Effect of Soluble Salts and Their Concentrations on Water Absorption of Polyacrylamide Hydrogel

This research was conducted to determine the amount of water absorbed by a polyacrylamide hydrogel such as Stocksorb C (STSB), effect of salts on inhibition in hydration of STSB, and the hydrogel effects on changes of nutrient concentration in external solution. Absorption of deionized water by STSB reached a maximum of 180 $mL{\cdot}g^{-1}$. Monovalent soluble salts such as $KH_2PO_4,\;KNO_3$, and $(NH_4)_2SO_4$ reduced absorption of the hydrogel, but the degrees of inhibition in absorption were similar in three kinds of salts. Twenty milliequivalents per liter of $Ca_{2+}\;or\;Mg_{2+}$ reduced water absorption of STSB to $14\%$ compared to those of deionized water. Solution absorption was consistently lower in the presence of divalent cations than in the presence of the monovalent cations. But the absorption was unaffected by the uncharged salt such as urea in all concentrations tested. The final $K^+\;and\;NH_4^+-N$ concentrations of the solution remaining after absorption by STSB was higher than those of the initial solution. The soaking of STSB to full strength of Hoagland solution resulted in increase of $NO_3^--N,\;H_2PO_4^-\;and\;SO_4^{2-}$ concentrations in external solution compared to initial solution, reaching 5,300, 250 and 1,500 $mL{\cdot}g^{-1}$, respectively, at 24 hrs after soaking.

무기염의 종류 및 농도가 Polyacrylamide 고흡수성 수지의 수분 흡수에 미치는 영향

본 연구는 상토의 보수성 증가를 위하여 혼합되는 acrylamide 계통 고흡수성 수지인 Stocksorb C(STSB)의 수분 흡수 특성, 수분 흡수에 영향을 미치는 각종 무기염의 종류 및 농도, STSB가 침지된 외부용액속의 무기염 농도 변화를 구명하고자 수행하였다. STSB의 수분 흡수량은 증류수에 침지한 경우 약 180 $mL{\cdot}g^{-1}$였다. 1가의 양이온을 포함한 염인 $KH_2PO_4,\;KNO_3$ 또는 $(NH_4)_2SO_4$를 용해시킨 용액의 농도가 높아질수록 흡수량이 저하되었으나 세 종류 양이온의 종류에 따른 차이는 크지 않았다. $Ca(NO_3)_2{\cdot}4H_2O$ 다양한 농도로 용해시킨 용액 속에 STSB를 침지시킨 경우 수분흡수능 저하가 심하여 20 $meq{\cdot}L^{-1}Ca(NO_3)_2{\cdot}4H_2O$ 용액에서 약 25 $mL{\cdot}g^{-1}$ 수분을 흡수하였다. $Mg(NO_3)_2{\cdot}6H_2O$나 $MgSO_4{\cdot}7H_2O$를 용해시킨 용액의 농도가 높아질수록 수분 흡수량이 심하게 저하하였고, 1가의 양이온이 포함된 염을 용해시킨 용액에서보다 그 정도가 심하였다. 그러나 요소의 농도를 증가시킨 용액에서의 수분 흡수량은 저하되지 않았다. 침지전 Hoagland용액의 농도가 높거나, 침지시간이 길어질수록 STSB를 침지시킨 용액에서의 $K^+$및 $NH_4^+-N$의 농도가 점차 높아졌다. Hoagland 용액의 희석배수와 무관하게 침지시간이 길어질수록 외부용액의 $NO_3^--N,\;H_2PO_4^-$ 및 $SO_4^{-2}$ 농도가 약간 상승하였고, 24시간 경과 후 각각 5,300, 250 및 1,500 $mg{\cdot}L^{-1}$ 농도로 분석되었다.