پولیسٹیرینایک وسیع پیمانے پر استعمال ہونے والا پولیمر ہے جس میں متعدد ایپلی کیشن فیلڈز ہیں، جیسے پیکیجنگ میٹریل، الیکٹرانک میٹریل، بلڈنگ میٹریل وغیرہ۔ پچھلی نصف صدی کے دوران، پولیسٹیرین کی ترکیب کے لیے مختلف طریقے تیار کیے گئے ہیں، اور یہ مضمون ان میں سے کئی طریقوں کو متعارف کرانے پر توجہ مرکوز کرے گا۔ پولیسٹیرین کی ترکیب عام طور پر فری ریڈیکل پولیمرائزیشن، کیشنک پولیمرائزیشن، آئن ایکسچینج وغیرہ جیسے طریقے اپناتی ہے۔ پولیسٹیرین کی ترکیب کا طریقہ درج ذیل ہے:
1. فری ریڈیکل پولیمرائزیشن کا طریقہ:
پولیسٹیرین کا فری ریڈیکل پولیمرائزیشن طریقہ سب سے زیادہ استعمال شدہ ترکیب کے طریقوں میں سے ایک ہے۔ اس طریقہ کار کا اصول یہ ہے کہ حل میں ہائیڈروجن پیرو آکسائیڈ جیسے فری ریڈیکل انیشیٹرز کو شامل کرکے اسٹائرین مونومر کا ایک آزاد ریڈیکل رد عمل پیدا کیا جائے، اور پھر آزاد ریڈیکلز مسلسل پولیمرائز کرتے ہیں، بالآخر پولی اسٹرین نامی پولیمر بناتے ہیں۔ اس عمل کے دوران، مطلوبہ پولیمرائزیشن اثر حاصل کرنے کے لیے اسٹائرین مونومر کو مناسب سالوینٹ میں تحلیل کرنا اور رد عمل کے درجہ حرارت اور وقت کو کنٹرول کرنا ضروری ہے۔ یہ اس کے اہم پیداواری طریقوں میں سے ایک ہے۔ اس طریقہ کار میں درج ذیل اقدامات شامل ہیں۔
1.1 خام مال کی تیاری:
سب سے پہلے، پولی اسٹیرین کی تیاری کے لیے درکار خام مال تیار کرنا ضروری ہے۔ فری ریڈیکل پولیمرائزیشن کے لیے، اسٹائرین کو عام طور پر مونومر کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے، اور بینزوئیل پیرو آکسائیڈ (بی پی او) کو فری ریڈیکل انیشیٹر کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے۔ بی پی او کا معیار 2 فیصد سے 3 فیصد تک ہے۔
1.2 ردعمل ٹینک کی تیاری:
پولیمرائزیشن ری ایکشن کے لیے ری ایکشن ٹینک کے استعمال کی ضرورت ہوتی ہے، اور ری ایکشن ٹینک کی تیاری کرتے وقت، ری ایکٹنٹس کی مقدار اور ری ایکشن ٹینک کی صلاحیت پر غور کرنا ضروری ہے۔ ری ایکشن ٹینک عام طور پر ایسے مواد سے بنے ہوتے ہیں جیسے سٹینلیس سٹیل، گلاس فائبر ریئنفورسڈ پلاسٹک (GRP)، یا پولی تھیلین کیمیائی رد عمل اور ہائی پریشر کی حالتوں کو برداشت کرنے کے لیے۔
1.3 رد عمل ٹینک کا قبل از علاج:
ری ایکشن ٹینک کو پہلے سے علاج کرنے کی ضرورت ہے تاکہ یہ یقینی بنایا جا سکے کہ ٹینک کے اندر کوئی دھول یا نجاست نہیں ہے، اور یہ عمل کے پیرامیٹرز کے زیادہ دباؤ کو برداشت کر سکتا ہے۔ حرارتی پٹی ٹینک کے نچلے حصے سے تقریبا 15 فیصد واقع ہے، جسے برقی طور پر گرم کیا جا سکتا ہے۔ یکساں درجہ حرارت اور ہلچل کے حالات کو برقرار رکھنے کے لیے اسٹرر کا نچلا حصہ ری ایکشن ٹینک کے نچلے حصے کے متوازی ہونا چاہیے۔
1.4 ری ایکٹنٹ فیڈ:
اسٹائرین اور بی پی او کو بجٹ کے مطابق ری ایکشن ٹینک میں داخل کیا جاتا ہے اور انہیں مقداری طور پر شامل کرنے کی ضرورت ہوتی ہے۔ ایک ہی وقت میں، ری ایکشن ٹینک میں ری ایکشن سالوینٹس کو شامل کرنے کی ضرورت ہے - ری ایکشن کی روانی کو بہتر بنانے، viscosity کو کم کرنے، اور splashes کو روکنے کے لیے۔ عام طور پر استعمال ہونے والے رد عمل کے سالوینٹس میں ایتھین، ٹولیون، یا ڈیکلورومیتھین شامل ہیں۔
1.5 رد عمل کا عمل:
رد عمل کے ٹینک کو سیل کریں اور اسے ایک خاص درجہ حرارت پر گرم کریں، عام طور پر 120 اور 150 ڈگری سیلسیس کے درمیان، ردعمل شروع کرنے کے لیے۔ رد عمل کے عمل کے دوران، بی پی او فری ریڈیکل پولیمرائزیشن کو متحرک کرتا ہے، جو چین کی نمو سے گزر سکتا ہے اور پولیمر مالیکیول بنا سکتا ہے۔ ردعمل ٹھوس سے ذیلی مائع اور پھر چپچپا پولیمر تک بڑھتا ہے۔
1.6۔ رد عمل کا اختتام:
جب ردعمل ایک خاص سطح تک پہنچ جاتا ہے، تو اسے ختم کرنے کی ضرورت ہے. عام طور پر، رد عمل کے اختتام پر، پولیمر کو پیسٹ سے ٹھوس بلاک میں تبدیل کرنے کے لیے ری ایکشن ٹینک کو ٹھنڈا کرنا ضروری ہے، اور پھر ری ایکشن ٹینک سے سفید پولی اسٹیرین بلاک کو ہٹانا ضروری ہے۔
1.7۔ ہینڈلنگ مصنوعات:
حاصل شدہ پولی اسٹیرین بلاکس کو پروسیسنگ اور تیار کرنے کی ضرورت ہے، عام طور پر پولیمر بلاکس کو ذرات میں پیس کر، مناسب پارٹیکل مورفولوجی کا انتخاب کرکے، غیر رد عمل والے مونومر اور چکنا کرنے والا تیل جیسی نجاست کو نکال کر، اور تجارتی طور پر دستیاب پولی اسٹیرین پلاسٹک حاصل کرنے کے لیے جسم کو پھیلانا۔
خلاصہ یہ کہ پولی اسٹیرین کی فری ریڈیکل پولیمرائزیشن صنعت میں وسیع پیمانے پر استعمال ہوتی ہے، اور اعلیٰ معیار کی پولیمر مصنوعات کی پیداوار کو یقینی بنانے کے لیے آپریٹنگ حالات جیسے رد عمل کا درجہ حرارت اور درست خوراک پر توجہ دینا ضروری ہے۔
2. کیشنک پولیمرائزیشن کا طریقہ:
کیشنک پولیمرائزیشن پولیسٹیرین کی ترکیب کے لئے ایک اور عام استعمال شدہ طریقہ ہے۔ اس طریقہ کو کیشنک پولیمرائزیشن کہلانے کی وجہ یہ ہے کہ یہ اسٹائرین کو پولیمرائز کرنے کے لیے مثبت چارج شدہ آئنک کمپاؤنڈ کو اتپریرک کے طور پر استعمال کرتا ہے۔ اس طریقہ کار کا فائدہ یہ ہے کہ ترکیب شدہ پولیمر میں یکساں مالیکیولر وزن اور تنگ مالیکیولر وزن کی تقسیم ہوتی ہے، اس لیے یہ اکثر اعلی مالیکیولر وزن اور تنگ مالیکیولر وزن کی تقسیم کے ساتھ precipitated پولیمر تیار کرنے کے لیے استعمال ہوتا ہے۔ یہ سب سے پہلے فری ریڈیکل پولیمرائزیشن کے ذریعے تیار کیا گیا تھا۔ پولیمر کی کارکردگی کی بڑھتی ہوئی مانگ کے ساتھ، کیشنک پولیمرائزیشن آہستہ آہستہ پولی اسٹیرین کی تیاری کے لیے ایک عام استعمال شدہ طریقہ بن گیا ہے۔ کیشنک پولیمرائزیشن اعلیٰ معیار کے پولیسٹیرین پولیمر کی تیاری کے لیے ایک قابل کنٹرول اور موثر طریقہ ہے۔ تیاری کے عمل کے دوران، پروڈکٹ کے معیار کو یقینی بنانے کے لیے رد عمل کے حالات اور monomer اضافے کی شرح جیسے پیرامیٹرز کو کنٹرول کرنا ضروری ہے۔
کیشنک پولیمرائزیشن طریقہ سے پولیسٹیرین کی تیاری کے تفصیلی اقدامات درج ذیل ہیں۔
(1) رد عمل کے نظام کی تشکیل کی تیاری:
پولیسٹیرین کی تیاری کے لیے رد عمل کا نظام عام طور پر تین اجزاء پر مشتمل ہوتا ہے: مونومر، انیشیٹر، اور حل ایجنٹ۔ مونومر عام طور پر اسٹائرین ہوتا ہے، شروع کرنے والا امونیم سلفیٹ (NH4HSO4) یا امونیم پرسلفیٹ (NH4) 2S2O8 ہو سکتا ہے، اور سالوینٹ پانی یا نامیاتی سالوینٹس (جیسے ٹولوین یا زائلین) ہو سکتا ہے۔ رد عمل کے نظام کے یکساں اختلاط کو یقینی بنانے کے لیے، عام طور پر ان اجزاء کو رد عمل سے پہلے یکساں طور پر ملانا ضروری ہوتا ہے۔
(2) رد عمل کے نظام کا قبل از علاج:
مزید ردعمل سے پہلے، ردعمل کے نظام کو پہلے سے علاج کرنا ضروری ہے. سب سے پہلے، ری ایکٹر اور روٹری ایوپوریٹر کو اچھی طرح صاف کرنا چاہیے تاکہ کسی قسم کی نجاست کی موجودگی سے بچا جا سکے۔ دوم، رد عمل کے نظام کو آکسیجن کو ہٹانے کے لیے نائٹروجن کے ساتھ فلش کرنے کی ضرورت ہے، تاکہ آکسیجن کو شروع کرنے والے کی سرگرمی میں مداخلت سے روکا جا سکے۔
(3) شروع کرنے والے کا اضافہ:
ایک بار رد عمل کا نظام تیار ہونے کے بعد، ایک ابتدائی شامل کیا جا سکتا ہے۔ امونیم سلفیٹ کے لیے، عام طور پر اسے پہلے سے پانی میں تحلیل کرنا اور پھر اسے رد عمل کے نظام میں شامل کرنا ضروری ہوتا ہے۔ امونیم پرسلفیٹ کے لیے، یہ عام طور پر پرسلفیٹ آئنوں اور امونیم آئنوں میں گل جاتا ہے، اور پھر اسے رد عمل کے نظام میں شامل کیا جاتا ہے۔
(4) monomers کا اضافہ:
جب انیشی ایٹر پہلے سے ہی رد عمل کے نظام میں موجود ہو تو، monomers کا اضافہ شروع ہو سکتا ہے۔ monomers کے اضافے کی رفتار بہت سست ہونی چاہیے، عام طور پر 2-3 گھنٹے کے وقفوں پر۔ اگر مونومر کو بہت تیزی سے شامل کیا جاتا ہے، تو یہ بے قابو پولیمرائزیشن رد عمل کا باعث بنے گا اور بالآخر مصنوعات کی ضرورت سے زیادہ پولیمرائزیشن کا باعث بنے گا، جو مصنوعات کی خصوصیات کو متاثر کر سکتا ہے۔
(5) رد عمل کی پیشرفت اور کنٹرول:
پولیمرائزیشن ری ایکشن کے دوران، عام طور پر پروڈکٹ کے معیار کو یقینی بنانے کے لیے ری ایکشن کے درجہ حرارت، مدت، اور monomer اضافے کی شرح جیسے پیرامیٹرز کو کنٹرول کرنا ضروری ہوتا ہے۔ جب امونیم سلفیٹ کو ابتدائی طور پر استعمال کیا جاتا ہے تو، رد عمل کا درجہ حرارت عام طور پر 80 سے 100 ڈگری سینٹی گریڈ تک ہوتا ہے اور یہ وقت کئی گھنٹوں تک جاری رہ سکتا ہے۔ جب امونیم پرسلفیٹ کو ایک ابتدائی کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے، تو درجہ حرارت عام طور پر 110-130 ڈگری سینٹی گریڈ کے درمیان بڑھ جاتا ہے۔
(6) مصنوعات کی علیحدگی، طہارت اور جانچ:
رد عمل مکمل ہونے کے بعد، محلول میں سالوینٹس کو روٹری ایوپوریٹر کا استعمال کرتے ہوئے ہٹایا جا سکتا ہے تاکہ قابل علاج پولیسٹیرین حاصل کیا جا سکے۔ آخر میں، مصنوعات کو تیزاب کے علاج اور چالو کاربن فلٹریشن جیسے اقدامات کے ذریعے پاک کیا جا سکتا ہے۔ الگ اور صاف شدہ مصنوعات کو ان کے معیار اور ساختی خصوصیات کا تعین کرنے کے لیے جسمانی اور کیمیائی جانچ سے گزرنا پڑتا ہے۔
3. آئن ایکسچینج کا طریقہ:
پولیسٹیرین کی ترکیب کے لیے آئن ایکسچینج کا طریقہ ایک اور عام استعمال شدہ طریقہ ہے۔ آئن ایکسچینج کے طریقہ کار میں، anionic فنکشنل گروپس کے ساتھ پولیمر کا استعمال کیشنز کو پولیسٹیرین بنانے کے لیے کیا جاتا ہے۔ پولیسٹیرین کی ترکیب کے لیے آئن ایکسچینج کا طریقہ ایک تیز، موثر، اور سرمایہ کاری مؤثر طریقہ ہے، جس نے بڑے پیمانے پر توجہ اور استعمال حاصل کیا ہے۔
پولیسٹیرین آئن ایکسچینج کا طریقہ عام طور پر استعمال ہونے والی آئن ایکسچینج تکنیک ہے جو کسی محلول سے مخصوص آئن کو ہٹانے یا اس کی افزودگی کے لیے استعمال ہوتی ہے۔ یہ طریقہ پولیمر میں آئن ایکسچینج سائٹس کے ذریعے فلٹریٹ سے آئنوں کو جذب کرکے علیحدگی اور تطہیر حاصل کرتا ہے۔ اس مضمون میں، ہم پولی اسٹیرین آئن ایکسچینج کے طریقہ کار کے اصول، عمل درآمد کے اقدامات، اور کچھ اطلاق کے طریقوں کا تفصیلی تعارف فراہم کریں گے۔
اصول:
پولی اسٹیرین آئن ایکسچینج کا طریقہ دو اصولوں پر مبنی ہے: الیکٹرو کیمیکل تھیوری اور جذب۔
الیکٹرو کیمیکل تھیوری: پولی اسٹیرین آئن ایکسچینج اجزاء میں ایکسچینج سائٹس آئنوں کی شکل میں موجود ہیں، جو آئنک چارجز لے کر آتے ہیں اور الیکٹرولائٹ میں آئنوں کی الیکٹرو سٹیٹک کشش یا پسپا ہونے کا سبب بن سکتے ہیں۔ یہ الیکٹرو اسٹاٹک تعامل ایک ہی قسم کے آئنوں کو ایک ساتھ جذب کرسکتا ہے یا ایک دوسرے کے ساتھ متعلقہ آئنوں کا تبادلہ کرسکتا ہے۔
جذب: جذب پولی اسٹیرین آئن ایکسچینج کے طریقہ کار کی بنیاد ہے۔ پولی اسٹیرین کے آئن ایکسچینج اجزاء میں بڑی تعداد میں ایکسچینج سائٹس ہیں، جو متعلقہ جسمانی اور کیمیائی جذب اثرات فراہم کر سکتی ہیں۔ متعلقہ جذب اثر کے مطابق، پولی اسٹیرین آئن ایکسچینج کے اجزاء منتخب طور پر مماثل آئنوں کو جذب کر سکتے ہیں، اس طرح علیحدگی اور افزودگی کے اثرات حاصل ہوتے ہیں۔
عمل درآمد کے اقدامات:
پولی اسٹیرین آئن ایکسچینج کے طریقہ کار کے نفاذ کے مراحل کو درج ذیل اہم مراحل میں تقسیم کیا جا سکتا ہے۔
(1) پری ٹریٹمنٹ: نئے پولی اسٹیرین آئن ایکسچینج کالم کا استعمال سے پہلے پہلے سے علاج کیا جانا چاہیے تاکہ کسی بھی معطل شدہ ٹھوس اور نجاست کو دور کیا جا سکے اور بہترین کارکردگی حاصل کی جا سکے۔ علاج سے پہلے کے طریقوں میں پانی کی دھلائی، تیزاب سے دھلائی، اور الکلی دھونا شامل ہیں۔
(2) نمونہ پری ٹریٹمنٹ: ٹھوس معطل ٹھوس اور نجاست کو دور کرنے کے لیے نمونے کے محلول کو فلٹر یا صاف کریں۔ اگر ضروری ہو تو، پی ایچ کیلیبریشن اور بفر کا اضافہ بھی کیا جا سکتا ہے۔
(3) نمونہ پروسیسنگ: نمونے کے حل کو پولی اسٹیرین آئن ایکسچینج کالم کے ذریعے کشش ثقل کے بہاؤ یا ہائی پریشر کے ذریعے پروسیس کیا جاسکتا ہے۔ پولی اسٹیرین آئن ایکسچینج کالم میں آئنوں کا محلول میں موجود آئنوں کے ساتھ تبادلہ ہوگا، اور محلول میں موجود آئنوں کو ہٹا دیا جائے گا، جبکہ ٹھوس مرحلے میں آئنوں کو افزودہ کیا جائے گا۔
(4) دھونا: علاج شدہ ٹھوس مرحلے کو ایکسچینج سائٹس کو تازہ کرنے اور اضافی آئنوں کو ہٹانے کے لئے دھونا چاہئے۔ واشنگ سلوشن کی پی ایچ ویلیو عام طور پر پولیمر آئن ایکسچینج کالمز کے لیے ڈیزائن کی گئی pH ویلیو جیسی ہوتی ہے۔
(5) ڈیسورپشن: پولیمر آئن ایکسچینج کالموں میں پہلے سے جذب ہونے والے آئنوں کو صاف کرنے کی ضرورت ہے، عام طور پر مضبوط الیکٹرولائٹ ارتکاز اور/یا زیادہ قطبی سالوینٹس کا استعمال کرتے ہوئے۔ مثال کے طور پر، مضبوط الیکٹرولائٹ محلول جیسے سوڈیم کلورائد محلول اور امونیم کلورائد محلول کو ڈیسورپشن آپریشنز کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔
(6) تخلیق نو: پولی اسٹیرین آئن ایکسچینج کالمز کی تخلیق نو کا انحصار استعمال شدہ تبادلے کے مواد کی قسم پر ہوتا ہے اور عام طور پر علاج کے کئی مختلف طریقوں سے حاصل کیا جا سکتا ہے۔ مثال کے طور پر، ایسے آئن ایکسچینج کالموں کی جذب کرنے کی صلاحیت کو بحال کرنے کے لیے علاج کے لیے ہائی ارتکاز والے تیزاب یا الکلائن محلول استعمال کیے جا سکتے ہیں۔ بلاشبہ، ٹھوس مواد کو پہنچنے والے نقصان سے بچنے کے لیے مضبوط محرک کیمیکلز کا استعمال نہیں کرنا چاہیے۔
درخواست کا طریقہ:
پولی اسٹیرین آئن ایکسچینج کا طریقہ ماحولیات، حیاتیات اور دواسازی کے شعبوں میں وسیع پیمانے پر استعمال ہوتا ہے۔ مثال کے طور پر، یہ خالص یا مخلوط آئنوں کی علیحدگی اور تطہیر کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے، ٹھیک بایو سیپریشن اور پیوریفیکیشن، اور دواسازی کی صنعت میں تیاری صاف کرنے کے لیے۔ مخصوص درخواست کے دائرہ کار میں شامل ہیں:
(1) آئنوں کی علیحدگی اور افزودگی
(2) جین یا پروٹین کو ہٹانا یا افزودہ کرنا
(3) Ionic پولیمر کو الگ کرنا
(4) حل میں ترمیم اور فارمولیشنز کے استحکام کو بہتر بنانا
(5) صنعتی عمل کے پانی کے علاج کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔
خلاصہ یہ کہ پولی اسٹیرین آئن ایکسچینج کا طریقہ ایک اہم ٹیکنالوجی ہے جو بڑے پیمانے پر لیبارٹریوں اور صنعتی مقامات میں استعمال ہوتی ہے۔ ہم نے پہلے ہی اس طریقہ کار کے نفاذ کے مراحل کو تفصیل سے متعارف کرایا ہے۔ ہم امید کرتے ہیں کہ یہ مضمون قارئین کو گہری سمجھ اور رہنمائی فراہم کرے گا، اور پولی اسٹیرین آئن ایکسچینج ٹیکنالوجی کی ترقی اور اطلاق کو مزید فروغ دے گا۔
مندرجہ بالا پولیسٹیرین کے لئے اہم ترکیب کا طریقہ ہے. ان طریقوں کے اسی طرح کے فائدے اور نقصانات ہیں، اور استعمال کرنے کے لیے مخصوص طریقہ کا انتخاب اصل درخواست کی ضروریات کی بنیاد پر کیا جانا چاہیے۔