প্রথম আলোচনা—সুপার অ্যাবসর্বেন্ট পলিমার

সম্প্রতি আপনার আগ্রহের SAP সম্পর্কে আমি আপনাকে পরিচয় করিয়ে দিচ্ছি! সুপার অ্যাবসর্বেন্ট পলিমার (SAP) হল একটি নতুন ধরণের কার্যকরী পলিমার উপাদান। এটির উচ্চ জল শোষণ ক্ষমতা রয়েছে যা নিজের চেয়ে কয়েকশ থেকে কয়েক হাজার গুণ ভারী জল শোষণ করে এবং এর চমৎকার জল ধরে রাখার ক্ষমতা রয়েছে। একবার এটি জল শোষণ করে এবং ফুলে ওঠে হাইড্রোজেলে পরিণত হয়, চাপ দিলেও জল আলাদা করা কঠিন। অতএব, ব্যক্তিগত স্বাস্থ্যবিধি পণ্য, শিল্প ও কৃষি উৎপাদন এবং সিভিল ইঞ্জিনিয়ারিংয়ের মতো বিভিন্ন ক্ষেত্রে এর বিস্তৃত ব্যবহার রয়েছে।

সুপার অ্যাবসর্বজেন্ট রজন হল এক ধরণের ম্যাক্রোমোলিকিউল যার মধ্যে হাইড্রোফিলিক গ্রুপ এবং ক্রস-লিঙ্কড স্ট্রাকচার থাকে। এটি প্রথমে ফ্যান্টা এবং অন্যান্যরা পলিঅ্যাক্রিলোনাইট্রাইল দিয়ে স্টার্চ গ্রাফটিং করে এবং তারপর স্যাপোনিফাই করে তৈরি করে। কাঁচামাল অনুসারে, স্টার্চ সিরিজ (গ্রাফটেড, কার্বক্সিমিথাইলেটেড, ইত্যাদি), সেলুলোজ সিরিজ (কারবক্সিমিথাইলেটেড, গ্রাফটেড, ইত্যাদি), সিন্থেটিক পলিমার সিরিজ (পলিঅ্যাক্রিলিক অ্যাসিড, পলিভিনাইল অ্যালকোহল, পলিঅক্সি ইথিলিন সিরিজ, ইত্যাদি) বিভিন্ন বিভাগে রয়েছে। স্টার্চ এবং সেলুলোজের তুলনায়, পলিঅ্যাক্রিলিক অ্যাসিড সুপারঅ্যাবসর্বজেন্ট রজনের বিভিন্ন সুবিধা রয়েছে যেমন কম উৎপাদন খরচ, সহজ প্রক্রিয়া, উচ্চ উৎপাদন দক্ষতা, শক্তিশালী জল শোষণ ক্ষমতা এবং দীর্ঘ পণ্য শেলফ লাইফ। এটি এই ক্ষেত্রে বর্তমান গবেষণার কেন্দ্রবিন্দুতে পরিণত হয়েছে।

এই পণ্যের মূলনীতি কী? বর্তমানে, বিশ্বের সুপার শোষক রজন উৎপাদনের ৮০% পলিঅ্যাক্রিলিক অ্যাসিডের উপর নির্ভর করে। সুপার শোষক রজন সাধারণত একটি পলিমার ইলেক্ট্রোলাইট যার মধ্যে একটি হাইড্রোফিলিক গ্রুপ এবং একটি ক্রস-লিঙ্কড কাঠামো থাকে। জল শোষণের আগে, পলিমার শৃঙ্খলগুলি একে অপরের কাছাকাছি থাকে এবং একসাথে জড়িয়ে থাকে, ক্রস-লিঙ্কড হয়ে একটি নেটওয়ার্ক কাঠামো তৈরি করে, যাতে সামগ্রিক বন্ধন অর্জন করা যায়। জলের সংস্পর্শে এলে, জলের অণুগুলি কৈশিক ক্রিয়া এবং প্রসারণের মাধ্যমে রজনে প্রবেশ করে এবং শৃঙ্খলে থাকা আয়নযুক্ত গোষ্ঠীগুলি পানিতে আয়নিত হয়। শৃঙ্খলে একই আয়নগুলির মধ্যে তড়িৎ বিকর্ষণজনিত কারণে, পলিমার শৃঙ্খল প্রসারিত হয় এবং ফুলে যায়। বৈদ্যুতিক নিরপেক্ষতার প্রয়োজনীয়তার কারণে, কাউন্টার আয়নগুলি রজনের বাইরে স্থানান্তরিত হতে পারে না এবং রজনের ভিতরে এবং বাইরে দ্রবণের মধ্যে আয়ন ঘনত্বের পার্থক্য একটি বিপরীত অসমোটিক চাপ তৈরি করে। বিপরীত অসমোসিস চাপের ক্রিয়ায়, জল হাইড্রোজেল তৈরি করতে রজনে আরও প্রবেশ করে। একই সময়ে, রজনের ক্রস-লিঙ্কড নেটওয়ার্ক কাঠামো এবং হাইড্রোজেন বন্ধন জেলের সীমাহীন প্রসারণকে সীমিত করে। যখন পানিতে অল্প পরিমাণে লবণ থাকে, তখন বিপরীত অসমোটিক চাপ কমে যায় এবং একই সাথে, কাউন্টার আয়নের শিল্ডিং প্রভাবের কারণে, পলিমার চেইন সঙ্কুচিত হয়, যার ফলে রেজিনের জল শোষণ ক্ষমতা অনেক কমে যায়। সাধারণত, 0.9% NaCl দ্রবণে সুপার শোষক রেজিনের জল শোষণ ক্ষমতা ডিআয়নাইজড জলের মাত্র 1/10। জল শোষণ এবং জল ধারণ একই সমস্যার দুটি দিক। লিন রানসিওং এবং অন্যান্যরা তাপগতিবিদ্যায় এগুলি নিয়ে আলোচনা করেছেন। একটি নির্দিষ্ট তাপমাত্রা এবং চাপের অধীনে, সুপার শোষক রজন স্বতঃস্ফূর্তভাবে জল শোষণ করতে পারে এবং জল রজনে প্রবেশ করে, সমগ্র সিস্টেমের মুক্ত এনথ্যালপি হ্রাস করে যতক্ষণ না এটি ভারসাম্যে পৌঁছায়। যদি জল রজন থেকে বেরিয়ে যায়, মুক্ত এনথ্যালপি বৃদ্ধি করে, তবে এটি সিস্টেমের স্থিতিশীলতার জন্য সহায়ক নয়। ডিফারেনশিয়াল তাপ বিশ্লেষণ দেখায় যে সুপার শোষক রজন দ্বারা শোষিত 50% জল এখনও 150°C এর উপরে জেল নেটওয়ার্কে আবদ্ধ থাকে। অতএব, স্বাভাবিক তাপমাত্রায় চাপ প্রয়োগ করা হলেও, অতি শোষক রজন থেকে পানি বেরিয়ে যাবে না, যা অতি শোষক রজনের তাপগতিগত বৈশিষ্ট্য দ্বারা নির্ধারিত হয়।

পরের বার, SAP এর নির্দিষ্ট উদ্দেশ্য সম্পর্কে বলুন।