કાર્બોક્સિમિથિલ સેલ્યુલોઝની તૈયારી

કાર્બોક્સિમિથિલ સેલ્યુલોઝ (CMC)સેલ્યુલોઝમાંથી મેળવેલ બહુમુખી જળ-દ્રાવ્ય પોલિમર છે, જે છોડની કોષની દિવાલોમાં જોવા મળતું કુદરતી પોલિસેકરાઇડ છે. CMC વિવિધ ઉદ્યોગોમાં વ્યાપક એપ્લિકેશનો શોધે છે જેમાં ખોરાક, ફાર્માસ્યુટિકલ્સ, સૌંદર્ય પ્રસાધનો, કાપડ, કાગળ અને અન્ય ઘણા બધા તેના વિશિષ્ટ ગુણધર્મો જેમ કે જાડું થવું, સ્થિર કરવું, બંધનકર્તા, ફિલ્મ બનાવવું અને પાણીની જાળવણી છે. CMC ની તૈયારીમાં કુદરતી સ્ત્રોતોમાંથી સેલ્યુલોઝના નિષ્કર્ષણથી શરૂ કરીને કાર્બોક્સિમિથિલ જૂથો દાખલ કરવા માટે તેમાં ફેરફાર કરીને કેટલાક પગલાંનો સમાવેશ થાય છે.

1. સેલ્યુલોઝનું નિષ્કર્ષણ:
સીએમસીની તૈયારીમાં પ્રથમ પગલું એ કુદરતી સ્ત્રોતોમાંથી સેલ્યુલોઝનું નિષ્કર્ષણ છે જેમ કે લાકડાના પલ્પ, કોટન લિન્ટર્સ અથવા અન્ય છોડના રેસા. સેલ્યુલોઝ સામાન્ય રીતે પલ્પિંગ, બ્લીચિંગ અને શુદ્ધિકરણ સહિતની પ્રક્રિયાઓની શ્રેણી દ્વારા મેળવવામાં આવે છે. ઉદાહરણ તરીકે, લાકડાના પલ્પને યાંત્રિક અથવા રાસાયણિક પલ્પિંગ પ્રક્રિયાઓ દ્વારા મેળવી શકાય છે, ત્યારબાદ અશુદ્ધિઓ અને લિગ્નિનને દૂર કરવા માટે ક્લોરિન અથવા હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડ સાથે બ્લીચિંગ કરવામાં આવે છે.

2. સેલ્યુલોઝનું સક્રિયકરણ:
એકવાર સેલ્યુલોઝ કાઢવામાં આવે તે પછી, તેને કાર્બોક્સિમિથિલ જૂથોની રજૂઆતની સુવિધા માટે સક્રિય કરવાની જરૂર છે. સક્રિયકરણ સામાન્ય રીતે તાપમાન અને દબાણની નિયંત્રિત સ્થિતિમાં સોડિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ (NaOH) અથવા સોડિયમ કાર્બોનેટ (Na2CO3) જેવા આલ્કલી સાથે સેલ્યુલોઝની સારવાર દ્વારા પ્રાપ્ત થાય છે. આલ્કલી ટ્રીટમેન્ટ સેલ્યુલોઝ રેસાને ફૂલે છે અને ઇન્ટ્રા અને ઇન્ટરમોલેક્યુલર હાઇડ્રોજન બોન્ડને તોડીને તેમની પ્રતિક્રિયાશીલતામાં વધારો કરે છે.

3. કાર્બોક્સિમિથિલેશન પ્રતિક્રિયા:
સક્રિય સેલ્યુલોઝ પછી કાર્બોક્સિમિથિલેશન પ્રતિક્રિયાને આધિન થાય છે જ્યાં કાર્બોક્સિમિથિલ જૂથો (-CH2COOH) સેલ્યુલોઝ સાંકળોના હાઇડ્રોક્સિલ જૂથો પર દાખલ થાય છે. આ પ્રતિક્રિયા સામાન્ય રીતે સોડિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ (NaOH) જેવા આલ્કલાઇન ઉત્પ્રેરકની હાજરીમાં સોડિયમ મોનોક્લોરોએસેટેટ (SMCA) સાથે સક્રિય સેલ્યુલોઝ પર પ્રતિક્રિયા કરીને હાથ ધરવામાં આવે છે. પ્રતિક્રિયા નીચે પ્રમાણે રજૂ કરી શકાય છે:

સેલ્યુલોઝ + ક્લોરોએસેટિક એસિડ → કાર્બોક્સિમિથિલ સેલ્યુલોઝ + NaCl

તાપમાન, પ્રતિક્રિયા સમય, રીએજન્ટની સાંદ્રતા અને pH સહિતની પ્રતિક્રિયાની સ્થિતિઓ ઉચ્ચ ઉપજ અને ઇચ્છિત ડિગ્રીની અવેજીની ખાતરી કરવા માટે કાળજીપૂર્વક નિયંત્રિત કરવામાં આવે છે (DS) જે સેલ્યુલોઝ સાંકળના ગ્લુકોઝ એકમ દીઠ રજૂ કરાયેલા કાર્બોક્સિમિથિલ જૂથોની સરેરાશ સંખ્યાનો સંદર્ભ આપે છે.

4. નિષ્ક્રિયકરણ અને ધોવા:
કાર્બોક્સિમેથિલેશન પ્રતિક્રિયા પછી, પરિણામી કાર્બોક્સિમિથિલ સેલ્યુલોઝને વધારાની આલ્કલી અને બિનપ્રક્રિયા વિનાના ક્લોરોએસેટિક એસિડને દૂર કરવા માટે તટસ્થ કરવામાં આવે છે. આ સામાન્ય રીતે ઉત્પાદનને પાણીથી અથવા પાતળું એસિડ સોલ્યુશન દ્વારા ધોવાથી પ્રાપ્ત થાય છે અને ત્યારબાદ ફિલ્ટરેશન દ્વારા ઘન CMC ને પ્રતિક્રિયા મિશ્રણમાંથી અલગ કરવામાં આવે છે.

5. શુદ્ધિકરણ:
શુદ્ધ CMC ને પછી ઘણી વખત પાણીથી ધોવામાં આવે છે જેથી ક્ષાર, બિનપ્રક્રિયા ન કરાયેલ રીએજન્ટ્સ અને આડપેદાશો જેવી અશુદ્ધિઓ દૂર થાય. શુદ્ધિકરણ CMC ને ધોવાના પાણીમાંથી અલગ કરવા માટે ફિલ્ટરેશન અથવા સેન્ટ્રીફ્યુગેશનનો ઉપયોગ કરી શકાય છે.

6. સૂકવણી:
અંતે, શુદ્ધ કરેલ કાર્બોક્સિમિથિલ સેલ્યુલોઝને અવશેષો દૂર કરવા અને સૂકા પાવડર અથવા ગ્રાન્યુલ્સના સ્વરૂપમાં ઇચ્છિત ઉત્પાદન મેળવવા માટે સૂકવવામાં આવે છે. અંતિમ ઉત્પાદનની ઇચ્છિત લાક્ષણિકતાઓને આધારે સૂકવણી વિવિધ પદ્ધતિઓ જેમ કે એર ડ્રાયિંગ, વેક્યુમ ડ્રાયિંગ અથવા સ્પ્રે ડ્રાયિંગનો ઉપયોગ કરીને પરિપૂર્ણ કરી શકાય છે.

7. લાક્ષણિકતા અને ગુણવત્તા નિયંત્રણ:
સૂકાસીએમસીઉત્પાદન તેની રાસાયણિક રચના, અવેજીની ડિગ્રી, મોલેક્યુલર વજન અને શુદ્ધતાની પુષ્ટિ કરવા માટે ફૌરીયર ટ્રાન્સફોર્મ ઇન્ફ્રારેડ સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી (FTIR), ન્યુક્લિયર મેગ્નેટિક રેઝોનન્સ (NMR) અને સ્નિગ્ધતા માપન જેવી વિવિધ લાક્ષણિકતા તકનીકોને આધિન છે. ગુણવત્તા નિયંત્રણ પરીક્ષણો પણ તેની ખાતરી કરવા માટે કરવામાં આવે છે કે ઉત્પાદન તેના હેતુવાળા એપ્લિકેશનો માટે જરૂરી વિશિષ્ટતાઓને પૂર્ણ કરે છે.

કાર્બોક્સીમેથિલ સેલ્યુલોઝની તૈયારીમાં કુદરતી સ્ત્રોતોમાંથી સેલ્યુલોઝનું નિષ્કર્ષણ, સક્રિયકરણ, કાર્બોક્સીમેથિલેશન પ્રતિક્રિયા, નિષ્ક્રિયકરણ, શુદ્ધિકરણ, સૂકવણી અને પાત્રાલેખન સહિતના અનેક પગલાંનો સમાવેશ થાય છે. ઉચ્ચ ઉપજ, અવેજીની ઇચ્છિત ડિગ્રી અને અંતિમ ઉત્પાદનની ગુણવત્તા હાંસલ કરવા માટે દરેક પગલામાં પ્રતિક્રિયાની સ્થિતિ અને પરિમાણોના સાવચેત નિયંત્રણની જરૂર છે. CMC તેના અનન્ય ગુણધર્મો અને વૈવિધ્યતાને કારણે વિવિધ એપ્લિકેશનો સાથે વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાતું પોલિમર છે.