हायड्रॉक्सीथिल सेल्युलोजची तयारी

हायड्रोक्सीथिल सेल्युलोज (एचईसी) एक नॉन-आयनिक, वॉटर-विद्रव्य पॉलिमर आहे जो सेल्युलोजमधून काढला जातो, जो वनस्पतींच्या सेलच्या भिंतींमध्ये आढळणारा एक नैसर्गिक पॉलिमर आहे. हे फार्मास्युटिकल्स, सौंदर्यप्रसाधने, पेंट्स आणि अ‍ॅडसिव्ह्जसह विविध उद्योगांमध्ये मोठ्या प्रमाणात वापरले जाते, कारण उत्कृष्ट जाड होणे, फिल्म-फॉर्मिंग आणि रिओलॉजिकल गुणधर्मांमुळे. हायड्रॉक्सीथिल सेल्युलोजच्या तयारीमध्ये अल्कधर्मी परिस्थितीत इथिलीन ऑक्साईडसह सेल्युलोजचे इथरीफिकेशन समाविष्ट असते. ही प्रक्रिया अनेक मुख्य चरणांमध्ये मोडली जाऊ शकते: सेल्युलोज शुध्दीकरण, क्षारीकरण, इथरिफिकेशन, तटस्थीकरण, धुणे आणि कोरडे.

1. सेल्युलोज शुध्दीकरण
हायड्रॉक्सीथिल सेल्युलोजच्या तयारीची पहिली पायरी म्हणजे सेल्युलोजचे शुद्धीकरण, सामान्यत: लाकूड लगदा किंवा सूतीच्या लेटरपासून मिळविलेले. कच्च्या सेल्युलोजमध्ये लिग्निन, हेमिसेल्युलोज आणि इतर अर्क सारख्या अशुद्धी आहेत ज्या रासायनिक सुधारणेसाठी योग्य उच्च-शुद्धता सेल्युलोज मिळविण्यासाठी काढल्या पाहिजेत.

सहभागी चरण:

यांत्रिक प्रक्रिया: कच्च्या सेल्युलोजवर त्याचे आकार कमी करण्यासाठी आणि त्याचे पृष्ठभाग क्षेत्र वाढविण्यासाठी यांत्रिकरित्या प्रक्रिया केली जाते, त्यानंतरच्या रासायनिक उपचारांना सुलभ करते.
रासायनिक उपचार: सेल्युलोजवर लिग्निन आणि हेमिसेल्युलोज तोडण्यासाठी सोडियम हायड्रॉक्साईड (एनओओएच) आणि सोडियम सल्फाइट (एनए 2 एसओ 3) सारख्या रसायनांचा उपचार केला जातो, त्यानंतर अवशिष्ट अशुद्धी काढून टाकण्यासाठी आणि पांढरे, तंतुमय सेल्युलोज प्राप्त करण्यासाठी धुवून आणि ब्लीचिंग केले जाते.

2. अल्कलायझेशन
नंतर इथरिफिकेशन प्रतिक्रियेसाठी ते सक्रिय करण्यासाठी शुद्ध सेल्युलोज अल्कलाइझ केले जाते. यात सोडियम हायड्रॉक्साईडच्या जलीय द्रावणासह सेल्युलोजचा उपचार करणे समाविष्ट आहे.

प्रतिक्रिया:
सेल्युलोज+नाओएच → अल्कली सेल्युलोज

प्रक्रिया:

सेल्युलोज पाण्यात निलंबित केले जाते आणि सोडियम हायड्रॉक्साईड सोल्यूशन जोडले जाते. एनओओएचची एकाग्रता सामान्यत: 10-30%पर्यंत असते आणि प्रतिक्रिया तापमानात 20-40 डिग्री सेल्सियस दरम्यान केली जाते.
अल्कलीचे एकसमान शोषण सुनिश्चित करण्यासाठी मिश्रण ढवळले जाते, ज्यामुळे अल्कली सेल्युलोज तयार होते. हे इंटरमीडिएट इथिलीन ऑक्साईडकडे अधिक प्रतिक्रियाशील आहे, जे इथरिफिकेशन प्रक्रियेस सुलभ करते.

3. इथरिफिकेशन
हायड्रॉक्सीथिल सेल्युलोजच्या तयारीची मुख्य पायरी म्हणजे इथिलीन ऑक्साईडसह अल्कली सेल्युलोजचे इथरिफिकेशन. ही प्रतिक्रिया सेल्युलोज बॅकबोनमध्ये हायड्रोक्सीथिल गट (-CH2CH2OH) चा परिचय देते, ज्यामुळे ते पाणी-विरघळते.

प्रतिक्रिया:
अल्कली सेल्युलोज+इथिलीन ऑक्साईड → हायड्रॉक्सीथिल सेल्युलोज+एनओएच

प्रक्रिया:

बॅच किंवा सतत प्रक्रियेत अल्कली सेल्युलोजमध्ये इथिलीन ऑक्साईड जोडला जातो. प्रतिक्रिया सामान्यत: ऑटोक्लेव्ह किंवा प्रेशर अणुभट्टीमध्ये आयोजित केली जाते.
तापमान (50-100 डिग्री सेल्सियस) आणि दबाव (1-5 एटीएम) यासह प्रतिक्रिया अटी, हायड्रॉक्सीथिल गटांची इष्टतम प्रतिस्थापन सुनिश्चित करण्यासाठी काळजीपूर्वक नियंत्रित केली जातात. प्रतिस्थापनाची डिग्री (डीएस) आणि मोलर सबस्टिट्यूशन (एमएस) ही गंभीर पॅरामीटर्स आहेत जी अंतिम उत्पादनाच्या गुणधर्मांवर प्रभाव पाडतात.

4. तटस्थीकरण
इथरिफिकेशन प्रतिक्रियेनंतर, मिश्रणात हायड्रॉक्सीथिल सेल्युलोज आणि अवशिष्ट सोडियम हायड्रॉक्साईड असते. पुढील चरण तटस्थ आहे, जिथे जास्तीत जास्त अल्कली acid सिड, सामान्यत: एसिटिक acid सिड (सीएच 3 सीओओएच) किंवा हायड्रोक्लोरिक acid सिड (एचसीएल) वापरून तटस्थ केली जाते.

प्रतिक्रिया: एनओओएच+एचसीएल → एनएसीएल+एच 2 ओ

प्रक्रिया:

जास्त उष्णता टाळण्यासाठी आणि हायड्रोक्सीथिल सेल्युलोजचे अधोगती रोखण्यासाठी नियंत्रित परिस्थितीत प्रतिक्रिया मिश्रणात हळूहळू acid सिड जोडला जातो.
त्यानंतर तटस्थ मिश्रणाने पीएच समायोजन केले जाते जेणेकरून ते इच्छित श्रेणीमध्ये आहे, विशेषत: तटस्थ पीएच (6-8) च्या आसपास.
5. वॉशिंग
तटस्थीकरणानंतर, क्षार आणि इतर उप-उत्पादने काढण्यासाठी उत्पादन धुवावे. शुद्ध हायड्रॉक्सीथिल सेल्युलोज मिळविण्यासाठी ही पायरी महत्त्वपूर्ण आहे.

प्रक्रिया:

प्रतिक्रिया मिश्रण पाण्याने पातळ केले जाते आणि हायड्रोक्सीथिल सेल्युलोज गाळण्याची प्रक्रिया किंवा पन्नासात सेंट्रीफ्यूगेशनद्वारे विभक्त केली जाते.
विभक्त हायड्रोक्सीथिल सेल्युलोज अवशिष्ट क्षार आणि अशुद्धी काढून टाकण्यासाठी वारंवार विआयनीकृत पाण्याने धुतले जाते. वॉश वॉटर निर्दिष्ट चालकता गाठण्यापर्यंत वॉशिंग प्रक्रिया सुरूच राहते, जे विद्रव्य अशुद्धी काढून टाकण्याचे सूचित करते.
6. कोरडे
हायड्रॉक्सीथिल सेल्युलोजच्या तयारीची अंतिम पायरी कोरडे आहे. हे चरण विविध अनुप्रयोगांसाठी योग्य कोरडे, चूर्ण उत्पादन मिळवून जादा पाणी काढून टाकते.

प्रक्रिया:

धुऊन हायड्रोक्सीथिल सेल्युलोज कोरडे ट्रे वर पसरलेले आहे किंवा कोरडे बोगद्याद्वारे सांगितले जाते. कोरडे तापमान थर्मल र्‍हास टाळण्यासाठी काळजीपूर्वक नियंत्रित केले जाते, सामान्यत: 50-80 डिग्री सेल्सियस पर्यंत असते.
वैकल्पिकरित्या, स्प्रे कोरडे वेगवान आणि कार्यक्षम कोरडे करण्यासाठी वापरले जाऊ शकते. स्प्रे कोरडे मध्ये, जलीय हायड्रॉक्सीथिल सेल्युलोज सोल्यूशन बारीक थेंबांमध्ये अणुबांधणी केली जाते आणि गरम हवेच्या प्रवाहामध्ये वाळवले जाते, परिणामी बारीक पावडर होते.
नंतर वाळलेल्या उत्पादनास इच्छित कण आकारात मिल दिले जाते आणि स्टोरेज आणि वितरणासाठी पॅक केले जाते.
गुणवत्ता नियंत्रण आणि अनुप्रयोग
संपूर्ण तयारी प्रक्रियेदरम्यान, हायड्रॉक्सीथिल सेल्युलोजची सुसंगतता आणि गुणवत्ता सुनिश्चित करण्यासाठी कठोर गुणवत्ता नियंत्रण उपायांची अंमलबजावणी केली जाते. व्हिस्कोसिटी, प्रतिस्थापनाची डिग्री, ओलावा सामग्री आणि कण आकार यासारख्या मुख्य मापदंडांचे नियमितपणे परीक्षण केले जाते.

अनुप्रयोग:

फार्मास्युटिकल्स: टॅब्लेट, निलंबन आणि मलहम यासारख्या फॉर्म्युलेशनमध्ये दाट एजंट, बाइंडर आणि स्टेबलायझर म्हणून वापरले जाते.
सौंदर्यप्रसाधने: क्रीम, लोशन आणि शैम्पू सारख्या उत्पादनांना चिकटपणा आणि पोत प्रदान करते.
पेंट्स आणि कोटिंग्ज: एक जाड आणि रिओलॉजी सुधारक म्हणून कार्य करते, अनुप्रयोग गुणधर्म आणि पेंट्सची स्थिरता सुधारते.
अन्न उद्योग: विविध खाद्य उत्पादनांमध्ये दाट, स्टेबलायझर आणि इमल्सिफायर म्हणून कार्य करते.

हायड्रॉक्सीथिल सेल्युलोजच्या तयारीमध्ये हायड्रॉक्सीथिल गट सादर करण्यासाठी सेल्युलोजमध्ये बदल करण्याच्या उद्देशाने सुसंस्कृत रासायनिक आणि यांत्रिक प्रक्रियेची मालिका समाविष्ट आहे. सेल्युलोज शुध्दीकरणापासून ते कोरडे होण्यापर्यंत प्रत्येक चरण अंतिम उत्पादनाची गुणवत्ता आणि कार्यक्षमता निश्चित करण्यासाठी महत्त्वपूर्ण आहे. हायड्रॉक्सीथिल सेल्युलोजच्या अष्टपैलू गुणधर्मांमुळे असंख्य उद्योगांमध्ये ते एक अमूल्य घटक बनवते, विविध अनुप्रयोगांच्या विशिष्ट आवश्यकता पूर्ण करण्यासाठी अचूक उत्पादन पद्धतींचे महत्त्व अधोरेखित करते.