Përgatitja e celulozës karboksimetil

Carboxymethyl celulozë (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, përfshirë ushqimin, farmaceutikët, kozmetikën, tekstilet, letrën dhe shumë të tjera për shkak të vetive të tij unike, siç janë trashja, stabilizimi, detyrimi, formimi i filmit dhe mbajtja e ujit. Përgatitja e CMC përfshin disa hapa duke filluar nga nxjerrja e celulozës nga burimet natyrore të ndjekura nga modifikimi i tij për të prezantuar grupe karboksimetil.

1. Nxjerrja e celulozës:
Hapi i parë në përgatitjen e CMC është nxjerrja e celulozës nga burime natyrore siç janë pulpa e drurit, linjat e pambukut ose fibrat e tjera bimore. Celuloza merret në mënyrë tipike përmes një seri procesesh duke përfshirë pulpimin, zbardhimin dhe pastrimin. Për shembull, pulpa e drurit mund të merret nga proceset e pulpës mekanike ose kimike të ndjekura nga zbardhimi me klor ose peroksid hidrogjeni për të hequr papastërtitë dhe linjinën.

2. Aktivizimi i celulozës:
Pasi të nxirret celuloza, duhet të aktivizohet për të lehtësuar futjen e grupeve karboksimetil. Aktivizimi zakonisht arrihet duke trajtuar celulozën me alkali siç është hidroksidi i natriumit (NAOH) ose karbonat natriumi (NA2CO3) në kushte të kontrolluara të temperaturës dhe presionit. Trajtimi alkali bymehet fibrat e celulozës dhe rrit reaktivitetin e tyre duke thyer lidhjet e hidrogjenit intra dhe ndërmolekulare.

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

Celulozë + acidi kloroacetik → karboksimetil celulozë + NaCl

Kushtet e reagimit përfshirë temperaturën, kohën e reagimit, përqendrimin e reagentëve dhe pH kontrollohen me kujdes për të siguruar rendimentin e lartë dhe shkallën e dëshiruar të zëvendësimit (DS) i cili i referohet numrit mesatar të grupeve karboksimetil të prezantuar për njësi glukoze të zinxhirit të celulozës.

4. Neutralizimi dhe larja:
Pas reaksionit të karboksimetilimit, celuloza që rezulton karboksimetil është neutralizuar për të hequr acidin kloroacetik të tepërt dhe të pa reaguar. Kjo zakonisht arrihet duke larë produktin me ujë ose një zgjidhje të holluar të acidit e ndjekur nga filtrimi për të ndarë CMC të ngurtë nga përzierja e reagimit.

5. Pastrimi:
CMC e pastruar më pas lahet me ujë disa herë për të hequr papastërtitë siç janë kripërat, reagentët e pa reaguar dhe nënproduktet. Filtrimi ose centrifugimi mund të përdoren për të ndarë CMC të pastruar nga uji i larjes.

6. Tharje:
Më në fund, celuloza e pastruar karboksimetil është tharë për të hequr lagështinë e mbetur dhe për të marrë produktin e dëshiruar në formën e një pluhuri të thatë ose kokrrizash. Tharja mund të realizohet duke përdorur metoda të ndryshme të tilla si tharja e ajrit, tharja e vakumit ose tharja e llakut në varësi të karakteristikave të dëshiruara të produktit përfundimtar.

7. Karakterizimi dhe kontrolli i cilësisë:
I tharëCmcProdukti i nënshtrohet teknikave të ndryshme të karakterizimit siç janë spektroskopia infra të kuqe e transformuar në Furier (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. Stepdo hap kërkon kontroll të kujdesshëm të kushteve të reagimit dhe parametrave për të arritur rendimentin e lartë, shkallën e dëshiruar të zëvendësimit dhe cilësinë e produktit përfundimtar. CMC është një polimer i përdorur gjerësisht me aplikime të larmishme për shkak të vetive dhe shkathtësisë unike të tij.