پديد آورندگان :
ابراهيمي، سهيلا دانشگاه علوم كشاورزي و منابع طبيعي گرگان - گروه خاكشناسي , همايي، مهدي دانشگاه تربيت مدرس - گروه خاكشناسي , واشقاني فراهاني، ابراهيم دانشگاه تربيت مدرس - گروه مهندسي شيمي
كليدواژه :
پليمر , تورم تعادلي , قانون فيك , مدل , نفوذ آب
چكيده فارسي :
سابقه و هدف
افزايش بازده آبياري، يكي از روش هاي صرفه جويي در مصرف آب است بنابراين اعمال مديريت صحيح و به كارگيري شيوه هاي كارآمد به منظور نگهداشت آب كافي در خاك براي بهره برداري بهينه از منابع محدود آب كشور ضروري است. استفاده از پليمرهاي ابر جاذب از روش هاي پيشنهاد شده در صرفه جويي مصرف آب بوده است ليكن در انتخاب نوع پليمر مناسب در كشاورزي، تعيين مدل مناسب نفوذ در پليمر بسيار ضروريست. هدف از اين پژوهش، مطالعه خواص تورمي پليمرهاي سوپر جاذب در محيط متخلل با پايش ميزان تورم و تعيين سينتيك تورمي ژل به منظور تعيين مدل جذب سيال در پليمرهاي بكار برده شده بود.
مواد و روش ها
براي سنجش مدل جذب آب توسط دو پليمر ابرجاذب از خانواده پلي آكريل آميد با نام اختصاري
T-A200وT-A100 ، آزمايشي با 4 تكرار در زمان تا لحظه رسيدن به تورم تعادلي به صورت لحظه اي و تجمعي انجام وسينتيك جذب سيال (تعيين تغييرات ميزان جذب آب توسط ژل با زمان) با روش غوطه وري در آب مقطر معين شد. سپس، نمودار داده ها بر حسب تغييرات نسبت حلال جذب شده لحظه اي نسبت به حالت تعادلي با زمان ترسيم شده و روند تغييرات جذب حلال نسبت به زمان بدست آمد. براي تعيين مكانيزم نفوذ، از مدل مربوطه استفاده شده و سرانجام ضرايب n و k محاسبه گرديدند.
يافته ها
جذب سيال در محيط هاي ناهمگن مثل ژلها با تغيير شكل قابل ملاحظه اي همراه بود. رسم گراف بر حسب ميزان حلال جذب شده لحظه اي با زمان و بررسي نتايج نشان داد در همه موارد n كوچكتر از 0/5 بود و در نتيجه ساز و كار انتقال حلال به درون شبكه هاي پليمرهاي مذكور، به خوبي از قانون فيك تبعيت ميكند.
نتيجه گيري
پليمر سوپرجاذب مناسب در كشاورزي بايد بتواند در حداقل زمان، حداكثر توانايي جذب آب را دارا باشد، بدينسان از هدر رفت آب در بارندگي يا آبياري اندك اعمال شده بخوبي ممانعت مي كند. تحقق اين امر، تبعيت از مدل نفوذ فيك است كه در آن سرعت نفوذ از سرعت آسايش مولكولي، بسيار كمتربوده كه تنها پديده نفوذ، در انتقال جزء نفوذ كننده موثر است و پديده آسايش مولكولي تاثيري بر انتقال نفوذ كننده ندارد. بنابراين پس از هر تغيير شكل يا تورم، پليمر به سرعت به حالت تعادلي جديد رسيده و تنش هاي بوجود آمده، سريعا از بين مي روند و تاثيري بر سرعت انتقال جزء نفوذ كننده ندارند. در اين پژوهش، نفوذ سيال بداخل پليمرهاي مذكور از مدل فيك تبعيت كرده و مي توانند به شرط توانايي و قابليت تناوبي تورم در كشاورزي توصيه گردند.
چكيده لاتين :
Background and objectives
The increase of irrigation efficiency is a technique applied to water conservation; therefore, appropriate and productive management and the application of efficient methods in order to maintain enough water in the soil for optimum utilization of scarce water resources is necessary in the long run. The use of super-absorbent polymers offers effective ways of saving water in agriculture. However, before selecting a suitable polymer, determining of an appropriate model is essential.
Materials and Methods
In this study, the water absorption model was evaluated by two super-absorbent polymers from polyacrylamide family, abbreviated as T-A200 and T-A100. The experiment was carried out with four replicates and water absorption was recorded by the polymers in different times until reaching the equilibrium swelling (stable inflation), as instantaneous and cumulative. After testing the free swelling, the absorption kinetics of fluid (the changes in the absorption of water by the gel time) was determined by immersion in water. After that the result was presented by a graph that depicted the changes in the ratio of absorbed solvent in time to this solvent in equilibrium in time. Also, the trend of solvent absorption by the two polymers in time measured. To determine the mechanism of penetration, the mentioned model used and the values of n and k were calculated.
Results
The results showed that the fluid absorption in heterogeneous environments such as gels was associated with significant deformation. The graph shows that in all cases n was less than 5.0, and therefore the mechanism of transfer of the solvent into the polymer network follows the Fick's law.
Conclusion
the appropriate super-absorbent polymers in agriculture must be able to absorb maximum amount of water at the minimum time; therefore, doing so will prevent from the loss of rainfall or irrigation water applied. To prove it, the model should follow the Fick diffusion which penetration rate is lower than the speed of molecular relaxation, and only diffusion phenomena is effective through the transfer of ground-penetrating, so, molecular relaxation phenomenon does not affect on the transfer of ground-penetrating. Consequently, after any deformation or swelling, the polymers quickly reached a new balance and stresses will quickly vanish; therefore, it does not have any effect on the speed of penetrating component. In this study, the penetration of the fluid into the polymer followed the Fick model. Hence, this model would certainly be recommended to periodic swelling ability in agricultural purposes.
