การพัฒนาวัสดุเชิงประกอบไฮโดรเจลของเซลลูโลสที่เตรียมจากชานอ้อยสำหรับการวิเคราะห์ทางด้านอาหารและสิ่งแวดล้อม

การวิจัยของขอบเขตแรกประสบความสำเร็จในการสกัดเส้นใยเซลลูโลสและทำให้บริสุทธิ์จากชานอ้อยโดยใช้กระบวนการบำบัดด้วยด่างและการฟอกขาว เส้นใยเซลลูโลสถูกใช้เพื่อเป็นส่วนเสริมแรงในวัสดุเชิงประกอบของพอลิไวนิลแอลกอฮอล์ (PVA) และพอลิเอทิลีนไกลคอลไดอะคริ-เลต (PEGDA) ซึ่งอัตราส่วนน้ำหนักของเซลลูโลส กับ PVA อยู่ที่ 1:1 ผ่านกระบวนการขึ้นรูปให้เป็นไฮโดรเจลโดยใช้เทคนิคการฉายรังสีแกมมาที่มีปริมาณรังสีตั้งแต่ 10 ถึง 50 kGy การมีอยู่ของการสั่นแบบยืดหดของหมู่ C-H การสั่นแบบยืดหดของหมู่ OH และการสั่นแบบยืดหดของหมู่ C=O ถูกสังเกตพบในการวิเคราะห์ FTIR และสังเกตเห็นความเข้มของการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์น้อยลง ซึ่งบ่งชี้ว่าเซลลูโลสถูกฝังอยู่ในเมทริกซ์ผสมของพอลิเมอร์ วัสดุเชิงประกอบไฮโดรเจลมีความเสถียรทางความ-ร้อนที่ 200 องศาเซลเซียส และรับกำลังแรงอัดได้ในช่วง 10-25 MPa เมื่อใช้ปริมาณรังสีต่ำ สัดส่วนความเป็นเจลจะน้อย ในขณะที่พฤติกรรมการบวมและความพรุนค่อนข้างสูง พบสัดส่วนความเป็นเจลทั้งหมดอยู่ที่ 85-90% พฤติกรรมการบวมอยู่ที่ 100-300% และความพรุนอยู่ที่ 95-97% คุณสมบัติทางสัณฐานวิทยาปรากฏเป็นโครงข่ายที่มีรูพรุน บทบาทของเมทิลเรด (MR) ถูกใช้เป็นตัวบ่งชี้ในการทำปฏิกิริยากับก๊าซระเหยที่เปลี่ยนสีได้ สีเมทิลเรดเปลี่ยนจากแดงเป็นเหลืองตามเวลาที่เพิ่มขึ้น สังเกตจุดสูงสุดที่ 425 นาโนเมตรและ 525 นาโนเมตรเนื่องจากมีสีเหลืองและสีแดงตามลำดับ การทดสอบเบื้องต้นของวัสดุเชิงประกอบไฮโดรเจลสำหรับเป็นเซ็นเซอร์เปลี่ยนสีได้นำไปทดสอบความสุกของทุเรียน พบว่าวัสดุเชิงประกอบไฮโดรเจลที่เตรียมโดยเทคนิคการฉายรังสีแกมมาถือเป็นวัสดุที่ดีเยี่ยมสำหรับการทำนายทางประสาทสัมผัสของอาหารในขอบเขตถัดมา ผู้วิจัยเห็นถึงปัญหาการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศและมลพิษจากสารปรอทในแหล่งน้ำที่ส่งผลให้ขาดแคลนน้ำเพื่อการบริโภคและเป็นอันตรายต่อสุขภาพของมนุษย์ ซึ่งเป็นปัญหาสำคัญต่อความมั่นคงทางอาหาร กระบวนการฉายรังสีแกมมาจึงถูกนำมาใช้ในการสังเคราะห์วัสดุเชิงประกอบไฮโดรเจลเพื่อดูดซับไอออนของ Hg2+ จากสารละลายที่เป็นน้ำ มีการศึกษาคุณลักษณะและคุณสมบัติของวัสดุเชิงประกอบไฮโดรเจล PEG/AAc/cellulose ที่ปริมาณเซลลูโลสต่างกันตั้งแต่ 0-10 % โดยน้ำหนัก จากการวิเคราะห์หลายอย่าง เช่น FTIR TGA SEM สัดส่วนความ-เป็นเจล ความพรุน และพฤติกรรมการบวม สามารถกำหนดได้ว่าวัสดุเชิงประกอบไฮโดรเจลที่มีปริมาณเซลลูโลส 10 % โดยน้ำหนักมีความเหมาะสมที่สุด หลังจากนั้น วัสดุเชิงประกอบไฮโดรเจลถูกดัดแปลงด้วย PEI เพื่อเพิ่มหมู่เอมีนบนพื้นผิว ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการดูดซับไอออนของ Hg2+ FTIR ถูกนำมาใช้เพื่อประเมินการมีอยู่ของการสั่นแบบยืดของ NH ที่ pH เป็นกลาง ถูกกำหนดให้เป็นบริเวณที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการดูดซับ ประสิทธิภาพและความสามารถในการดูดซับ Hg2+ อยู่ที่ 55.17% และ 82.94 มก./กรัม ใน 24 ชั่วโมง ตามลำดับ สิ่งนี้เกี่ยวข้องกับแบบจำลองจลนศาสตร์อันดับสองหลอก เนื่องจาก R2 0.9941 บ่งบอกถึงกระบวนการดูดซับสารเคมี ได้รับ R2 ที่ 0.9095 สำหรับไอโซเทอร์มของแลงมัวร์ ซึ่งบ่งชี้ถึงการดูดซับแบบชั้นเดียวบนพื้นผิวของคอมโพสิตไฮโดรเจล นอกจากนี้ การวิเคราะห์ EDX ยืนยันว่ามีการมีอยู่ของ Hg บนพื้นผิวคอมโพสิตไฮโดรเจล มีข้อน่าสังเกตว่าการแทรกเซลลูโลสบริสุทธิ์จากชานอ้อยลงในไฮโดรเจลคอมโพสิตสำเร็จด้วยเทคนิคการฉายรังสีแกมมา ถือเป็นแนวทางที่ดีเยี่ยมในการดูดซับไอออนของปรอทและเพิ่มความมั่นคงทางอาหาร