Cellulose ni polysaccharide tata inayojumuisha vitengo vingi vya sukari iliyounganishwa na vifungo vya β-1,4-glycosidic. Ni sehemu kuu ya ukuta wa seli ya mmea na inatoa ukuta wa seli za mimea msaada wa muundo na ugumu. Kwa sababu ya mnyororo mrefu wa seli ya selulosi na fuwele kubwa, ina utulivu mkubwa na ujuaji.
(1) Mali ya selulosi na ugumu wa kufuta
Cellulose ina mali zifuatazo ambazo hufanya iwe ngumu kufuta:
Crystallinity ya juu: Minyororo ya Masi ya selulosi huunda muundo wa kimiani kupitia vifungo vya hidrojeni na vikosi vya van der Waals.
Kiwango cha juu cha upolimishaji: Kiwango cha upolimishaji (yaani urefu wa mnyororo wa Masi) ya selulosi ni kubwa, kawaida huanzia mamia hadi maelfu ya vitengo vya sukari, ambayo huongeza utulivu wa molekuli.
Mtandao wa dhamana ya haidrojeni: vifungo vya haidrojeni vipo kati ya kati na ndani ya minyororo ya seli ya selulosi, na kuifanya kuwa ngumu kuharibiwa na kufutwa na vimumunyisho vya jumla.
(2) Reagents zinazofuta selulosi
Hivi sasa, vitendaji vinavyojulikana ambavyo vinaweza kufuta vyema selulosi ni pamoja na aina zifuatazo:
1. Vinywaji vya Ionic
Vinywaji vya Ionic ni vinywaji vyenye saruji za kikaboni na vitunguu vya kikaboni au isokaboni, kawaida na hali tete, utulivu wa juu wa mafuta na urekebishaji wa hali ya juu. Vinywaji vingine vya ionic vinaweza kufuta selulosi, na utaratibu kuu ni kuvunja vifungo vya haidrojeni kati ya minyororo ya seli ya seli. Vinywaji vya kawaida vya ionic ambavyo vinafuta selulosi ni pamoja na:
1-butyl-3-methylimidazolium kloridi ([BMIM] Cl): Kioevu hiki cha ioniki kinafuta selulosi kwa kuingiliana na vifungo vya hidrojeni katika selulosi kupitia wapokeaji wa dhamana ya hidrojeni.
1-ethyl-3-methylimidazolium acetate ([EMIM] [AC]): Kioevu hiki cha ioniki kinaweza kufuta viwango vya juu vya selulosi chini ya hali kali.
2. Suluhisho la oksidi ya amine
Suluhisho la oksidi ya amine kama suluhisho mchanganyiko wa diethylamine (DEA) na kloridi ya shaba inaitwa [Cu (II) -mmonium Solution], ambayo ni mfumo mzuri wa kutengenezea ambao unaweza kufuta selulosi. Inaharibu muundo wa glasi ya selulosi kupitia oxidation na dhamana ya hidrojeni, na kufanya selulosi ya mnyororo wa seli laini na mumunyifu zaidi.
3. Mfumo wa Lithium Chloride-Dimethylacetamide (LICL-DMAC)
Mfumo wa LICL-DMAC (Lithium Chloride-dimethylacetamide) ni moja wapo ya njia za kufuta selulosi. LICL inaweza kuunda ushindani wa vifungo vya haidrojeni, na hivyo kuharibu mtandao wa dhamana ya hidrojeni kati ya molekuli za selulosi, wakati DMAC kama kutengenezea inaweza kuingiliana vizuri na mnyororo wa seli ya seli.
4. Suluhisho la Hydrochloric Acid/Zinc kloridi
Suluhisho la kloridi ya hydrochloric/zinki ya zinki ni reagent iliyogunduliwa mapema ambayo inaweza kufuta selulosi. Inaweza kufuta selulosi kwa kuunda athari ya uratibu kati ya kloridi ya zinki na minyororo ya seli ya seli, na asidi ya hydrochloric kuharibu vifungo vya hidrojeni kati ya molekuli za selulosi. Walakini, suluhisho hili linaumiza sana kwa vifaa na ni mdogo katika matumizi ya vitendo.
5. Enzymes za Fibrinolytic
Enzymes za Fibrinolytic (kama vile selulosi) hufuta selulosi kwa kuchochea mtengano wa selulosi ndani ya oligosaccharides ndogo na monosaccharides. Njia hii ina matumizi anuwai katika nyanja za ubadilishaji wa biodegradation na biomass, ingawa mchakato wake wa kufutwa sio kabisa kufutwa kwa kemikali, lakini hupatikana kupitia biocatalysis.
(3) Utaratibu wa kufutwa kwa selulosi
Reagents tofauti zina njia tofauti za kufuta selulosi, lakini kwa ujumla zinaweza kuhusishwa na mifumo kuu mbili:
Uharibifu wa vifungo vya hidrojeni: kuharibu vifungo vya haidrojeni kati ya minyororo ya seli ya seli kupitia malezi ya ushindani wa hydrojeni au mwingiliano wa ioniki, na kuifanya kuwa mumunyifu.
Kupumzika kwa mnyororo wa Masi: Kuongeza laini ya minyororo ya seli ya seli na kupunguza fuwele za minyororo ya Masi kupitia njia za mwili au kemikali, ili ziweze kufutwa kwa vimumunyisho.
(4) Matumizi ya vitendo ya kufutwa kwa selulosi
Kufutwa kwa selulosi kuna matumizi muhimu katika nyanja nyingi:
Maandalizi ya derivatives ya selulosi: Baada ya kufuta selulosi, inaweza kubadilishwa zaidi kwa kemikali kuandaa ethers za selulosi, esta za selulosi na derivatives zingine, ambazo hutumiwa sana katika chakula, dawa, mipako na uwanja mwingine.
Vifaa vya msingi wa selulosi: Kutumia selulosi iliyofutwa, nanofibers za selulosi, utando wa selulosi na vifaa vingine vinaweza kutayarishwa. Vifaa hivi vina mali nzuri ya mitambo na biocompatibility.
Nishati ya Biomass: Kwa kufuta na kudhoofisha selulosi, inaweza kubadilishwa kuwa sukari inayoweza kubadilika kwa utengenezaji wa mimea kama vile bioethanol, ambayo husaidia kufikia maendeleo na utumiaji wa nishati mbadala.
Kufutwa kwa selulosi ni mchakato ngumu unaojumuisha mifumo mingi ya kemikali na ya mwili. Vinywaji vya Ionic, suluhisho za oksidi za amino, mifumo ya LICL-DMAC, asidi ya hydrochloric/suluhisho la kloridi ya zinki na enzymes za cellolytic kwa sasa zinajulikana kuwa mawakala bora wa kufuta selulosi. Kila wakala ana utaratibu wake wa kipekee wa uharibifu na uwanja wa maombi. Pamoja na uchunguzi wa kina wa utaratibu wa kufutwa kwa selulosi, inaaminika kuwa njia bora na za mazingira za kufutwa kwa mazingira zitatengenezwa, ikitoa uwezekano zaidi wa utumiaji na maendeleo ya selulosi.
Wakati wa chapisho: JUL-09-2024