Selulosa minangka polisakarida kompleks sing kasusun saka pirang-pirang unit glukosa sing disambungake dening ikatan β-1,4-glikosida. Iku komponen utama tembok sel tanduran lan menehi tembok sel tanduran support struktural kuwat lan kateguhan. Amarga chain molekul selulosa dawa lan crystallinity dhuwur, wis stabilitas kuwat lan insolubleness.
(1) Sifat selulosa lan kangelan ing dissolving
Selulosa nduweni sifat ing ngisor iki sing nggawe angel larut:
Kristalinitas dhuwur: Rantai molekul selulosa mbentuk struktur kisi sing ketat liwat ikatan hidrogen lan gaya van der Waals.
Tingkat polimerisasi sing dhuwur: Tingkat polimerisasi (yaiku dawa rantai molekul) selulosa dhuwur, biasane saka atusan nganti ewu unit glukosa, sing nambah stabilitas molekul.
Jaringan ikatan hidrogen: Ikatan hidrogen akeh ana ing antarane lan ing rantai molekul selulosa, saengga angel dirusak lan dibubarake dening pelarut umum.
(2) Reagen sing mbubarake selulosa
Saiki, reagen sing dikenal sing bisa mbubarake selulosa kanthi efektif kalebu kategori ing ngisor iki:
1. Cairan Ion
Cairan ion yaiku cairan sing kasusun saka kation organik lan anion organik utawa anorganik, biasane kanthi volatilitas sing sithik, stabilitas termal sing dhuwur lan luwes sing dhuwur. Sawetara cairan ion bisa mbubarake selulosa, lan mekanisme utamane yaiku kanggo ngrusak ikatan hidrogen ing antarane rantai molekul selulosa. Cairan ion umum sing mbubarake selulosa kalebu:
1-Butyl-3-methylimidazolium chloride ([BMIM]Cl): Cairan ionik iki mbubarake selulosa kanthi interaksi karo ikatan hidrogen ing selulosa liwat akseptor ikatan hidrogen.
1-Ethyl-3-methylimidazolium acetate ([EMIM][Ac]): Cairan ionik iki bisa mbubarake konsentrasi selulosa sing dhuwur ing kahanan sing rada entheng.
2. Solusi oksidan amina
Solusi oksidan amina kayata solusi campuran diethylamine (DEA) lan tembaga klorida diarani [Cu(II) -ammonium solution], yaiku sistem pelarut sing kuwat sing bisa mbubarake selulosa. Ngancurake struktur kristal selulosa liwat oksidasi lan ikatan hidrogen, nggawe rantai molekul selulosa luwih alus lan luwih larut.
3. Sistem Lithium chloride-dimethylacetamide (LiCl-DMAc).
Sistem LiCl-DMAc (lithium chloride-dimethylacetamide) minangka salah sawijining cara klasik kanggo mbubarake selulosa. LiCl bisa mbentuk kompetisi kanggo ikatan hidrogen, saéngga ngrusak jaringan ikatan hidrogen ing antarane molekul selulosa, dene DMAc minangka pelarut bisa berinteraksi kanthi apik karo rantai molekul selulosa.
4. Larutan asam klorida/seng klorida
Larutan asam klorida/seng klorida minangka reagen sing ditemokake awal sing bisa mbubarake selulosa. Bisa mbubarake selulosa kanthi mbentuk efek koordinasi antarane seng klorida lan rantai molekul selulosa, lan asam klorida ngrusak ikatan hidrogen ing antarane molekul selulosa. Nanging, solusi iki banget korosif kanggo peralatan lan diwatesi ing aplikasi praktis.
5. Enzim fibrinolitik
Enzim fibrinolitik (kayata cellulase) mbubarake selulosa kanthi katalis dekomposisi selulosa dadi oligosakarida lan monosakarida sing luwih cilik. Cara iki nduweni macem-macem aplikasi ing bidang biodegradasi lan konversi biomassa, sanajan proses pembubaran ora rampung kanthi pembubaran kimia, nanging bisa ditindakake liwat biokatalisis.
(3) Mekanisme pembubaran selulosa
Reagen beda duwe mekanisme sing beda kanggo larut selulosa, nanging umume bisa digandhengake karo rong mekanisme utama:
Pemusnahan ikatan hidrogen: Ngancurake ikatan hidrogen ing antarane rantai molekul selulosa liwat pambentukan ikatan hidrogen kompetitif utawa interaksi ion, dadi larut.
Relaksasi rantai molekul: Nambah kelembutan rantai molekul selulosa lan nyuda kristalinitas rantai molekul liwat sarana fisik utawa kimia, supaya bisa larut ing pelarut.
(4) Aplikasi praktis saka disolusi selulosa
Pembubaran selulosa nduweni aplikasi penting ing pirang-pirang lapangan:
Preparation saka turunan selulosa: Sawise dissolving selulosa, bisa luwih kimia dipunéwahi kanggo nyiapake ethers selulosa, ester selulosa lan turunan liyane, kang digunakake digunakake ing pangan, medicine, kemul lan kothak liyane.
Bahan adhedhasar selulosa: Nggunakake selulosa sing larut, nanofiber selulosa, membran selulosa lan bahan liyane bisa disiapake. Bahan kasebut nduweni sifat mekanik lan biokompatibilitas sing apik.
Energi biomassa: Kanthi larut lan ngrusak selulosa, bisa diowahi dadi gula sing bisa difermentasi kanggo produksi biofuel kayata bioetanol, sing mbantu entuk pangembangan lan panggunaan energi sing bisa dianyari.
Pembubaran selulosa minangka proses kompleks sing nglibatake pirang-pirang mekanisme kimia lan fisik. Cairan ionik, larutan oksidan amino, sistem LiCl-DMAc, larutan asam klorida/seng klorida lan enzim selolitik saiki dikenal minangka agen sing efektif kanggo mbubarake selulosa. Saben agen duwe mekanisme pembubaran unik lan lapangan aplikasi. Kanthi sinau sing jero babagan mekanisme pembubaran selulosa, dipercaya manawa metode pembubaran sing luwih efisien lan ramah lingkungan bakal dikembangake, nyedhiyakake luwih akeh kemungkinan kanggo pemanfaatan lan pangembangan selulosa.
Wektu kirim: Jul-09-2024