Iċ-ċelluloża hija polisakkarid kumpless magħmul minn ħafna unitajiet ta 'glukożju konnessi minn rabtiet β-1,4-glycosidic. Huwa l-komponent ewlieni tal-ħitan taċ-ċelluli tal-pjanti u jagħti lill-ħitan taċ-ċelluli tal-pjanti appoġġ strutturali qawwi u toughness. Minħabba l-katina molekulari twila taċ-ċelluloża u l-kristallinità għolja, għandha stabbiltà qawwija u li ma tinħallx.
(1) Proprjetajiet taċ-ċelluloża u diffikultà biex tinħall
Iċ-ċelluloża għandha l-proprjetajiet li ġejjin li jagħmluha diffiċli biex tinħall:
Kristallinità għolja: Il-ktajjen molekulari taċ-ċelluloża jiffurmaw struttura ta 'kannizzata stretta permezz ta' bonds tal-idroġenu u forzi ta 'van der Waals.
Grad għoli ta 'polimerizzazzjoni: Il-grad ta' polimerizzazzjoni (jiġifieri t-tul tal-katina molekulari) taċ-ċelluloża huwa għoli, ġeneralment ivarja minn mijiet għal eluf ta 'unitajiet ta' glukożju, li jżid l-istabbiltà tal-molekula.
Netwerk ta 'bonds ta' l-idroġenu: Il-bonds ta 'l-idroġenu huma preżenti b'mod wiesa' bejn u fi ħdan il-ktajjen molekulari taċ-ċelluloża, li jagħmilha diffiċli li jinqerdu u jinħall minn solventi ġenerali.
(2) Reaġenti li jdubu ċ-ċelluloża
Bħalissa, ir-reaġenti magħrufa li jistgħu jdubu b'mod effettiv iċ-ċelluloża jinkludu prinċipalment il-kategoriji li ġejjin:
1. Likwidi joniċi
Likwidi joniċi huma likwidi komposti minn katjoni organiċi u anjoni organiċi jew inorganiċi, ġeneralment b'volatilità baxxa, stabbiltà termali għolja u aġġustament għoli. Xi likwidi joniċi jistgħu jdubu ċ-ċelluloża, u l-mekkaniżmu ewlieni huwa li tkisser ir-rabtiet ta 'l-idroġenu bejn il-ktajjen molekulari taċ-ċelluloża. Likwidi joniċi komuni li jdubu ċ-ċelluloża jinkludu:
1-Butil-3-methylimidazolium chloride ([BMIM] Cl): Dan il-likwidu joniku jdub iċ-ċelluloża billi jinteraġixxi ma 'bonds ta' idroġenu fiċ-ċelluloża permezz ta 'aċċettaturi ta' bonds ta 'idroġenu.
1-Ethyl-3-methylimidazolium acetate ([EMIM][Ac]): Dan il-likwidu joniku jista 'jxolji konċentrazzjonijiet għoljin ta' ċelluloża taħt kundizzjonijiet relattivament ħfief.
2. Soluzzjoni ta 'ossidant ta' amina
Soluzzjoni ta 'ossidant ta' l-amina bħal soluzzjoni mħallta ta 'dietilamina (DEA) u klorur tar-ram tissejjaħ [Cu(II)-soluzzjoni ta' l-ammonju], li hija sistema ta 'solvent b'saħħitha li tista' tħoll iċ-ċelluloża. Jeqred l-istruttura tal-kristall taċ-ċelluloża permezz ta 'ossidazzjoni u rbit ta' l-idroġenu, u jagħmel il-katina molekulari taċ-ċelluloża aktar artab u aktar solubbli.
3. Sistema tal-klorur tal-litju-dimethylacetamide (LiCl-DMAc).
Is-sistema LiCl-DMAc (lithium chloride-dimethylacetamide) hija waħda mill-metodi klassiċi biex tħoll iċ-ċelluloża. LiCl jista 'jifforma kompetizzjoni għal bonds tal-idroġenu, u b'hekk jeqred in-netwerk tal-bonds tal-idroġenu bejn il-molekuli taċ-ċelluloża, filwaqt li DMAc bħala solvent jista' jinteraġixxi tajjeb mal-katina molekulari taċ-ċelluloża.
4. Soluzzjoni ta 'aċidu idrokloriku/klorur taż-żingu
Is-soluzzjoni ta 'aċidu idrokloriku/klorur taż-żingu hija reaġent skopert bikri li jista' jinħall iċ-ċelluloża. Jista 'jdub iċ-ċelluloża billi jifforma effett ta' koordinazzjoni bejn il-klorur taż-żingu u l-ktajjen molekulari taċ-ċelluloża, u l-aċidu idrokloriku li jeqred ir-rabtiet tal-idroġenu bejn il-molekuli taċ-ċelluloża. Madankollu, din is-soluzzjoni hija korrużiva ħafna għat-tagħmir u hija limitata f'applikazzjonijiet prattiċi.
5. Enżimi fibrinolitiċi
Enżimi fibrinolitiċi (bħal cellulases) idewbu ċ-ċelluloża billi jikkatalizzaw id-dekompożizzjoni taċ-ċelluloża f'oligosaccharides u monosaccharides iżgħar. Dan il-metodu għandu firxa wiesgħa ta 'applikazzjonijiet fl-oqsma tal-bijodegradazzjoni u l-konverżjoni tal-bijomassa, għalkemm il-proċess ta' dissoluzzjoni tiegħu mhuwiex dissoluzzjoni kompletament kimiku, iżda jinkiseb permezz tal-bijokatalisi.
(3) Mekkaniżmu ta 'dissoluzzjoni taċ-ċelluloża
Reaġenti differenti għandhom mekkaniżmi differenti biex iħallu ċ-ċelluloża, iżda b'mod ġenerali jistgħu jiġu attribwiti għal żewġ mekkaniżmi ewlenin:
Qerda ta 'bonds ta' l-idroġenu: Il-qerda tar-rabtiet ta 'l-idroġenu bejn il-ktajjen molekulari taċ-ċelluloża permezz ta' formazzjoni kompetittiva ta 'bonds ta' idroġenu jew interazzjoni jonika, li jagħmilha solubbli.
Rilassament tal-katina molekulari: Tiżdied l-irtubija tal-ktajjen molekulari taċ-ċelluloża u titnaqqas il-kristallinità tal-ktajjen molekulari permezz ta 'mezzi fiżiċi jew kimiċi, sabiex ikunu jistgħu jiġu maħlula f'solventi.
(4) Applikazzjonijiet prattiċi ta 'dissoluzzjoni taċ-ċelluloża
Id-dissoluzzjoni taċ-ċelluloża għandha applikazzjonijiet importanti f'ħafna oqsma:
Preparazzjoni ta 'derivattivi taċ-ċelluloża: Wara li tħoll iċ-ċelluloża, tista' tiġi modifikata aktar kimikament biex tipprepara eteri taċ-ċelluloża, esteri taċ-ċelluloża u derivattivi oħra, li jintużaw ħafna fl-ikel, mediċina, kisi u oqsma oħra.
Materjali bbażati fuq iċ-ċelluloża: Bl-użu ta 'ċelluloża maħlula, in-nanofibri taċ-ċelluloża, membrani taċ-ċelluloża u materjali oħra jistgħu jiġu ppreparati. Dawn il-materjali għandhom proprjetajiet mekkaniċi tajbin u bijokompatibilità.
Enerġija tal-bijomassa: Billi tħoll u tiddegrada ċ-ċelluloża, tista 'tiġi kkonvertita f'zokkor fermentabbli għall-produzzjoni ta' bijokarburanti bħall-bijoetanol, li jgħin biex jinkiseb l-iżvilupp u l-utilizzazzjoni ta 'enerġija rinnovabbli.
Id-dissoluzzjoni taċ-ċelluloża hija proċess kumpless li jinvolvi mekkaniżmi kimiċi u fiżiċi multipli. Likwidi joniċi, soluzzjonijiet ta 'ossidant amminiku, sistemi LiCl-DMAc, soluzzjonijiet ta' aċidu idrokloriku/klorur taż-żingu u enzimi ċellulitiċi bħalissa huma magħrufa li huma aġenti effettivi biex tinħall iċ-ċelluloża. Kull aġent għandu l-mekkaniżmu u l-qasam ta 'applikazzjoni uniku tiegħu stess. Bl-istudju fil-fond tal-mekkaniżmu ta 'dissoluzzjoni taċ-ċelluloża, huwa maħsub li se jiġu żviluppati metodi ta' dissoluzzjoni aktar effiċjenti u favur l-ambjent, li jipprovdu aktar possibbiltajiet għall-utilizzazzjoni u l-iżvilupp taċ-ċelluloża.
Ħin tal-post: Lulju-09-2024