Ang cellulose usa ka komplikado nga polysaccharide nga gilangkuban sa daghang mga yunit sa glucose nga konektado sa β-1,4-glycosidic bond. Kini ang nag-unang bahin sa mga bungbong sa selula sa tanum ug naghatag sa mga bungbong sa selula sa tanum nga lig-on nga suporta sa istruktura ug kalig-on. Tungod sa taas nga cellulose molecular chain ug taas nga crystallinity, kini adunay lig-on nga kalig-on ug dili matunaw.
(1) Mga kabtangan sa selulusa ug kalisud sa pagtunaw
Ang cellulose adunay mga mosunod nga mga kabtangan nga nagpalisud sa pagtunaw:
Taas nga pagkakristal: Ang mga kadena sa molekula sa selulusa nagporma og hugot nga istruktura sa lattice pinaagi sa hydrogen bond ug mga pwersa sa van der Waals.
Taas nga lebel sa polymerization: Ang lebel sa polymerization (ie ang gitas-on sa molekular nga kadena) sa cellulose taas, kasagaran gikan sa gatusan ngadto sa liboan nga mga yunit sa glucose, nga nagdugang sa kalig-on sa molekula.
Hydrogen bond network: Ang hydrogen bond kay kaylap nga anaa sa taliwala ug sulod sa cellulose molecular chain, nga nagpalisud sa paglaglag ug pagtunaw sa mga general solvents.
(2) Mga reagents nga nagtunaw sa selulusa
Sa pagkakaron, ang nahibal-an nga mga reagents nga epektibo nga matunaw ang selulusa nag-una naglakip sa mga musunud nga kategorya:
1. Ionic nga mga Liquid
Ang mga ionic nga likido mao ang mga likido nga gilangkuban sa mga organikong kasyon ug organiko o dili organikong mga anion, kasagaran nga adunay gamay nga volatility, taas nga kalig-on sa thermal ug taas nga pagka-adjust. Ang ubang mga ionic nga likido makatunaw sa selulusa, ug ang nag-unang mekanismo mao ang pagbungkag sa hydrogen bonds tali sa cellulose molecular chain. Ang kasagarang ionic nga mga likido nga nagtunaw sa selulusa naglakip sa:
1-Butyl-3-methylimidazolium chloride ([BMIM]Cl): Kini nga ionic nga likido motunaw sa cellulose pinaagi sa pagpakig-uban sa hydrogen bonds sa cellulose pinaagi sa hydrogen bond acceptors.
1-Ethyl-3-methylimidazolium acetate ([EMIM][Ac]): Kini nga ionic nga likido makatunaw sa taas nga konsentrasyon sa cellulose ubos sa medyo malumo nga mga kondisyon.
2. Amine oxidant nga solusyon
Amine oxidant nga solusyon sama sa usa ka sinagol nga solusyon sa diethylamine (DEA) ug tumbaga chloride gitawag nga [Cu(II)-ammonium solution], nga usa ka lig-on nga solvent system nga maka-dissolve sa cellulose. Giguba niini ang kristal nga istruktura sa cellulose pinaagi sa oksihenasyon ug hydrogen bonding, nga naghimo sa cellulose nga molekular nga kadena nga mas hinay ug mas matunaw.
3. Lithium chloride-dimethylacetamide (LiCl-DMAc) nga sistema
Ang LiCl-DMAc (lithium chloride-dimethylacetamide) nga sistema usa sa mga klasiko nga pamaagi sa pagtunaw sa cellulose. Ang LiCl makahimo og usa ka kompetisyon alang sa hydrogen bonds, sa ingon makaguba sa hydrogen bond network tali sa mga molekula sa selulusa, samtang ang DMAc isip usa ka solvent maka-interact og maayo sa cellulose molecular chain.
4. Hydrochloric acid/zinc chloride solution
Ang hydrochloric acid/zinc chloride solution usa ka sayo nga nadiskobrehan nga reagent nga makatunaw sa cellulose. Mahimong matunaw niini ang selulusa pinaagi sa pagporma sa usa ka epekto sa koordinasyon tali sa zinc chloride ug cellulose nga mga kadena sa molekula, ug ang hydrochloric acid nga nagguba sa hydrogen bond tali sa mga molekula sa selulusa. Bisan pa, kini nga solusyon labi ka makadaot sa mga kagamitan ug limitado sa praktikal nga mga aplikasyon.
5. Fibrinolytic nga mga enzyme
Ang mga fibrinolytic nga enzyme (sama sa mga cellulase) nagtunaw sa selulusa pinaagi sa pag-catalyze sa pagkadunot sa cellulose ngadto sa mas gagmay nga mga oligosaccharides ug monosaccharides. Kini nga pamaagi adunay usa ka halapad nga aplikasyon sa natad sa biodegradation ug biomass conversion, bisan kung ang proseso sa pagtunaw niini dili hingpit nga pagkatunaw sa kemikal, apan nakuha pinaagi sa biocatalysis.
(3) Mekanismo sa cellulose dissolution
Ang lain-laing mga reagents adunay lain-laing mga mekanismo sa pagtunaw sa cellulose, apan sa kinatibuk-an sila mahimong ikapasangil sa duha ka nag-unang mekanismo:
Pagkaguba sa hydrogen bonds: Pagguba sa hydrogen bonds tali sa cellulose molecular chain pinaagi sa kompetisyon nga hydrogen bond formation o ionic interaction, nga naghimo niini nga matunaw.
Pagrelaks sa kadena sa molekula: Pagdugang sa kalumo sa mga kadena sa molekula sa selulusa ug pagkunhod sa pagkakristal sa mga kadena sa molekula pinaagi sa pisikal o kemikal nga paagi, aron kini matunaw sa mga solvent.
(4) Praktikal nga paggamit sa cellulose dissolution
Ang pagtunaw sa cellulose adunay hinungdanon nga aplikasyon sa daghang natad:
Pag-andam sa cellulose derivatives: Human sa dissolving cellulose, kini mahimong dugang nga kemikal nga giusab sa pag-andam sa cellulose ethers, cellulose esters ug uban pang mga derivatives, nga kaylap nga gigamit sa pagkaon, tambal, coatings ug uban pang mga kaumahan.
Cellulose-based nga mga materyales: Ang paggamit sa dissolved cellulose, cellulose nanofibers, cellulose membranes ug uban pang mga materyales mahimong maandam. Kini nga mga materyales adunay maayo nga mekanikal nga mga kabtangan ug biocompatibility.
Enerhiya sa biomass: Pinaagi sa pagtunaw ug pagpaubos sa selulusa, mahimo kini nga mabag-o nga asukal alang sa paghimo sa biofuels sama sa bioethanol, nga makatabang aron makab-ot ang pag-uswag ug paggamit sa nabag-o nga enerhiya.
Ang pagtunaw sa cellulose usa ka komplikado nga proseso nga naglambigit sa daghang mga kemikal ug pisikal nga mekanismo. Ang mga ionic nga likido, mga solusyon sa amino oxidant, mga sistema sa LiCl-DMAc, mga solusyon sa hydrochloric acid/zinc chloride ug mga cellolytic nga enzyme sa pagkakaron nailhan nga epektibo nga mga ahente sa pagtunaw sa cellulose. Ang matag ahente adunay kaugalingon nga talagsaon nga mekanismo sa pagtunaw ug natad sa aplikasyon. Uban sa lawom nga pagtuon sa mekanismo sa pagtunaw sa selulusa, gituohan nga ang labi ka episyente ug mahigalaon nga mga pamaagi sa pagtunaw sa kalikopan maugmad, nga maghatag daghang mga posibilidad alang sa paggamit ug pagpauswag sa selulusa.
Oras sa pag-post: Hul-09-2024