Selulosa nyaéta polisakarida kompléks nu diwangun ku loba unit glukosa nu disambungkeun ku beungkeut β-1,4-glikosidik. Éta mangrupikeun komponén utama témbok sél tutuwuhan sareng masihan témbok sél tutuwuhan dukungan struktural sareng kateguhan anu kuat. Kusabab ranté molekular selulosa anu panjang sareng kristalinitas anu luhur, éta gaduh stabilitas anu kuat sareng teu larut.
(1) Sipat selulosa jeung kasusah dina ngabubarkeun
Selulosa ngagaduhan sipat-sipat ieu anu nyababkeun hese larut:
Kristalinitas luhur: Ranté molekul selulosa ngabentuk struktur kisi anu ketat ngaliwatan beungkeut hidrogén sareng gaya van der Waals.
Derajat polimérisasi anu luhur: Darajat polimérisasi (nyaéta panjang ranté molekular) selulosa luhur, biasana mimitian ti ratusan nepi ka rébuan unit glukosa, anu ngaronjatkeun stabilitas molekul.
Jaringan beungkeut hidrogén: Beungkeut hidrogén loba aya di antara jeung dina ranté molekul selulosa, sahingga hésé ancur sarta leyur ku pangleyur umum.
(2) Réagen nu ngabubarkeun selulosa
Ayeuna, réagen anu dipikanyaho sacara efektif tiasa ngabubarkeun selulosa utamina kalebet kategori ieu:
1. Cairan ionik
Cairan ionik nyaéta cairan anu diwangun ku kation organik jeung anion organik atawa anorganik, biasana mibanda volatility low, stabilitas termal tinggi jeung adjustability tinggi. Sababaraha cairan ionik bisa ngabubarkeun selulosa, sarta mékanisme utama nyaéta megatkeun beungkeut hidrogén antara ranté molekul selulosa. Cairan ionik umum anu ngabubarkeun selulosa di antarana:
1-Butyl-3-methylimidazolium chloride ([BMIM]Cl): Cairan ionik ieu ngabubarkeun selulosa ku cara berinteraksi sareng beungkeut hidrogén dina selulosa ngaliwatan akséptor beungkeut hidrogén.
1-Ethyl-3-methylimidazolium acetate ([EMIM][Ac]): Cairan ionik ieu bisa ngabubarkeun konsentrasi luhur selulosa dina kaayaan nu kawilang hampang.
2. Leyuran oksidan amina
Leyuran oksidan amina kayaning leyuran campuran diethylamine (DEA) jeung tambaga klorida disebut [Cu(II)-ammonium solution], nu mangrupakeun sistem pangleyur kuat nu bisa ngaleyurkeun selulosa. Éta ngancurkeun struktur kristal selulosa ngaliwatan oksidasi sareng beungkeutan hidrogén, ngajantenkeun ranté molekular selulosa langkung lemes sareng langkung leyur.
3. Litium klorida-dimethylacetamide (LiCl-DMAc) Sistim
Sistem LiCl-DMAc (lithium klorida-dimethylacetamide) mangrupikeun salah sahiji metodeu klasik pikeun ngabubarkeun selulosa. LiCl bisa ngabentuk kompetisi pikeun beungkeut hidrogén, kukituna ngancurkeun jaringan beungkeut hidrogén antara molekul selulosa, sedengkeun DMAc salaku pangleyur bisa berinteraksi ogé jeung ranté molekul selulosa.
4. Leyuran asam hidroklorat / séng klorida
Solusi asam hidroklorat/séng klorida mangrupa réagen mimiti kapanggih anu bisa ngabubarkeun selulosa. Éta tiasa ngabubarkeun selulosa ku ngabentuk éfék koordinasi antara séng klorida sareng ranté molekul selulosa, sareng asam hidroklorat ngancurkeun beungkeut hidrogén antara molekul selulosa. Sanajan kitu, solusi ieu kacida corrosive kana alat-alat na dugi dina aplikasi praktis.
5. Énzim fibrinolitik
Énzim fibrinolitik (sapertos cellulase) ngabubarkeun selulosa ku cara ngatalisan dékomposisi selulosa janten oligosakarida sareng monosakarida anu langkung alit. Metoda ieu miboga rupa-rupa aplikasi dina widang biodegradasi jeung konversi biomassa, sanajan prosés disolusi na teu sagemblengna kimiawi disolusi, tapi kahontal ngaliwatan biocatalysis.
(3) Mékanisme disolusi selulosa
Réagen béda gaduh mékanisme anu béda pikeun ngabubarkeun selulosa, tapi sacara umum aranjeunna tiasa dikaitkeun kana dua mékanisme utama:
Ngancurkeun beungkeut hidrogén: Ngancurkeun beungkeut hidrogén antara ranté molekul selulosa ngaliwatan formasi beungkeut hidrogén kalapa atawa interaksi ionik, sahingga leyur.
Rélaxasi ranté molekular: Ngaronjatkeun lemes tina ranté molekular selulosa jeung ngurangan kristalinitas ranté molekular ngaliwatan sarana fisik atawa kimiawi, ambéh maranéhanana bisa leyur dina pangleyur.
(4) Aplikasi praktis disolusi selulosa
Disolusi selulosa boga aplikasi penting dina loba widang:
Persiapan turunan selulosa: Saatos ngabubarkeun selulosa, éta bisa salajengna kimia dirobah pikeun nyiapkeun éter selulosa, éster selulosa jeung turunan sejen, nu loba dipaké dina dahareun, ubar, coatings jeung widang lianna.
Bahan dumasar-selulosa: Ngagunakeun selulosa leyur, nanofibers selulosa, mémbran selulosa jeung bahan séjén bisa disiapkeun. Bahan ieu gaduh sipat mékanis anu saé sareng biokompatibilitas.
Énergi biomassa: Ku ngabubarkeun sareng ngahinakeun selulosa, éta tiasa dirobih janten gula anu tiasa diferméntasi pikeun ngahasilkeun bahan bakar nabati sapertos bioétanol, anu ngabantosan pikeun ngahontal pangwangunan sareng panggunaan énergi anu tiasa dianyari.
Disolusi selulosa mangrupikeun prosés kompléks anu ngalibetkeun sababaraha mékanisme kimia sareng fisik. Cairan ionik, leyuran oksidan amino, sistem LiCl-DMAc, larutan asam hidroklorat/séng klorida jeung énzim cellolytic ayeuna dipikawanoh minangka agén mujarab pikeun ngabubarkeun selulosa. Unggal agén boga mékanisme disolusi unik sorangan jeung widang aplikasi. Kalayan ulikan anu jero ngeunaan mékanisme disolusi selulosa, dipercaya yén metode disolusi anu langkung efisien sareng ramah lingkungan bakal dikembangkeun, nyayogikeun langkung seueur kamungkinan pikeun ngamangpaatkeun sareng ngembangkeun selulosa.
waktos pos: Jul-09-2024