی
این نوع جاذب‌ها از طریق واکنش شیمیایی آب را جذب می‌کنند و تمام ماهیت آنها را تبدیل می‌کند. (به عنوان مثال، هیدریدهای فلزی). مواد شیمیایی جاذب آب از خود ماده برای واکنش شیمیایی با آب برای جذب آب استفاده می‌کنند. با جذب سریع آب مشخص می‌شود و معمولاً پس از جذب آب دوباره قابل استفاده نیست. مواد جاذب آب در این روش عبارتند از: اکسید کلسیم، کلرید کلسیم بدون آب و سود آهک.
جاذب‌های فیزیکی
جاذب‌های فیزیکی از طریق چهار مکانیسم اصلی آب را جذب می‌کنند
(i) تغییرات برگشت پذیر ساختار کریستالی آنها (به عنوان مثال، سیلیکاژل و نمک‌های معدنی بی آب)
(ii) گیر افتادن فیزیکی آب از طریق نیروهای مویرگی در ساختار متخلخل کلان آنها (به عنوان مثال، اسفنج پلی اورتان نرم)
(iii) ترکیبی از گیر افتادن فیزیکی آب از طریق نیروهای مویرگی در ماکرو متخلخل و هیدراتاسیون گروه‌های عاملی (مانند دستمال کاغذی)
(iv) مکانیسمی که ممکن است با ترکیب مکانیسم‌های (ii) و (iii) بالا و اساساً انحلال و گسترش ترمودینامیکی زنجیره‌های ماکرومولکولی محدود شده توسط اتصالات عرضی پیش‌بینی شود. (به عنوان مثال، هیدروژل‌ها و پلیمرهای سوپرجاذب (SAP))
جذب فیزیکی آب شبیه به غربال مولکولی است که از حفره‌ها برای جذب استفاده می‌کند. بنابراین، توانایی جذب بستگی به شعاع متوسط حفره دارد و ظرفیت جذب به طور مثبت با سطح خاص مرتبط است. بنابراین، معایب این جذب آب فیزیکی آشکار است: آب را نمی‌توان به طور موثر پس از جذب آب قفل کرد و جذب آب محدود است. مواد جاذب آب در این روش عبارتند از پنبه، کاغذ توالت، اسفنج و کربن فعال.
مواد جاذب پلیمری
ماده جاذب پلیمری یک ماده جاذب فیزیکی پیشرفته است (با استفاده از ترکیبی از روش‌های فیزیکی و شیمیایی برای جذب آب). جذب آب از طریق اصل غلظت بالای گروه‌های آبدوست و غربال‌های مولکولی حاصل می‌شود. این روش از خواص شیمیایی استفاده می‌کند، اما هیچ واکنش شیمیایی رخ نمی‌دهد، بنابراین می‌تواند بارها و بارها آب را پس از بهبود جذب کند. مواد جاذب آب در این روش عبارتند از: پلی وینیل الکل، پلی اکریلات سدیم و پلی آکریلات پتاسیم (که در مواد نگهدارنده آب کشاورزی استفاده می‌شود).
3 مورد از مواد شیمیایی جاذب آب
اکسید کلسیم
میزان جذب آب اکسید کلسیم می‌تواند حدود 35 درصد وزن خود باشد. اکسید کلسیم معمولاً از تجزیه حرارتی مواد (مانند سنگ آهک یا پوسته) حاوی کربنات کلسیم CaCO3 در کوره آهک تشکیل می‌شود. اکسید کلسیم یک اکسید قلیایی است و با آب واکنش می‌دهد و هیدروکسید کلسیم (آهک رانده شده) تشکیل می‌دهد. این واکنش شدید گرمای زیادی از خود ساطع می‌کند و حتی می‌تواند آب را به جوش بیاورد. اکسید کلسیم میل ترکیبی بالایی به آب دارد و نسبت به سیلیکا ژل یک ماده خشک کننده موثرتر است. واکنش اکسید کلسیم با آب با افزایش حجم آن حداقل 2.5 برابر است.
کلرید کلسیم بی آب
میزان جذب آب کلرید کلسیم می‌تواند به بیش از 300 درصد وزن خود برسد. مواد خام اصلی خشک کن کلرید کلسیم دارای کیفیت بالاتر نسبت به کربنات کلسیم و اسید هیدروکلریک است که با سنتز واکنش، فیلتراسیون، غلظت تبخیر و فرآیند خشک کردن تصفیه می‌شوند. جاذب آب کلرید کلسیم دارای عملکرد جذب، رطوبت زدایی استاتیک و بو زدایی است. نه تنها سرعت جذب سریع و ظرفیت جذب بالا است، بلکه غیر سمی، بی بو، خوردگی بدون تماس و آلودگی غیر محیطی است. به خصوص برای بدن انسان، به طور گسترده‌ای در مهر و موم روغن، داروهای نوری، مواد غذایی بهداشتی و محصولات نظامی استفاده می‌شود.
کلرید کلسیم دارای خواص فیزیکی مایع با حلالیت بالا، حرارت با حلالیت بالا و جاذب رطوبت قوی است. فقط می‌تواند با کریستال آب ترکیب شود و رطوبت زیادی را جذب کند. ( خرید کلرید کلسیم را از این لینک پیگیری کنید.)
محدوده کاربرد اکسید کلسیم
برای تولید خاکستر سودا استفاده می‌شود. ذرات بی آب کلرید کلسیم معمولاً به عنوان خشک کننده برای پر کردن لوله خشک کن استفاده می‌شود. کلرید کلسیم را می‌توان برای خشک کردن جلبک‌های بزرگ (یا خاکستر جلبک دریایی) برای تولید خاکستر سودا استفاده کرد. دستگاه‌های رطوبت گیر خانگی: برخی از دستگاه‌های رطوبت گیر خانگی از کلرید کلسیم برای جذب رطوبت هوا استفاده می‌کنند. خشک کن یا آبگیری گازها و مایعات آلی: کلرید کلسیم را می‌توان به عنوان خشک کننده یا آبگیری گازها و مایعات آلی نیز استفاده کرد.
از آنجایی که کلرید کلسیم خنثی است، می‌تواند گازهای اسیدی یا قلیایی و مایعات آلی را خشک کند و همچنین می‌تواند مقدار کمی گاز در آزمایشگاه تولید کند، مانند نیتروژن، اکسیژن، هیدروژن، کلرید هیدروژن، دی اکسید گوگرد، دی اکسید کربن، دی اکسید نیتروژن، و غیره برای کمک‌های اولیه بانداژ استفاده می‌شود: کلرید کلسیم بدون آب به عنوان یک عامل جذب آب توسط FDA برای بانداژ کمک‌های اولیه تایید شده است و نقش آن اطمینان از خشک شدن زخم است.
پلی آکریلات سدیم (SAP)
پلی آکریلات سدیم یک ماده پلیمری کاربردی است. می‌تواند تا چند صد برابر وزن خود آب جذب کند. به عنوان یک ماده جاذب مهم، SAP در تمام جنبه‌های زندگی ما به کار برده می‌شود. جذب آب (آب تصفیه شده) سدیم پلی آکریلات معمولی صدها برابر وزن خود است و محصول بهبود یافته می‌تواند به هزاران برابر برسد.
- سرعت جذب آب قابل تنظیم
از طریق پس پردازش در فرآیند تولید، می‌توان سرعت جذب آب محصول نهایی را با توجه به هدف کنترل کرد. پلی آکریلات سدیم زمانی که به عنوان ماده کنترل کننده آب خارجی برای کابل‌ها استفاده می‌شود، می‌تواند آب را جذب کند و خیلی سریع متورم شود و به طور موثری از ورود آب به داخل کابل جلوگیری کند.
- مواد ملایم
پلی آکریلات سدیم در طول کل فرآیند جذب آب گرما تولید نمی‌کند و مواد سمی تولید نمی‌کند و می‌تواند در محیط طبیعی تجزیه شود. همانطور که می‌بینیم، پلی آکریلات سدیم یک ماده شگفت انگیز است. می‌توان آن را در تمام جنبه‌های زندگی برای جذب و نگهداری آب استفاده کرد. (جهت مطالعه بیشتر در مورد مواد شیمیایی جاذب آب به این لینک مراجعه کنید.)
نکات:
- استفاده از جاذب آب سدیم پلی آکریلات در خاک برای گیاهان انتخاب خوبی نیست. به عنوان یکی دیگر از پلیمرهای سوپرجاذب، پلی آکریلات پتاسیم عمدتاً به عنوان یک عامل نگهدارنده آب برای گیاهان در کشاورزی استفاده می‌شود.
- پلی آکریلات سدیم معمولی روغن را جذب نمی‌کند.
کاربرد پلی اکریلات سدیم به عنوان یکی از مواد شیمیایی جاذب آب
محصولات بهداشتی
این عمدتا در محصولات بهداشتی مانند پوشک، نوار بهداشتی، پد پرستاری، و پد حیوانات خانگی و غیره استفاده می‌شود.
کیسه یخ
تک ورقه‌های بسته‌های یخ با قرار دادن آنها در آب شیرین فعال می‌شوند.
پد جاذب آب
SAP یک لایه جاذب جدید و توسعه یافته را ارائه می‌دهد که به مصرف کنندگان کمک می‌کند تا فرآیند خشک کردن را در بسته بندی خلاء شبیه سازی کنند – با نتایج شگفت انگیز.
مهره‌های ژل پلیمری
در ساخن مهره‌های آب از SAP استفاده شده است. این مواد شیمیایی جاذب آب می‌تواند مقدار زیادی آب را جذب کند و به یک توپ بزرگتر تبدیل شود.
کابل‌ها
در نوار ضد آب و پماد ضد آب برای استفاده در کابل‌های فیبر نوری استفاده می‌شود.
کیسه ضد سیل
SAP در یک کیسه ضد سیل، زمانی که با آب برخورد کرد، آب را به طور کامل در 3 تا 5 دقیقه جذب می‌کند و کیسه به سرعت باد می‌شود. قبل از جذب آب، کیسه کوچک و سبک است.
حفاری
افزودنی گل حفاری SAP (SNA-505) که یک محصول جدید حفاظت از محیط زیست با خاصیت جذب آب و متورم شدن خوب است، می‌تواند به طور موثر در برابر از دست دادن گردش جریان استفاده شود.
بتن
– با اشکال فیبری به طور بالقوه می‌توان از آن برای ساخت بالا استفاده کرد.
– قابل استفاده به عنوان درزگیر داخلی در مواد پایه سیمانی.
– استفاده ویژه از آن در بتن می‌تواند به عنوان یک عامل رهاسازی کنترل شده باشد.
تصفیه فاضلاب
SAP یک جایگزین کم‌هزینه برای سایر جامدکننده‌های حجیم، از جمله سیمان پرتلند، گرد و غبار کوره، خاک اره یا سایر مواد شیمایی جاذب آب است.
