Superabsorbent polymer nanocompositesas water reservoir for the sustained release of active agents
Aktif maddelerin yavaş salınımı için su rezervuarı olaraksüper emici polimer nanokompozitler
- Tez No: 930936
- Danışmanlar: PROF. DR. YUSUF ZİYA MENCELOĞLU
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Polimer Bilim ve Teknolojisi, Polymer Science and Technology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Sabancı Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 197
Özet
Küresel olarak tarım alanlarının %80'i yağmurla beslenmektedir ve bu da düzensiz yağış rejimlerini gıda güvenliği için önemli bir tehdit haline getirmektedir. Çiftçiler, kuraklık dönemlerinde verim kaybını azaltmak için su kaybını en aza indiren teknolojilere acilen ihtiyaç duymaktadır. Gübreler ve bitki koruma ürünleri (BKÜ'ler) hasat verimini artırmak için çok önemlidir. Ancak, bu tarımsal girdilerin dökme yöntemiyle uygulanması, yüzeysel akış ve buharlaşma nedeniyle çevresel sızıntılara yol açabilir. Öte yandan, yavaş salım, tarımsal girdilerin verimliliğini artırabilir. Yukarıda bahsedilen zorlukların üstesinden gelmek için, su ve aktif madde salımını entegre etme kapasitesine sahip yeraltı su rezervuarları olarak süper emici polimer (SAP) nanokompozitleri öneriyoruz. SAP'lar yağış sırasında suyu emer ve kurak dönemlerde serbest bırakır. Kompozit SAP'lar tarımsal girdiler ihtiva eder, bunların yavaş salımını sağlar, şiddetli yağışlar nedeniyle akmalarını önleyebilir ve verimli bitki alımı için onları kök bölgesine daha yakın tutar. Bu çalışmada, ağırlıkça %17 mikro besin içeren gübre-SAP kompozitleri, geleneksel SAP'lara (500 g/g) kıyasla 1460-1630 g/g'lık üstün su emme kapasitelerine ulaşmıştır. Ticari SAP'lerin biyolojik olarak parçalanabilirliği çok sınırlıdır. Biyolojik olarak parçalanabilen SAP formülasyonlarının geliştirilmesi, tarım arazilerindeki plastik birikimiyle mücadele etmek için önemlidir. Literatürde, ağırlıkça %25-70 biyomateryal içeriğine sahip biyo-SAP'lar hakkında yayımlanan çalışmalar kısıtlıdır. Poliakrilat bazlı bir SAP formülasyonuna ağırlıkça %5-60 oranında karboksimetil selüloz (CMC) ekledik. Ağırlıkça %10 CMC içeren SAP ile maksimum 600 g/g su emilimi elde edilmiştir. Ağırlıkça %40'a kadar CMC ihtiva eden SAP'lar, ticari SAP'lara yakın bir su emilimi performansı sergilemiştir. Ağırlıkça %40 veya daha fazla CMC içeren SAP'lar 3 gün içinde selülaz enzimi tarafından tamamen biyolojik olarak parçalanmıştır.
Özet (Çeviri)
Globally, 80% of all farmlands is rainfed, making irregular rainfall regimes a significant threat to food security. Farmers urgently need technologies that minimize water loss to alleviate yield loss in times of drought. Fertilizers and plant protection products (PPPs) are crucial for improved yields. However, the bulk application of these agrochemicals can lead to environmental leaching due to runoff and evaporation. Sustained delivery can improve the efficiency of agrochemicals. To address the above-mentioned challenges, we propose superabsorbent polymer (SAP) nanocomposites as underground water reservoirs with the ability to integrate water and active agent delivery. SAPs absorb water during rainfall and release it during dry spells. Composite SAPs can allow sustained delivery of agrochemicals, prevent their runoff due to heavy rainfalls, and keep them closer to the root area for optimum plant uptake. In this study, fertilizer-SAP composites containing 17 wt% micronutrients have achieved superior water absorption capacities of 1460-1630 g/g, compared to 500 g/g for traditional SAPs. Commercial SAPs have very limited biodegradability. Developing biodegradable SAP formulations is important to combat plastic accumulation in agricultural lands. There is a lack of studies on bio-SAPs with 25-70 wt% biomaterial contents. We have incorporated 5-60 wt% carboxymethyl cellulose (CMC) into an otherwise polyacrylate-based SAP formulation. A maximum water absorption of 600 g/g was achieved with SAP containing 10 wt% CMC. Up to 40 wt% CMC, SAPs exhibited water absorption comparable to commercial SAPs. SAPs with 40 wt% or more CMC biodegraded completely by cellulase enzyme within 3 days.
Benzer Tezler
- Synthesis and swelling-release behavior of superabsorbent nanocomposites
Süper absorban nanokompozit hidrojellerin sentezi ve şişme-salınım performanlarının incelenmesi
YEŞİM MENCELOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
KimyaSabancı ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YUSUF ZİYA MENCELOĞLU
- Akrilik monomer esaslı nanokompozit hidrojellerin elde edilmesi ve uygulamaları
Preparation of acrylic monomer based nanocomposite hydrogels and their applications
MERT DALARAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2009
Kimya Mühendisliğiİstanbul ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SAADET K. PABUCCUĞLU
- Development of supramolecular hydrogels with adjustable viscoelastic, mechanical and self-recovering properties
Ayarlanabilir viskoelastik, mekanik ve kendi-kendini onarma özelliklerine sahip supramoleküler hidrojellerin geliştirilmesi
ESRA SU
- Ünye-bentonit/poliakrilamid (PAAM) hidrojel kompozitlerin sentezi ve karakterizasyonu
Preparation and characterization of polyacrylamide hydrogel nanocomposites with Unye-bentonite
ÖMER SUNGUR
- Yeni poliakrilik asit esaslı süperabsorbent polimer sentezi ve analitik özelliklerinin incelenmesi
Synthesis of a novel superabsorbent polymer based on polyacrylyc acid and investigation of its analytical properties
EMRE ÇELİK
Yüksek Lisans
Türkçe
2011
KimyaKaradeniz Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEVİL SAVAŞKAN YILMAZ