Sellulósi er flókið fjölsykrum sem samanstendur af mörgum glúkósaeiningum sem tengjast ß-1,4-glýkósíðum. Það er meginþáttur plöntufrumuveggja og veitir plöntufrumuveggi sterkan burðarvirki og hörku. Vegna langrar sellulósa sameindakeðju og mikils kristallans hefur hún sterka stöðugleika og órannsakingu.
(1) Eiginleikar sellulósa og erfiðleikar við að leysa upp
Sellulósa hefur eftirfarandi eiginleika sem gera það erfitt að leysa upp:
Mikil kristallleiki: Sellulósa sameindakeðjurnar mynda þétt grindarbyggingu í gegnum vetnistengi og van der Waals krafta.
Mikil fjölliðun: Fjölliðunarstig (þ.e. lengd sameinda keðjunnar) sellulósa er mikil, venjulega á bilinu hundruð til þúsundir glúkósa, sem eykur stöðugleika sameindarinnar.
Vetnistengisnet: Vetnistengi eru víða til staðar milli og innan sellulósa sameinda keðjur, sem gerir það erfitt að eyða og leysa upp með almennum leysum.
(2) Hvarfefni sem leysa sellulósa
Sem stendur eru þekkt hvarfefni sem geta leyst upp sellulósa aðallega eftirfarandi flokka:
1. jónandi vökvi
Jónískir vökvar eru vökvi sem samanstendur af lífrænum katjónum og lífrænum eða ólífrænum anjónum, venjulega með litlum sveiflum, miklum hitastöðugleika og mikilli aðlögunarhæfni. Sumir jónandi vökvar geta leyst upp sellulósa og aðalbúnaðurinn er að brjóta vetnistengslin milli sellulósa sameinda keðjur. Algengir jónískir vökvar sem leysa upp sellulósa eru meðal annars:
1-bútýl-3-metýlímídazólíumklóríð ([BMIM] CL): Þessi jónvökvi leysir upp sellulósa með því að hafa samskipti við vetnistengi í sellulósa með vetnistengisviðtökum.
1-etýl-3-metýlímídazólíum asetat ([EMIM] [AC]): Þessi jónandi vökvi getur leyst upp mikinn styrk sellulósa við tiltölulega vægar aðstæður.
2. Amín oxunarlausn
Amín oxunarlausn eins og blandað lausn af díetýlamíni (DEA) og koparklóríði er kölluð [Cu (II) -Ammonium lausn], sem er sterkt leysiefni sem getur leyst upp sellulósa. Það eyðileggur kristalbyggingu sellulósa með oxun og vetnistengingu, sem gerir sellulósa sameindakeðjuna mýkri og leysanlegri.
3. Litíumklóríð-dímetýlacetamíð (LICL-DMAC) kerfi
LICL-DMAC (litíumklóríð-dímetýlacetamíð) kerfið er ein af klassískum aðferðum til að leysa upp sellulósa. LICL getur myndað samkeppni um vetnistengi og þar með eyðilagt vetnistengslunetið milli sellulósa sameinda, en DMAC sem leysi getur haft samskipti við sellulósa sameindakeðjuna.
4.
Sýdróklórsýru/sinkklóríðlausnin er snemma uppgötvað hvarfefni sem getur leyst upp sellulósa. Það getur leyst upp sellulósa með því að mynda samhæfingaráhrif milli sinkklóríðs og sellulósa sameinda keðjur og saltsýru sem eyðileggur vetnistengslin milli sellulósa sameinda. Hins vegar er þessi lausn mjög ætandi fyrir búnað og er takmörkuð í hagnýtum forritum.
5. Fibrinolytic ensím
Fibrinolytic ensím (svo sem sellulasa) leysir sellulósa upp með því að hvetja niðurbrot sellulósa í smærri fákeppni og monosaccharides. Þessi aðferð hefur mikið úrval af forritum á sviðum niðurbrots og lífmassabreytingar, þó að upplausnarferli þess sé ekki fullkomlega efnafræðileg upplausn, heldur er náð með líffræðilegri greiningu.
(3) Verkunarháttur sellulósa upplausnar
Mismunandi hvarfefni hafa mismunandi fyrirkomulag til að leysa upp sellulósa, en almennt er hægt að rekja þau til tveggja meginaðferða:
Eyðing vetnisbindinga: eyðileggja vetnistengi milli sellulósa sameinda keðjur með samkeppnishæfri myndun vetnistengis eða jónasamskiptum, sem gerir það leysanlegt.
Slökun á sameindakeðju: Að auka mýkt sellulósa sameinda keðjur og draga úr kristöllun sameinda keðjanna með eðlisfræðilegum eða efnafræðilegum hætti, svo að hægt sé að leysa þær upp í leysum.
(4) Hagnýt notkun sellulósa upplausnar
Upplausn sellulósa hefur mikilvæg forrit á mörgum sviðum:
Undirbúningur sellulósa afleiður: Eftir að sellulósa er leyst upp er hægt að breyta því frekar efnafræðilega til að útbúa sellulósa ethers, sellulósa estera og aðrar afleiður, sem eru mikið notaðar í mat, lyfjum, húðun og öðrum sviðum.
Sellulósa byggð efni: Hægt er að útbúa uppleyst sellulósa, sellulósa nanofibers, sellulósa himnur og önnur efni. Þessi efni hafa góða vélrænni eiginleika og lífsamrýmanleika.
Lífmassa orka: Með því að leysa upp og niðurlægja sellulósa er hægt að breyta því í gerjulegt sykur til framleiðslu á lífeldsneyti eins og lífetanóli, sem hjálpar til við að ná fram þróun og nýtingu endurnýjanlegrar orku.
Sellulósaupplausn er flókið ferli sem felur í sér marga efnafræðilega og eðlisfræðilega fyrirkomulag. Jónandi vökvi, amínóoxunarlausnir, LICL-DMAC kerfi, saltsýru/sinkklóríðlausnir og sellolytic ensím eru nú þekkt sem eru áhrifarík lyf til að leysa upp sellulósa. Hver umboðsmaður hefur sitt einstaka upplausnarkerfi og notkunarsvið. Með ítarlegri rannsókn á sellulósa upplausnarbúnaðinum er talið að skilvirkari og umhverfisvænni upplausnaraðferðir verði þróaðar, sem veitir meiri möguleika til nýtingar og þróunar sellulósa.
Post Time: júl-09-2024