কার্বক্সিমিথাইল সেলুলোজ প্রস্তুতি

কার্বক্সিমিথাইল সেলুলোজ (সিএমসি)সেলুলোজ থেকে প্রাপ্ত একটি বহুমুখী জল-দ্রবণীয় পলিমার, যা উদ্ভিদ কোষের দেয়ালে পাওয়া একটি প্রাকৃতিক পলিস্যাকারাইড। সিএমসি খাদ্য, ফার্মাসিউটিক্যালস, প্রসাধনী, টেক্সটাইল, কাগজ এবং আরও অনেক কিছু সহ বিভিন্ন শিল্পে ব্যাপক অ্যাপ্লিকেশন খুঁজে পায় যার অনন্য বৈশিষ্ট্য যেমন ঘন করা, স্থিতিশীল করা, বাঁধাই করা, ফিল্ম তৈরি করা এবং জল ধরে রাখা। CMC-এর প্রস্তুতিতে প্রাকৃতিক উৎস থেকে সেলুলোজ নিষ্কাশন থেকে শুরু করে কার্বোক্সিমিথাইল গোষ্ঠীগুলিকে প্রবর্তন করার জন্য এর পরিবর্তনের মাধ্যমে বিভিন্ন ধাপ জড়িত।

1. সেলুলোজ নিষ্কাশন:
সিএমসি তৈরির প্রথম ধাপ হল প্রাকৃতিক উৎস থেকে সেলুলোজ নিষ্কাশন যেমন কাঠের সজ্জা, তুলার লিন্টার বা অন্যান্য উদ্ভিদের তন্তু। সেলুলোজ সাধারণত পাল্পিং, ব্লিচিং এবং পরিশোধন সহ একাধিক প্রক্রিয়ার মাধ্যমে প্রাপ্ত হয়। উদাহরণস্বরূপ, কাঠের সজ্জা যান্ত্রিক বা রাসায়নিক পাল্পিং প্রক্রিয়া দ্বারা প্রাপ্ত করা যেতে পারে এবং তারপরে ক্লোরিন বা হাইড্রোজেন পারক্সাইড দিয়ে ব্লিচিং করে অমেধ্য এবং লিগনিন অপসারণ করা যায়।

2. সেলুলোজ সক্রিয়করণ:
একবার সেলুলোজ নিষ্কাশন করা হলে, কার্বক্সিমিথাইল গ্রুপগুলির প্রবর্তনের সুবিধার্থে এটি সক্রিয় করা প্রয়োজন। সক্রিয়করণ সাধারণত তাপমাত্রা এবং চাপের নিয়ন্ত্রিত পরিস্থিতিতে সোডিয়াম হাইড্রোক্সাইড (NaOH) বা সোডিয়াম কার্বনেট (Na2CO3) এর মতো ক্ষার দিয়ে সেলুলোজের চিকিত্সার মাধ্যমে অর্জন করা হয়। ক্ষার চিকিত্সা সেলুলোজ ফাইবারগুলিকে স্ফীত করে এবং ইন্ট্রা এবং আন্তঃআণবিক হাইড্রোজেন বন্ধন ভেঙে তাদের প্রতিক্রিয়া বাড়ায়।

3. কার্বক্সিমিথিলেশন প্রতিক্রিয়া:
সক্রিয় সেলুলোজ তারপরে কার্বক্সিমিথিলেশন প্রতিক্রিয়ার শিকার হয় যেখানে কার্বক্সিমিথাইল গ্রুপগুলি (-CH2COOH) সেলুলোজ চেইনের হাইড্রক্সিল গ্রুপগুলিতে প্রবর্তিত হয়। সোডিয়াম হাইড্রোক্সাইড (NaOH) এর মতো ক্ষারীয় অনুঘটকের উপস্থিতিতে সোডিয়াম মনোক্লোরোসেটেট (SMCA) এর সাথে সক্রিয় সেলুলোজ বিক্রিয়া করে এই প্রতিক্রিয়াটি সাধারণত সম্পন্ন করা হয়। প্রতিক্রিয়াটি নিম্নরূপ উপস্থাপন করা যেতে পারে:

সেলুলোজ + ক্লোরোএসেটিক অ্যাসিড → কার্বক্সিমিথাইল সেলুলোজ + NaCl

তাপমাত্রা, প্রতিক্রিয়ার সময়, বিকারকগুলির ঘনত্ব এবং pH সহ প্রতিক্রিয়া অবস্থাগুলি উচ্চ ফলন এবং প্রতিস্থাপনের পছন্দসই ডিগ্রি (DS) নিশ্চিত করতে সাবধানে নিয়ন্ত্রিত হয় যা সেলুলোজ চেইনের প্রতি গ্লুকোজ ইউনিটে প্রবর্তিত কার্বক্সিমিথাইল গ্রুপের গড় সংখ্যাকে বোঝায়।

4. নিরপেক্ষকরণ এবং ওয়াশিং:
কার্বক্সিমিথিলেশন বিক্রিয়ার পরে, ফলে কার্বক্সিমিথাইল সেলুলোজ অতিরিক্ত ক্ষার এবং অপ্রতিক্রিয়াহীন ক্লোরোএসেটিক অ্যাসিড অপসারণ করতে নিরপেক্ষ হয়। এটি সাধারণত পণ্যটিকে জল দিয়ে বা একটি পাতলা অ্যাসিড দ্রবণ দিয়ে ধুয়ে এবং প্রতিক্রিয়া মিশ্রণ থেকে কঠিন CMC আলাদা করার জন্য পরিস্রাবণের মাধ্যমে অর্জন করা হয়।

5. পরিশোধন:
বিশুদ্ধ CMC তারপরে লবণ, অপ্রতিক্রিয়াহীন বিকারক এবং উপজাতের মতো অমেধ্য অপসারণের জন্য একাধিকবার জল দিয়ে ধুয়ে ফেলা হয়। পরিস্রাবণ বা সেন্ট্রিফিউগেশন ব্যবহার করা যেতে পারে ধোয়ার জল থেকে বিশুদ্ধ CMC আলাদা করার জন্য।

6. শুকানো:
অবশেষে, শুদ্ধ কার্বক্সিমিথাইল সেলুলোজ অবশিষ্ট আর্দ্রতা অপসারণ এবং একটি শুকনো পাউডার বা দানা আকারে পছন্দসই পণ্য প্রাপ্ত করার জন্য শুকানো হয়। চূড়ান্ত পণ্যের পছন্দসই বৈশিষ্ট্যের উপর নির্ভর করে বায়ু শুকানো, ভ্যাকুয়াম শুকানোর বা স্প্রে শুকানোর মতো বিভিন্ন পদ্ধতি ব্যবহার করে শুকানোর কাজটি সম্পন্ন করা যেতে পারে।

7. চরিত্রায়ন এবং গুণমান নিয়ন্ত্রণ:
শুকনোসিএমসিপণ্যটির রাসায়নিক গঠন, প্রতিস্থাপনের মাত্রা, আণবিক ওজন এবং বিশুদ্ধতা নিশ্চিত করার জন্য ফুরিয়ার ট্রান্সফর্ম ইনফ্রারেড স্পেকট্রোস্কোপি (FTIR), নিউক্লিয়ার ম্যাগনেটিক রেজোন্যান্স (NMR) এবং সান্দ্রতা পরিমাপের মতো বিভিন্ন চরিত্রায়ন কৌশলের অধীন। পণ্যটি তার উদ্দিষ্ট অ্যাপ্লিকেশনের জন্য প্রয়োজনীয় স্পেসিফিকেশন পূরণ করে তা নিশ্চিত করার জন্য গুণমান নিয়ন্ত্রণ পরীক্ষাও করা হয়।

কার্বক্সিমিথাইল সেলুলোজ তৈরিতে প্রাকৃতিক উত্স থেকে সেলুলোজ নিষ্কাশন, সক্রিয়করণ, কার্বক্সিমিথিলেশন বিক্রিয়া, নিরপেক্ষকরণ, পরিশোধন, শুকানো এবং চরিত্রায়ন সহ বেশ কয়েকটি ধাপ জড়িত। প্রতিটি ধাপে উচ্চ ফলন, প্রতিস্থাপনের পছন্দসই ডিগ্রি এবং চূড়ান্ত পণ্যের গুণমান অর্জনের জন্য প্রতিক্রিয়া পরিস্থিতি এবং পরামিতিগুলির যত্নশীল নিয়ন্ত্রণ প্রয়োজন। সিএমসি একটি বহুল ব্যবহৃত পলিমার যার অনন্য বৈশিষ্ট্য এবং বহুমুখীতার কারণে বিভিন্ন অ্যাপ্লিকেশন রয়েছে।