कार्बोक्सिमिथाइल सेलुलोस की तैयारी

कार्बोक्सिमिथाइल सेलुलोस (सीएमसी)सेल्यूलोज से प्राप्त एक बहुमुखी जल-घुलनशील बहुलक है, जो पौधों की कोशिका भित्तियों में पाया जाने वाला एक प्राकृतिक पॉलीसैकेराइड है। CMC अपने अद्वितीय गुणों जैसे गाढ़ा करना, स्थिर करना, बांधना, फिल्म बनाना और जल प्रतिधारण के कारण खाद्य, फार्मास्यूटिकल्स, सौंदर्य प्रसाधन, कपड़ा, कागज और कई अन्य सहित विभिन्न उद्योगों में व्यापक अनुप्रयोग पाता है। CMC की तैयारी में प्राकृतिक स्रोतों से सेल्यूलोज के निष्कर्षण से लेकर कार्बोक्सिमिथाइल समूहों को शामिल करने के लिए इसके संशोधन तक कई चरण शामिल हैं।

1. सेल्यूलोज़ का निष्कर्षण:
सीएमसी की तैयारी में पहला कदम लकड़ी के गूदे, कपास के लिंटर या अन्य पौधों के रेशों जैसे प्राकृतिक स्रोतों से सेल्यूलोज का निष्कर्षण है। सेल्यूलोज को आमतौर पर पल्पिंग, ब्लीचिंग और शुद्धिकरण सहित कई प्रक्रियाओं के माध्यम से प्राप्त किया जाता है। उदाहरण के लिए, लकड़ी के गूदे को यांत्रिक या रासायनिक पल्पिंग प्रक्रियाओं द्वारा प्राप्त किया जा सकता है, जिसके बाद अशुद्धियों और लिग्निन को हटाने के लिए क्लोरीन या हाइड्रोजन पेरोक्साइड के साथ ब्लीचिंग की जाती है।

2. सेल्यूलोज़ का सक्रियण:
एक बार सेल्यूलोज निकालने के बाद, कार्बोक्सिमिथाइल समूहों की शुरूआत को सुविधाजनक बनाने के लिए इसे सक्रिय करने की आवश्यकता होती है। सक्रियण आमतौर पर तापमान और दबाव की नियंत्रित स्थितियों के तहत सोडियम हाइड्रॉक्साइड (NaOH) या सोडियम कार्बोनेट (Na2CO3) जैसे क्षार के साथ सेल्यूलोज का उपचार करके प्राप्त किया जाता है। क्षार उपचार सेल्यूलोज फाइबर को सूजता है और अंतर-आणविक हाइड्रोजन बॉन्ड को तोड़कर उनकी प्रतिक्रियाशीलता को बढ़ाता है।

3. कार्बोक्सीमेथिलेशन अभिक्रिया:
सक्रिय सेलुलोस को फिर कार्बोक्सिमिथाइलेशन अभिक्रिया के अधीन किया जाता है, जहाँ कार्बोक्सिमिथाइल समूह (-CH2COOH) को सेलुलोस श्रृंखलाओं के हाइड्रॉक्सिल समूहों पर पेश किया जाता है। यह अभिक्रिया आम तौर पर सोडियम हाइड्रॉक्साइड (NaOH) जैसे क्षारीय उत्प्रेरक की उपस्थिति में सोडियम मोनोक्लोरोएसीटेट (SMCA) के साथ सक्रिय सेलुलोस की अभिक्रिया करके की जाती है। अभिक्रिया को निम्न प्रकार से दर्शाया जा सकता है:

सेल्यूलोज़ + क्लोरोएसिटिक एसिड → कार्बोक्सिमिथाइल सेल्यूलोज़ + NaCl

उच्च उपज और प्रतिस्थापन की वांछित डिग्री (डीएस) सुनिश्चित करने के लिए तापमान, प्रतिक्रिया समय, अभिकर्मकों की सांद्रता और पीएच सहित प्रतिक्रिया की स्थितियों को सावधानीपूर्वक नियंत्रित किया जाता है, जो सेल्यूलोज श्रृंखला की प्रति ग्लूकोज इकाई में पेश किए गए कार्बोक्सिमिथाइल समूहों की औसत संख्या को संदर्भित करता है।

4. निष्प्रभावीकरण और धुलाई:
कार्बोक्सिमिथाइलेशन प्रतिक्रिया के बाद, परिणामी कार्बोक्सिमिथाइल सेलुलोज को अतिरिक्त क्षार और अप्रतिक्रियाशील क्लोरोएसिटिक एसिड को हटाने के लिए बेअसर किया जाता है। यह आमतौर पर उत्पाद को पानी या एक पतला एसिड समाधान के साथ धोने के बाद प्रतिक्रिया मिश्रण से ठोस सीएमसी को अलग करने के लिए निस्पंदन द्वारा प्राप्त किया जाता है।

5. शुद्धिकरण:
शुद्ध किए गए CMC को फिर पानी से कई बार धोया जाता है ताकि लवण, अप्रतिक्रियाशील अभिकर्मक और उप-उत्पाद जैसी अशुद्धियाँ दूर हो जाएँ। शुद्ध किए गए CMC को धोने के पानी से अलग करने के लिए निस्पंदन या अपकेन्द्रण का उपयोग किया जा सकता है।

6. सुखाना:
अंत में, शुद्ध किए गए कार्बोक्सिमिथाइल सेलुलोज़ को सुखाया जाता है ताकि अवशिष्ट नमी को हटाया जा सके और सूखे पाउडर या कणिकाओं के रूप में वांछित उत्पाद प्राप्त किया जा सके। अंतिम उत्पाद की वांछित विशेषताओं के आधार पर सुखाने को विभिन्न तरीकों जैसे हवा में सुखाने, वैक्यूम सुखाने या स्प्रे सुखाने का उपयोग करके पूरा किया जा सकता है।

7. लक्षण-निर्धारण और गुणवत्ता नियंत्रण:
सूखेसीएमसीउत्पाद को विभिन्न अभिलक्षण तकनीकों जैसे कि फूरियर ट्रांसफॉर्म इंफ्रारेड स्पेक्ट्रोस्कोपी (FTIR), न्यूक्लियर मैग्नेटिक रेजोनेंस (NMR) और चिपचिपाहट माप के अधीन किया जाता है ताकि इसकी रासायनिक संरचना, प्रतिस्थापन की डिग्री, आणविक भार और शुद्धता की पुष्टि की जा सके। यह सुनिश्चित करने के लिए गुणवत्ता नियंत्रण परीक्षण भी किए जाते हैं कि उत्पाद अपने इच्छित अनुप्रयोगों के लिए आवश्यक विनिर्देशों को पूरा करता है।

कार्बोक्सिमिथाइल सेलुलोज की तैयारी में प्राकृतिक स्रोतों से सेलुलोज का निष्कर्षण, सक्रियण, कार्बोक्सिमिथाइलेशन प्रतिक्रिया, निष्प्रभावीकरण, शुद्धिकरण, सुखाने और लक्षण वर्णन सहित कई चरण शामिल हैं। प्रत्येक चरण में उच्च उपज, प्रतिस्थापन की वांछित डिग्री और अंतिम उत्पाद की गुणवत्ता प्राप्त करने के लिए प्रतिक्रिया की स्थिति और मापदंडों के सावधानीपूर्वक नियंत्रण की आवश्यकता होती है। सीएमसी अपने अद्वितीय गुणों और बहुमुखी प्रतिभा के कारण विविध अनुप्रयोगों के साथ व्यापक रूप से उपयोग किया जाने वाला बहुलक है।