ساخت نانوکامپوزیت هیدروژل های آکریلاتی بر مبنای سلولز و بررسی رهایش کود از آن در محیط آبی

مقدمه: نانوالیاف سلولز به صورت نانوکامپوزیتی جایگاه خود را در زمینه ی هیدروژل ها باز نموده است. هیدروژل های کشاورزی پایه آکریلاتی می باشند که نیازمند خواص ظرفیت جذب آب تعادلی، سرعت جذب آب، مقاومت مکانیکی و همچنین رهایش کنترل شده ی کود هستند لذا نیاز است تا اثر حضور نانو الیاف سلولز در هیدروژل های کشاورزی آکریلاتی مورد بررسی قرار گیرد و محدوده ی مناسب کاربرد این مواد در هیدروژل آکریلاتی تعیین گردد. علاوه بر نانو الیاف سلولز، اثر نانو ذرات رایج و متناسب با کاربرد کشاورزی نیز بررسی شده و نتایج با یکدیگر مقایسه شوند. مواد و روش ها: در مرحله ی اول این پژوهش نانوالیاف سلولز از منبع اولیه ی ساقه ی گندم به روش شیمیایی-مکانیکی تهیه شد. در مرحله ی دوم فرمولاسیون هیدروژل آکریلاتی جهت کاربری تعریف شده از لحاظ ظرفیت و سرعت جذب آب و استحکام مکانیکی کیفی بهینه سازی اولیه شد و پس از آن کود دی آمونیوم هیدروژن فسفات به عنوان نوعی کود ترکیبی در ساختار هیدروژل بهینه بارگذاری شد و رفتار رهایش یون فسفات از آن بررسی شد. در مرحله سوم به هدف بهبود خواص مورد انتظار از هیدروژل کشاورزی، تأثیر کوپلیمریزاسیون(1 تا 8 درصد وزنی مونومر) به کمک آکریل آمید و نانوکامپوزیت کردن به کمک نانو ذرات رایج زئولیتی(1 تا 8 درصد وزنی مونومر) و همچنین نانوالیاف سلولز آماده سازی شده (5/0 تا 4 درصد وزنی مونومر) در درصد های پایین بررسی شد. نتایج و بحث: با افزایش مقدار آکریل آمید سرعت رهایش فسفات اصلاح می شود ولی همچنان سرعت رهایش بیشتر از هیدروژل پایه است و از سوی دیگر با توجه به این که استحکام ژل متورم نیز کاهش یافت افزودن کومونومر آکریل آمید در محدوده ی درصد های مورد بررسی توانایی بهبود خواص مورد انتظار را ندارد. در اثر افزودن نانوذرات معدنی زئولیت ملاحظه شد، تا افزودن 2 درصد از این ماده، ظرفیت و سرعت جذب آب افزایش می یاید ولی استحکام تا اندازه ای کاهش می یابد. رفتار رهایش نیز در 2 درصد بهترین کنترل را اعمال می کند. لذا این محصول می تواند به عنوان کاربری تعریف شده پاسخگو باشد ولی تمام مشخصه های مورد انتظار در آن برآورده نمی شود و همانطور که در بالا ذکر شد استحکام در عوض افزایش ظرفیت و سرعت جذب آب کاهش یافت. نانوالیاف تهیه شده در این پژوهش دارای توزیع قطر پراکنده و قطر کمتر از 100 نانومتر می باشند. در اثر افزودن نانوالیاف سلولز مطابق بررسی های انجام شده ملاحظه شد افزودن 2 درصد از این ماده بدون کاهش استحکام و ظرفیت جذب آب، رفتار بهبود یافته در سرعت جذب آب داشت همچنین رفتار کنترل رهایش کود فسفات نیز حدود 30 درصد بهبود یافته است.