Përgatitja e karboksimetil celulozës

Celuloza karboksimetil (CMC)është një polimer i gjithanshëm i tretshëm në ujë që rrjedh nga celuloza, e cila është një polisaharid natyral që gjendet në muret e qelizave bimore. CMC gjen aplikime të gjera në industri të ndryshme duke përfshirë ushqimin, farmaceutikën, kozmetikën, tekstilet, letrën dhe shumë të tjera për shkak të vetive të tij unike si trashja, stabilizimi, lidhja, formimi i filmit dhe mbajtja e ujit. Përgatitja e CMC përfshin disa hapa duke filluar nga nxjerrja e celulozës nga burimet natyrore e ndjekur nga modifikimi i saj për të futur grupet karboksimetil.

1. Nxjerrja e celulozës:
Hapi i parë në përgatitjen e CMC është nxjerrja e celulozës nga burime natyrore si pulpa e drurit, linjat e pambukut ose fibra të tjera bimore. Celuloza zakonisht përftohet përmes një sërë procesesh duke përfshirë pulpimin, zbardhjen dhe pastrimin. Për shembull, pulpa e drurit mund të merret me procese mekanike ose kimike të tulëzimit të ndjekura nga zbardhja me klor ose peroksid hidrogjeni për të hequr papastërtitë dhe linjinën.

2. Aktivizimi i Celulozës:
Pasi të nxirret celuloza, ajo duhet të aktivizohet për të lehtësuar futjen e grupeve karboksimetil. Aktivizimi zakonisht arrihet duke trajtuar celulozën me alkali të tilla si hidroksid natriumi (NaOH) ose karbonat natriumi (Na2CO3) në kushte të kontrolluara të temperaturës dhe presionit. Trajtimi me alkali fryn fibrat e celulozës dhe rrit reaktivitetin e tyre duke thyer lidhjet hidrogjenore brenda dhe ndërmolekulare.

3. Reaksioni i karboksimetilimit:
Celuloza e aktivizuar më pas i nënshtrohet reaksionit të karboksimetilimit ku grupet karboksimetil (-CH2COOH) futen në grupet hidroksil të zinxhirëve të celulozës. Ky reagim zakonisht kryhet duke reaguar celulozën e aktivizuar me monokloroacetat natriumi (SMCA) në prani të një katalizatori alkalik siç është hidroksidi i natriumit (NaOH). Reagimi mund të përfaqësohet si më poshtë:

Celulozë + Acid kloroacetik → Karboksimetil Celulozë + NaCl

Kushtet e reagimit duke përfshirë temperaturën, kohën e reagimit, përqendrimin e reagentëve dhe pH kontrollohen me kujdes për të siguruar rendiment të lartë dhe shkallën e dëshiruar të zëvendësimit (DS) që i referohet numrit mesatar të grupeve karboksimetil të futura për njësi glukoze të zinxhirit celuloz.

4. Neutralizimi dhe larja:
Pas reaksionit të karboksimetilimit, celuloza karboksimetil që rezulton neutralizohet për të hequr alkalin e tepërt dhe acidin kloroacetik të pareaguar. Kjo zakonisht arrihet duke larë produktin me ujë ose një tretësirë ​​të holluar acidi, e ndjekur nga filtrimi për të ndarë CMC-në e ngurtë nga përzierja e reaksionit.

5. Pastrimi:
CMC-ja e pastruar më pas lahet me ujë disa herë për të hequr papastërtitë si kripërat, reagentët që nuk kanë reaguar dhe nënproduktet. Filtrimi ose centrifugimi mund të përdoret për të ndarë CMC-në e pastruar nga uji i larjes.

6. Tharja:
Së fundi, celuloza e pastruar karboksimetil thahet për të hequr lagështinë e mbetur dhe për të marrë produktin e dëshiruar në formën e një pluhuri ose kokrrizash të thata. Tharja mund të realizohet duke përdorur metoda të ndryshme si tharje me ajër, tharje me vakum ose tharje me spërkatje në varësi të karakteristikave të dëshiruara të produktit përfundimtar.

7. Karakterizimi dhe kontrolli i cilësisë:
Të tharaCMCprodukti i nënshtrohet teknikave të ndryshme të karakterizimit si spektroskopia infra të kuqe e transformimit Fourier (FTIR), rezonanca magnetike bërthamore (NMR) dhe matjet e viskozitetit për të konfirmuar strukturën e tij kimike, shkallën e zëvendësimit, peshën molekulare dhe pastërtinë. Testet e kontrollit të cilësisë kryhen gjithashtu për të siguruar që produkti plotëson specifikimet e kërkuara për aplikimet e tij të synuara.

përgatitja e celulozës karboksimetil përfshin disa hapa duke përfshirë nxjerrjen e celulozës nga burimet natyrore, aktivizimin, reaksionin e karboksimetilimit, neutralizimin, pastrimin, tharjen dhe karakterizimin. Çdo hap kërkon kontroll të kujdesshëm të kushteve dhe parametrave të reagimit për të arritur rendiment të lartë, shkallën e dëshiruar të zëvendësimit dhe cilësinë e produktit përfundimtar. CMC është një polimer i përdorur gjerësisht me aplikime të ndryshme për shkak të vetive unike dhe shkathtësisë së tij.