Investigação do processo de absorção de água de hidrogéis de polissacarídeo: efeito da carga iônica, presença de sais, concentrações de monômero e polissacarídeo

Abstract

Neste trabalho foi reportada a caracterização de hidrogéis constituídos por metilcelulose (MC) e poliacrilamida (PAAm) preparados pelo processo de reticulação cruzada. As propriedades espectroscópicas e morfológicas foram investigadas por espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier e microscopia eletrônica de varredura, respectivamente. O efeito da carga iônica, presença de sais, concentrações de monômero AAm e polissacarídeo MC na absorção de água e nas propriedades cinéticas dos hidrogéis foi detalhadamente investigado. Os resultados indicaram que o decréscimo da concentração de MC ou aumento da concentração de AAm, carga iônica do contra-íon do sal de cloreto e a presença de fertilizante no meio externo de intumescimento provocaram diminuição significativa na absorção de água dos hidrogéis. O mecanismo de absorção de água dos hidrogéis de PAAm-MC em água seguiu o modelo de difusão Fickiana; já o mecanismo dos hidrogéis intumescidos em sais (cloreto ou fertilizante) seguiu o modelo de transporte anômalo. Pela alta e rápida absorção de água, as matrizes porosas e tridimensionais compostas por PAAm e MC podem em potencial ser aplicadas na agricultura como veículos carreadores.

This work reported the characterization of hydrogels constituted by methylcellulose (MC) entrapped in polyacrylamide (PAAm) network prepared by cross-linking polymerization (gelling process). Spectroscopic and morphologic properties were investigated using Fourier transform infrared spectroscopy and scanning electron microscopy, respectively. Effects of AAm, MC contents, ionic charge of salt counter-ions (NaCl, KCl, NH4Cl, CaCl2, MnCl2, MgCl2, and AlCl3), and fertilizers [(NH4)2SO4 and KH2PO4] on kinetic and hydrophilic (swelling degree) properties were investigated in detail. By decreasing the MC content or by increasing acrylamide content, there was a pronounced decrease in water uptake by the hydrogels. The increase in counter-ion X-Cl salt and the presence of fertilizer on the external swelling medium also provoked a decrease in water uptake. The water uptake mechanism of PAAm-MC hydrogels swollen in water followed the Fickian diffusion, while the mechanisms of hydrogels swollen in salt or fertilizer aqueous media followed the anomalous transport process. With their fast and high water absorption, the porous, three-dimensional matrices containing PAAm and MC are promising for agriculture as carrier vehicles.