Iċ-ċelluloża hija polysaccharide kumpless magħmul minn ħafna unitajiet tal-glukosju konnessi minn bonds β-1,4-glycosidic. Huwa l-komponent ewlieni tal-ħitan taċ-ċelloli tal-pjanti u jagħti lill-ħitan taċ-ċelloli tal-pjanti appoġġ strutturali qawwi u ebusija. Minħabba l-katina molekulari twila taċ-ċelluloża u kristallinità għolja, għandha stabbiltà qawwija u insoluzzjonare.
(1) Propjetajiet ta '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 ta 'l-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 tal-glukosju, li jżid l-istabbiltà tal-molekula.
Netwerk ta 'bonds ta' l-idroġenu: Il-bonds ta 'l-idroġenu huma preżenti ħafna bejn u ġewwa ktajjen molekulari taċ-ċelluloża, li jagħmluha diffiċli li jinqerdu u jinħallu minn solventi ġenerali.
(2) Reaġenti li jinħallu ċ-ċelluloża
Bħalissa, ir-reaġenti magħrufa li jistgħu jxoltu b'mod effettiv iċ-ċelluloża prinċipalment jinkludu l-kategoriji li ġejjin:
1. Likwidi joniċi
Likwidi joniċi huma likwidi magħmula minn katjoni organiċi u anjoni organiċi jew inorganiċi, ġeneralment b'volatilità baxxa, stabbiltà termali għolja u aġġustabilità għolja. Xi likwidi joniċi jistgħu jxoltu ċ-ċelluloża, u l-mekkaniżmu ewlieni huwa li jkissru l-bonds tal-idroġenu bejn il-ktajjen molekulari taċ-ċelluloża. Likwidi joniċi komuni li jinħallu ċ-ċelluloża jinkludu:
1-butyl-3-methylimidazolium chloride ([BMIM] CL): Dan il-likwidu joniku jxolji ċ-ċelluloża billi jinteraġixxi ma 'bonds ta' idroġenu fiċ-ċelluloża permezz ta 'aċċettaturi ta' bond ta 'l-idroġenu.
1-ethyl-3-methylimidazolium acetate ([EMIM] [AC]): Dan il-likwidu joniku jista 'jxolji konċentrazzjonijiet għoljin ta' ċelluloża f'kundizzjonijiet relattivament ħfief.
2. Soluzzjoni ta 'ossidant amina
Soluzzjoni ta 'ossidant amina bħal soluzzjoni mħallta ta' dietilamina (DEA) u klorur tar-ram hija msejħa [Cu (II) -ammonium soluzzjoni], li hija sistema ta 'solvent qawwi li tista' tħoll iċ-ċelluloża. Teqred l-istruttura tal-kristall taċ-ċelluloża permezz ta 'ossidazzjoni u twaħħil ta' l-idroġenu, u tagħmel il-katina molekulari taċ-ċelluloża aktar artab u aktar solubbli.
3
Is-sistema LICL-DMAC (Lithium chloride-dimethylacetamide) hija waħda mill-metodi klassiċi biex tinħall iċ-ċelluloża. LICL jista 'jifforma kompetizzjoni għal bonds ta' l-idroġenu, u b'hekk jeqred in-netwerk ta 'bonds ta' l-idroġenu bejn molekuli taċ-ċelluloża, filwaqt li DMAC bħala solvent jista 'jinteraġixxi tajjeb mal-katina molekulari taċ-ċelluloża.
4. Aċidu idrokloriku / soluzzjoni tal-klorur taż-żingu
Is-soluzzjoni ta 'aċidu idrokloriku / klorur taż-żingu hija reaġent skopert kmieni li jista' jxolji ċ-ċelluloża. Jista 'jxolji ċ-ċelluloża billi jifforma effett ta' koordinazzjoni bejn il-klorur taż-żingu u l-ktajjen molekulari taċ-ċelluloża, u l-aċidu idrokloriku li jeqred il-bonds tal-idroġenu bejn il-molekuli taċ-ċelluloża. Madankollu, din is-soluzzjoni hija korrużiva ħafna għat-tagħmir u hija limitata f'applikazzjonijiet prattiċi.
5. enzimi fibrinolitiċi
Enżimi fibrinolitiċi (bħal ċellulasi) jinħallu ċ-ċelluloża billi jikkatalizzaw id-dekompożizzjoni taċ-ċelluloża f'oligosakkaridi iżgħar u monosakkaridi. Dan il-metodu għandu firxa wiesgħa ta 'applikazzjonijiet fl-oqsma tal-bijodegradazzjoni u l-konverżjoni tal-bijomassa, għalkemm il-proċess ta' dissoluzzjoni tiegħu mhuwiex kompletament xoljiment kimiku, iżda jinkiseb permezz tal-bijokatalisi.
(3) Mekkaniżmu ta 'dissoluzzjoni taċ-ċelluloża
Reaġenti differenti għandhom mekkaniżmi differenti biex jinħallu ċ-ċelluloża, iżda ġeneralment jistgħu jiġu attribwiti għal żewġ mekkaniżmi ewlenin:
Qerda ta 'bonds ta' l-idroġenu: teqred il-bonds ta 'l-idroġenu bejn il-ktajjen molekulari taċ-ċelluloża permezz ta' formazzjoni kompetittiva ta 'bond ta' l-idroġenu jew interazzjoni jonika, li tagħmilha solubbli.
Rilassament tal-katina molekulari: Żieda fl-irtubija tal-ktajjen molekulari taċ-ċelluloża u tnaqqas il-kristallinità ta 'ktajjen molekulari permezz ta' mezzi fiżiċi jew kimiċi, sabiex ikunu jistgħu jinħallu f'solventi.
(4) Applikazzjonijiet prattiċi ta 'dissoluzzjoni taċ-ċelluloża
Id-dissoluzzjoni taċ-ċelluloża għandha applikazzjonijiet importanti f'ħafna oqsma:
Preparazzjoni tad-derivattivi taċ-ċelluloża: Wara li tinħall iċ-ċelluloża, tista 'tiġi modifikata aktar kimikament biex tipprepara eteri taċ-ċelluloża, esteri taċ-ċelluloża u derivattivi oħra, li huma użati ħafna fl-ikel, il-mediċina, il-kisi u oqsma oħra.
Materjali bbażati fuq iċ-ċelluloża: L-użu ta 'ċelluloża maħlula, 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 tinħall u degradanti taċ-ċelluloża, din tista 'tiġi kkonvertita f'zokkor li jista' jiffermenta għall-produzzjoni ta 'bijokarburanti bħall-bijoetanol, li jgħin biex jinkiseb l-iżvilupp u l-użu tal-enerġija rinnovabbli.
Id-dissoluzzjoni taċ-ċelluloża hija proċess kumpless li jinvolvi mekkaniżmi kimiċi u fiżiċi multipli. Likwidi joniċi, soluzzjonijiet ta 'ossidanti amminiċi, sistemi LICL-DMAC, soluzzjonijiet ta' aċidu idrokloriku / klorur taż-żingu u enzimi ċellolitiċi bħalissa huma magħrufa li huma aġenti effettivi biex jinħallu ċ-ċelluloża. Kull aġent għandu l-mekkaniżmu ta 'xoljiment uniku tiegħu u l-qasam tal-applikazzjoni. Bl-istudju fil-fond tal-mekkaniżmu ta 'dissoluzzjoni taċ-ċelluloża, huwa maħsub li jiġu żviluppati metodi ta' dissoluzzjoni aktar effiċjenti u favur l-ambjent, li jipprovdu aktar possibbiltajiet għall-użu u l-iżvilupp taċ-ċelluloża.
Ħin ta 'wara: Jul-09-2024