III.3. Tikilgan polivinil spirtning CH3COONa eritmasidan bo‘kish jarayoni kinetikasini o‘rganish
Tajribalarda optik mikrometriya usuli yordamida polivinil spirt geli tomonidan CH3COONa ning har xil konsentratsiyali (0,20; 0,50; 1,00 mol/l) eritmalaridan bo‘kish jarayoni kinetikasi o‘rganildi. Olib borilgan ilmiy tadqiqotlarda suvda bo‘kkan sferik shakldagi PVS granulalari ishlatilib, ularning diametri 0,69; 0,82 va 1,10 mm.ni tashkil etdi. Har bir konsentratsiyalarda tajribalar 3 martadan takrorlandi. Tajribalar natijalarini qayta ishlash uchun olingan qiymatlar «Grain_Size_Treatment_10_1» va «Polymer_swelling_kinetics 5.1» dasturlariga kiritildi. Bu dasturlar tajribaviy grafiklar chizish, tenglamalar sistemasida polimer bo‘kish kinetikasini tushuntiradigan koeffitsiyentlarni tanlash, eritma konsentratsiyasini aniqlash imkonini berdi. Hisoblash natijalari biri III.1-rasmda 1,00 M CH3COONa eritmasidan olingan natijalarning o‘rtacha qiymatlari keltirilgan. Olingan natijalarning o‘rtacha qiymatlaridan foydalanib, kinetik koeffitsiyentlar (k1, k2 , k3 va r) hisoblandi. Hisoblash natijalari III.2-jadvalda keltirilgan.
Jadval-III.2
Turli konsentratsiyali CH3COONa eritmalari uchun aniqlangan kinetik koeffitsiyentlar
SCH3COONa,M
|
d, mm
|
k1*10-5, m/s
|
k2*10-2,c-1
|
k3*10-5 m/s
|
0,20
|
1,1
|
0,25±0,1
|
0,20±0,01
|
0,09±0,02
|
0,20
|
0,82
|
0,25±0,1
|
0,20±0,01
|
0,11±0,02
|
0,20
|
0,69
|
0,25±0,1
|
0,20±0,01
|
0,14±0,02
|
0,50
|
1,1
|
0,31±0,1
|
0,20±0,01
|
0,25±0,02
|
0,50
|
0,82
|
0,31±0,1
|
0,20±0,01
|
0,35±0,02
|
0,50
|
0,69
|
0,31±0,1
|
0,20±0,01
|
0,42±0,02
|
1,00
|
1,1
|
0,43±0,1
|
0,20±0,01
|
0,21±0,02
|
1,00
|
0,82
|
0,43±0,1
|
0,20±0,01
|
0,29±0,02
|
1,00
|
0,69
|
0,43±0,1
|
0,20±0,01
|
0,34±0,02
|
Rasm-III.1. 1,00 M CH3COONa eritmasidan PVS granulalarining bo‘kish kinetikasi egri chiziqlari. 1-3 egri chiziqlar tajribada olingan, 4-egri chiziq nazariy jihatdan hisoblangan natijalar.
Fizik-kimyoviy geterofazali modelning kinetik koeffitsiyentlarning qiymatlaridan foydalanib natriy atsetatning turli konsentratsiya eritmalari uchun nazariy jihatdan bo‘kish kinetikasining egri chizig‘i hosil qilindi (rasm-III.2).
Rasm-III.2 Turli konsentratsiyali CH3COONa eritmalaridan polivinil spirt geli granulalarining bo‘kish kinetikasi.
Kinetik egri chiziqlarning qiymatlari «Polymer_swelling_kinetics 5.1» dasturi asosida hisoblandi. III.3-jadvalda tajriba natijalarining dastur yordamida hisoblangan qiymatlari keltirilgan. Natriy atsetatning turli konsentratsiyali eritmalaridan olingan kinetik egri chiziqlar yordamida uch o‘lchamli (3D) sirt yuza massivi grafigi tuzildi. Ushbu grafik III.3-rasmda keltirilgan. Bu sirt yuza massivi kinetik egri chiziqni bilgan holda noma’lum eritmaning konsentratsiyasini aniqlash imkonini beradi.
Rasm-III.3 CH3COONa eritmalaridan PVS ning bo‘kish jarayoning 3D-yuza ko‘rinishi.
Tajribalardan va hisoblab olingan natijalardan quyidagi xulosalarni ko‘rsatish mumkin: birinchidan, kinetik egri chiziqlarning muvozanat holatiga chiqish vaqti eritmadagi erigan moddaning konsentratsiyasiga bog‘liq bo‘lmaydi, ikkinchidan, eritma konsentratsiyasi ortishi bilan polivinil spirt gelining muvozanatdagi nisbiy hajmi qiymati, ya’ni bo‘kish darajasi kamayadi; uchinchidan, bo‘kish jarayoni kinetik egri chiziqlarining muvozanat holatiga yaqin bo‘lgan sohalarida δ ning qiymati 1% dan katta qiymatga ega, bu natija bo‘kish jarayonining boshlang‘ich qismida CH3COONa molekulalarining polivinil spirt geli granulalari ichiga tez sorbsiyalanishi bilan izohlanadi; to‘rtinchidan, Na+ ionlarining gidratlanish issiqligi qiymati (ΔH298 = -410 kj/molь) va ion radiuslari kichik bo‘lganligi (ri=0,098 nm) sababli natriy ionlari PVS geliga tezda sorbsiyalanadi, shuning uchun bo‘kish jarayonining boshlang‘ich qismida polimer granulalari hajmining kichrayishi kuzatiladi.
Jadval–III.3
Tajriba natijalarini «Polymer_swelling_kinetics 5.1» dasturi yordamida hisoblangan qiymatlari.
Stayyorl,
molь/l
|
Saniq,
molь/l
|
tizmer, sek
|
δ, %
|
maxΔ, %
|
σ, %
|
2,00**
|
2,09
|
120
|
4,50
|
2,63
|
1,07
|
2,03
|
300
|
1,50
|
3,41
|
0,85
|
2,02
|
600
|
1,00
|
3,52
|
0,60
|
2,01
|
900
|
0,50
|
3,58
|
0,54
|
1,65
|
1,76
|
120
|
6,67
|
2,67
|
1,01
|
1,69
|
300
|
2,42
|
3,45
|
0,84
|
1,67
|
600
|
1,21
|
3,72
|
0,65
|
1,67
|
900
|
1,21
|
3,72
|
0,52
|
1,30
|
1,45
|
120
|
11,54
|
2,78
|
1,17
|
1,36
|
300
|
4,62
|
3,48
|
0,98
|
1,33
|
600
|
2,31
|
3,70
|
0,75
|
1,31
|
900
|
0,77
|
3,81
|
0,64
|
1,00
|
1,09
|
120
|
9,00
|
0,84
|
0,43
|
1,06
|
300
|
6,00
|
1,14
|
0,36
|
1,04
|
600
|
4,00
|
1,27
|
0,29
|
1,04
|
900
|
4,00
|
1,31
|
0,26
|
0,65
|
0,74
|
120
|
13,85
|
3,25
|
1,14
|
0,67
|
300
|
3,08
|
3,58
|
0,84
|
0,65
|
600
|
0,00
|
3,63
|
0,67
|
0,64
|
900
|
-1,54
|
3,65
|
0,56
|
0,30
|
0,30
|
120
|
0,00
|
0,30
|
0,13
|
0,28
|
300
|
-6,67
|
0,47
|
0,18
|
0,28
|
600
|
-6,67
|
0,47
|
0,15
|
0,28
|
900
|
-6,67
|
0,47
|
0,14
|
III.4. Polivinil spirtning CH3COOH eritmasidan bo‘kish jarayoni kinetikasi
Tajribalarda optik mikrometriya usuli yordamida polivinil spirt geli tomonidan CH3COOH ning har xil konsentratsiyali (0,20; 0,50; 1,00 mol/l) eritmalaridan bo‘kish jarayoni kinetikasi o‘rganildi. Olib borilgan ilmiy tadqiqotlarda suvda bo‘kkan sferik shakldagi polivinil spirt granulalari ishlatilib, ularning diametri 0,69; 0,82 va 1,10 mm.ni tashkil etdi. Barcha tajribalar olingan natijalarning sifati va to‘g‘riligini nazorat qilish uchtadan takrorlanadigan natijalarni o‘tkazish orqali amalga oshirildi. Olingan natijalardan ba’zilari quyidagi III.4-jadvalda va III.4(a,b,c,d)-rasmlarda keltirilgan.
Jadval-III.4
CH3COOH ning 1M eritmasidan tajriba natijalari
№
|
1 tajriba natijasi
|
2 tajriba natijasi
|
3 tajriba natijasi
|
Nazariy tajriba natijasi
|
t, sek
|
V/V0
|
t, sek
|
V/V0
|
t, sek
|
V/V0
|
t, sek
|
V/V0
|
1
|
0
|
1
|
0
|
1
|
0
|
1
|
0
|
1
|
2
|
62
|
0,985
|
60
|
0,9852
|
60
|
0,9851
|
60
|
0,9853
|
3
|
76
|
0,984
|
75
|
0,9842
|
75
|
0,9841
|
75
|
0,9843
|
4
|
115
|
0,985
|
113
|
0,9852
|
113
|
0,9851
|
115
|
0,9853
|
5
|
237
|
0,9875
|
235
|
0,9877
|
235
|
0,9876
|
235
|
0,9878
|
6
|
317
|
0,989
|
315
|
0,9892
|
318
|
0,9891
|
315
|
0,9893
|
7
|
407
|
0,99
|
405
|
0,9902
|
409
|
0,9901
|
405
|
0,9903
|
8
|
652
|
0,9932
|
650
|
0,9934
|
656
|
0,9933
|
655
|
0,9935
|
9
|
906
|
0,9959
|
905
|
0,9961
|
909
|
0,9960
|
905
|
0,9962
|
10
|
1097
|
0,9979
|
1095
|
0,9981
|
1100
|
0,998
|
1095
|
0,9982
|
11
|
1389
|
1,0002
|
1385
|
1,0004
|
1395
|
1,0001
|
1385
|
1,0005
|
12
|
1554
|
1,0008
|
1552
|
1,0010
|
1555
|
1,0007
|
1555
|
1,0011
|
13
|
2000
|
1,0024
|
2005
|
1,0026
|
2006
|
1,0023
|
2000
|
1,0027
|
14
|
2500
|
1,0028
|
2502
|
1,0030
|
2505
|
1,0027
|
2500
|
1,0031
|
Rasm-III.4 (a,b,c,d). Polivinil spirt geli tomonidan CH3COOH ning 1 M.li eritmasidan bo‘kish jarayonini o‘rganishdagi 3 marta takrorlanganva o‘rtacha olingan tajriba natijalarni grafiklari.
Bunday usulda bajarilgan tajribalarning hisoblash natijalari umunlashgan qiymatlari III.5-rasmda ko‘rsatilgan. Olingan natijalarning o‘rtacha qiymatlaridan foydalanib, fizik-matematik geterofazaviy modelning kinetik koeffitsiyentlari dastur yordamida (k1, k2 , k3) hisoblandi. Hisoblash natijalari III.5-jadvalda keltirilgan. Eritmalar konsentratsiyasining aniqligi 0,05 M NaOH eritmasi bilan titrlash orqali aniqlandi.
Rasm-III.5. Polivinil spirt geli tomonidan CH3COOH ning 1 M.li eritmasidan bo‘kish jarayoninida olingan tajriba natijalari.
Jadval-III.5
Tajribalarda olingan natijalar yordamida hisoblangan kinetik koeffitsiyentlar
СCH3COOH, M
|
d, мм
|
k1*10-5, м/с
|
k2*10-2, c-1
|
k3*10-5 м/с
|
0,20
|
1,1
|
0,23±0,1
|
0,212±0,01
|
0,44±0,02
|
0,20
|
0,82
|
0,23±0,1
|
0,212±0,01
|
0,60±0,02
|
0,20
|
0,69
|
0,23±0,1
|
0,212±0,01
|
0,71±0,02
|
0,50
|
1,1
|
0,27±0,1
|
0,212±0,01
|
0,56±0,02
|
0,50
|
0,82
|
0,27±0,1
|
0,212±0,01
|
0,68±0,02
|
0,50
|
0,69
|
0,27±0,1
|
0,212±0,01
|
0,85±0,02
|
1,0
|
1,1
|
0,36±0,1
|
0,212±0,01
|
0,84±0,02
|
1,0
|
0,82
|
0,36±0,1
|
0,212±0,01
|
1,13±0,02
|
1,0
|
0,69
|
0,36±0,1
|
0,212±0,01
|
1,35±0,02
|
Yuqorida keltirilgan usul yordamida turli konsentrasiyali CH3COOH ning eritmalaridan olingan natijalarning umumlashtirilgan grafigi III.6-rasmda keltirilgan.
Rasm-III.6 Turli konsentratsiyali CH3COOH eritmalaridan polivinil spirt geli granulalarining bo‘kish kinetikasi.
Kinetik egri chiziqlarning qiymatlari «Polymer_swelling_kinetics 5.1» dasturi asosida hisoblandi. Hisoblangan natijalar asosida sirka kislotaning turli konsentratsiyali eritmalaridan olingan kinetik egri chiziqlar yordamida uch o‘lchamli (3D) sirt yuza massivi grafigi tuzildi. Ushbu grafik III.7-rasmda keltirilgan. Bu sirt yuza massivi bo‘kish jarayoning kinetik egri chiziqlarini bilgan holda noma’lum eritmaning konsentratsiyasini aniqlash imkonini beradi. Shuningdek, sirka kislotaning muayyan konsentratsiyali eritmasini bilgan holda, uning polivinil spirt gelida bo‘kish darajasini aniqlash mumkinligini bildiradi.
Rasm-III.7 CH3COOH eritmalaridan polivinil spirt geli bo‘kish jarayoning 3D-yuza ko‘rinishi.
O‘rganilayotgan sirka kislotaning barcha eritmalarida granulalarning bo‘kish darajasining muvozanat qiymati birdan katta, ya’ni tajribalar oxirida granulalar boshlang‘ichga nisbatan kattaroq hajmga ega bo‘lgan.
Bunday sistemalarda granulalarning o‘zgarish jarayonlariga asoslanib, bo‘kish darajasidagi bunday o‘zgarishlarning sabablarini taklif qilish mumkin. Birinchidan, shuni ta’kidlash kerakki, suvli eritmalarda polimer gellarining bo‘kish darajasi ko‘plab omillarga bog‘liq bo‘lib, ularning asosiylari polimer gelining tabiati va tekshirilayotgan eritmadagi suvning faolligidir. Suvning faolligi, o‘z navbatida, erigan moddaning tabiati va kontsentratsiyasiga, polimerning tabiati esa qutbli guruhlarning faolligiga bog‘liq (u polimer tomonidan suvni sorbsiya qilish energiyasi bilan belgilanadi) bo‘ladi.
Ikkinchidan, sirka kislotaning turli konsentrasiyali eritmalarida polivinil spirt geli granulalarining bo‘kish darajasining oshishi kislotaning qutbsiz qismi (uglevodorod radikali) karboksil guruhidan keyin granula ichiga kirib borishiga bog‘liq bo‘ladi. Polivinil spirt gidroksil guruhlari bilan sirka kislota vodorod bog‘lanish hosil qilishi mumkin. Shning uchun, radikal o‘zining gidrofob tabiati va kattaligi tufayli gidroksil guruhlari orasidagi mavjud vodorod bog‘larni buzishga va kovalent o‘zaro bog‘larga ko‘proq qarshilik qilishga turli yo‘llar bilan hissa qo‘shadi. Bu polimer zanjirlari orasidagi masofaning oshishiga va shunga mos ravishda granulalar hajmining oshishiga olib keladi. Vodorod bog‘lari soni bir ma’noda sorblangan suv miqdoriga bog‘liq bo‘lib, u o‘z navbatida kislotalarning molekulyar og‘irligi oshishi bilan ortadi. Vodorod bog‘lari sonining o‘zgarishi polimer gel fazasi hajmining o‘zgarishi tufayli polimer zanjirlari orasidagi masofaning o‘zgarishiga va shunga mos ravishda granulalar hajmining suvdagi hajmiga nisbatan o‘zgarishiga olib keladi.
|
