कार्बोक्सिमिथाइल सेलुलोज की तैयारी

कार्बोक्सिमिथाइल सेलुलोज (सीएमसी)सेलूलोज़ से प्राप्त एक बहुमुखी पानी में घुलनशील बहुलक है, जो पौधों की कोशिका दीवारों में पाया जाने वाला एक प्राकृतिक पॉलीसेकेराइड है। सीएमसी को अपने अद्वितीय गुणों जैसे गाढ़ा करना, स्थिर करना, बांधना, फिल्म बनाना और जल प्रतिधारण के कारण भोजन, फार्मास्यूटिकल्स, सौंदर्य प्रसाधन, कपड़ा, कागज और कई अन्य उद्योगों में व्यापक अनुप्रयोग मिलते हैं। सीएमसी की तैयारी में प्राकृतिक स्रोतों से सेल्युलोज के निष्कर्षण से लेकर कार्बोक्सिमिथाइल समूहों को शामिल करने के लिए संशोधन के बाद कई चरण शामिल हैं।

1. सेलूलोज़ का निष्कर्षण:
सीएमसी की तैयारी में पहला कदम प्राकृतिक स्रोतों जैसे लकड़ी की लुगदी, कपास लिंटर, या अन्य पौधों के फाइबर से सेलूलोज़ का निष्कर्षण है। सेलूलोज़ आमतौर पर पल्पिंग, ब्लीचिंग और शुद्धिकरण सहित प्रक्रियाओं की एक श्रृंखला के माध्यम से प्राप्त किया जाता है। उदाहरण के लिए, लकड़ी का गूदा यांत्रिक या रासायनिक लुगदी 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. सेलूलोज़ का सक्रियण:
एक बार सेलूलोज़ निकाले जाने 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 सेलूलोज़ को सोडियम हाइड्रॉक्साइड (NaOH) या सोडियम कार्बोनेट (Na2CO3) जैसे क्षार के साथ उपचारित करके प्राप्त किया जाता है। क्षार उपचार से सेल्युलोज फाइबर सूज जाते हैं और इंट्रा और इंटरमॉलिक्युलर हाइड्रोजन बांड को तोड़कर उनकी प्रतिक्रियाशीलता बढ़ जाती है।

3. कार्बोक्सिमिथाइलेशन प्रतिक्रिया:
सक्रिय सेलूलोज़ को फिर कार्बोक्सिमिथाइलेशन प्रतिक्रिया के अधीन किया जाता है जहां कार्बोक्सिमिथाइल समूह (-CH2COOH) को सेलूलोज़ श्रृंखलाओं के हाइड्रॉक्सिल समूहों पर पेश किया जाता है। यह प्रतिक्रिया आम तौर पर सोडियम हाइड्रॉक्साइड (NaOH) जैसे क्षारीय उत्प्रेरक की उपस्थिति में सक्रिय सेलूलोज़ को सोडियम मोनोक्लोरोएसेटेट (SMCA) के साथ प्रतिक्रिया करके की जाती है। प्रतिक्रिया को इस प्रकार दर्शाया जा सकता है:

सेल्युलोज़ + क्लोरोएसिटिक एसिड → कार्बोक्सिमिथाइल सेल्युलोज़ + NaCl

उच्च उपज और प्रतिस्थापन की वांछित डिग्री (डीएस) सुनिश्चित करने के लिए तापमान, प्रतिक्रिया समय, अभिकर्मकों की एकाग्रता और पीएच सहित प्रतिक्रिया स्थितियों को सावधानीपूर्वक नियंत्रित किया जाता है, जो सेलूलोज़ 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 क्लोरोएसेटिक एसिड को हटाने के लिए बेअसर कर दिया जाता है। यह आम तौर पर प्रतिक्रिया मिश्रण से ठोस सीएमसी को अलग करने के लिए उत्पाद को पानी या पतला एसिड समाधान से धोने और उसके बाद निस्पंदन करके प्राप्त किया जाता है।

5. शुद्धि :
शुद्ध सीएमसी को नमक, अप्रयुक्त अभिकर्मकों और उप-उत्पादों जैसी अशुद्धियों को हटाने के लिए कई बार पानी से धोया जाता है। शुद्ध सीएमसी को धोने के पानी से अलग करने के लिए निस्पंदन या सेंट्रीफ्यूजेशन का उपयोग किया जा सकता है।

6. सुखाना:
अंत में, शेष नमी को हटाने और सूखे पाउडर या कणिकाओं के रूप में वांछित उत्पाद प्राप्त करने के लिए शुद्ध कार्बोक्सिमिथाइल सेलुलोज को सुखाया जाता है। अंतिम उत्पाद की वांछित विशेषताओं के आधार पर सुखाने को विभिन्न तरीकों जैसे वायु सुखाने, वैक्यूम सुखाने, या स्प्रे सुखाने का उपयोग करके पूरा किया जा सकता है।

7. लक्षण वर्णन और गुणवत्ता नियंत्रण:
सूख गयासीएमसीउत्पाद को इसकी रासायनिक संरचना, प्रतिस्थापन की डिग्री, आणविक भार और शुद्धता की पुष्टि करने के लिए विभिन्न लक्षण वर्णन तकनीकों जैसे फूरियर ट्रांसफॉर्म इंफ्रारेड स्पेक्ट्रोस्कोपी (एफटीआईआर), परमाणु चुंबकीय अनुनाद (एनएमआर), और चिपचिपाहट माप के अधीन किया जाता है। यह सुनिश्चित करने के लिए गुणवत्ता नियंत्रण परीक्षण भी किए जाते हैं कि उत्पाद अपने इच्छित अनुप्रयोगों के लिए आवश्यक विशिष्टताओं को पूरा करता है।

कार्बोक्सिमिथाइल सेलुलोज की तैयारी में प्राकृतिक स्रोतों से सेल्यूलोज का निष्कर्षण, सक्रियण, कार्बोक्सिमिथाइलेशन प्रतिक्रिया, न्यूट्रलाइजेशन, 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 स्थितियों और मापदंडों के सावधानीपूर्वक नियंत्रण की आवश्यकता होती है। सीएमसी अपने अद्वितीय गुणों और बहुमुखी प्रतिभा के कारण विविध अनुप्रयोगों वाला व्यापक रूप से उपयोग किया जाने वाला पॉलिमर है।