ஹைட்ராக்ஸீதில் செல்லுலோஸ் தயாரித்தல்

ஹைட்ராக்ஸீதில் செல்லுலோஸ் (எச்.இ.சி) என்பது தாவரங்களின் செல் சுவர்களில் காணப்படும் இயற்கையான பாலிமர் செல்லுலோஸிலிருந்து பெறப்பட்ட அயனி அல்லாத, நீரில் கரையக்கூடிய பாலிமர் ஆகும். சிறந்த தடித்தல், திரைப்படத்தை உருவாக்குதல் மற்றும் வேதியியல் பண்புகள் காரணமாக மருந்துகள், அழகுசாதனப் பொருட்கள், வண்ணப்பூச்சுகள் மற்றும் பசைகள் உள்ளிட்ட பல்வேறு தொழில்களில் இது பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. ஹைட்ராக்ஸீதில் செல்லுலோஸைத் தயாரிப்பது கார நிலைமைகளின் கீழ் எத்திலீன் ஆக்சைடுடன் செல்லுலோஸை ஈதரிகேஷனை உள்ளடக்கியது. இந்த செயல்முறையை பல முக்கிய படிகளாக உடைக்கலாம்: செல்லுலோஸ் சுத்திகரிப்பு, காரமயமாக்கல், ஈதரிஃபிகேஷன், நடுநிலைப்படுத்தல், கழுவுதல் மற்றும் உலர்த்துதல்.

1. செல்லுலோஸ் சுத்திகரிப்பு
ஹைட்ராக்ஸீதில் செல்லுலோஸ் தயாரிப்பதில் முதல் படி செல்லுலோஸின் சுத்திகரிப்பு ஆகும், இது பொதுவாக மர கூழ் அல்லது பருத்தி லிண்டர்களிடமிருந்து பெறப்படுகிறது. மூல செல்லுலோஸில் லிக்னின், ஹெமிசெல்லுலோஸ் மற்றும் பிற பிரித்தெடுத்தல்கள் போன்ற அசுத்தங்கள் உள்ளன, அவை வேதியியல் மாற்றத்திற்கு ஏற்ற உயர் தூய்மை செல்லுலோஸைப் பெற அகற்றப்பட வேண்டும்.

சம்பந்தப்பட்ட படிகள்:

மெக்கானிக்கல் செயலாக்கம்: மூல செல்லுலோஸ் அதன் அளவைக் குறைப்பதற்கும் அதன் மேற்பரப்பு பகுதியை அதிகரிப்பதற்கும் இயந்திரத்தனமாக செயலாக்கப்படுகிறது, அடுத்தடுத்த ரசாயன சிகிச்சைகளை எளிதாக்குகிறது.
வேதியியல் சிகிச்சை: லிக்னின் மற்றும் ஹெமிசெல்லுலோஸை உடைத்து சோடியம் ஹைட்ராக்சைடு (NAOH) மற்றும் சோடியம் சல்பைட் (NA2SO3) போன்ற ரசாயனங்களுடன் செல்லுலோஸ் சிகிச்சையளிக்கப்படுகிறது, அதன்பிறகு மீதமுள்ள அசுத்தங்களை அகற்றி வெள்ளை, நார்ச்சத்து செல்லுலோஸைப் பெறுவதற்காக கழுவுதல் மற்றும் வெளுக்கும்.

2. காரமயமாக்கல்
சுத்திகரிப்பு எதிர்வினைக்கு செயல்படுத்த சுத்திகரிக்கப்பட்ட செல்லுலோஸ் காரமயமாக்கப்படுகிறது. சோடியம் ஹைட்ராக்சைட்டின் நீர்வாழ் கரைசலுடன் செல்லுலோஸுக்கு சிகிச்சையளிப்பதை இது உள்ளடக்குகிறது.

எதிர்வினை:
செல்லுலோஸ்+NaOH → ஆல்காலி செல்லுலோஸ்

செயல்முறை:

செல்லுலோஸ் தண்ணீரில் இடைநிறுத்தப்பட்டுள்ளது, மற்றும் சோடியம் ஹைட்ராக்சைடு கரைசல் சேர்க்கப்படுகிறது. NaOH இன் செறிவு பொதுவாக 10-30%முதல், மற்றும் எதிர்வினை 20-40 ° C க்கு இடையில் வெப்பநிலையில் மேற்கொள்ளப்படுகிறது.
ஆல்காலியின் சீரான உறிஞ்சுதலை உறுதி செய்வதற்காக இந்த கலவை கிளறப்படுகிறது, இது கார செல்லுலோஸ் உருவாக வழிவகுக்கிறது. இந்த இடைநிலை எத்திலீன் ஆக்சைடை நோக்கி மிகவும் எதிர்வினையாற்றுகிறது, இது ஈத்தரிஃபிகேஷன் செயல்முறையை எளிதாக்குகிறது.

3. ஈதரிஃபிகேஷன்
ஹைட்ராக்ஸீதில் செல்லுலோஸை தயாரிப்பதற்கான முக்கிய படி எத்திலீன் ஆக்சைடு கொண்ட ஆல்காலி செல்லுலோஸின் ஈதரிஃபிகேஷன் ஆகும். இந்த எதிர்வினை செல்லுலோஸ் முதுகெலும்பில் ஹைட்ராக்ஸீதில் குழுக்களை (-CH2CH2OH) அறிமுகப்படுத்துகிறது, இது நீரில் கரையக்கூடியதாக இருக்கும்.

எதிர்வினை:
ஆல்காலி செல்லுலோஸ்+எத்திலீன் ஆக்சைடு → ஹைட்ராக்ஸீதில் செல்லுலோஸ்+NaOH

செயல்முறை:

ஒரு தொகுதி அல்லது தொடர்ச்சியான செயல்பாட்டில், ஆல்காலி செல்லுலோஸில் எத்திலீன் ஆக்சைடு சேர்க்கப்படுகிறது. எதிர்வினை பொதுவாக ஒரு ஆட்டோகிளேவ் அல்லது அழுத்தம் உலையில் நடத்தப்படுகிறது.
ஹைட்ராக்ஸீதில் குழுக்களின் உகந்த மாற்றீட்டை உறுதிப்படுத்த வெப்பநிலை (50-100 ° C) மற்றும் அழுத்தம் (1-5 ஏடிஎம்) உள்ளிட்ட எதிர்வினை நிலைமைகள் கவனமாக கட்டுப்படுத்தப்படுகின்றன. மாற்று (டி.எஸ்) மற்றும் மோலார் மாற்றீடு (எம்.எஸ்) ஆகியவை இறுதி உற்பத்தியின் பண்புகளை பாதிக்கும் முக்கியமான அளவுருக்கள்.

4. நடுநிலைப்படுத்தல்
ஈதரிஃபிகேஷன் எதிர்வினைக்குப் பிறகு, கலவையில் ஹைட்ராக்ஸீதில் செல்லுலோஸ் மற்றும் எஞ்சிய சோடியம் ஹைட்ராக்சைடு ஆகியவை உள்ளன. அடுத்த கட்டம் நடுநிலைப்படுத்தல் ஆகும், அங்கு அதிகப்படியான ஆல்கி ஒரு அமிலம், பொதுவாக அசிட்டிக் அமிலம் (CH3COOH) அல்லது ஹைட்ரோகுளோரிக் அமிலம் (HCL) ஐப் பயன்படுத்தி நடுநிலைப்படுத்தப்படுகிறது.

எதிர்வினை: NaOH+HCL → NaCl+H2O

செயல்முறை:

அதிகப்படியான வெப்பத்தைத் தவிர்ப்பதற்கும் ஹைட்ராக்ஸீதில் செல்லுலோஸின் சிதைவைத் தடுப்பதற்கும் கட்டுப்படுத்தப்பட்ட நிலைமைகளின் கீழ் எதிர்வினை கலவையில் அமிலம் மெதுவாக சேர்க்கப்படுகிறது.
நடுநிலைப்படுத்தப்பட்ட கலவை பின்னர் பி.எச் சரிசெய்தலுக்கு உட்படுத்தப்படுகிறது, இது விரும்பிய வரம்பிற்குள் இருப்பதை உறுதிசெய்கிறது, பொதுவாக நடுநிலை pH (6-8) ஐச் சுற்றி.
5. சலவை
நடுநிலைப்படுத்தலைத் தொடர்ந்து, உப்புகள் மற்றும் பிற துணை தயாரிப்புகளை அகற்ற தயாரிப்பு கழுவப்பட வேண்டும். தூய ஹைட்ராக்ஸீதில் செல்லுலோஸைப் பெறுவதற்கு இந்த படி முக்கியமானது.

செயல்முறை:

எதிர்வினை கலவை தண்ணீரில் நீர்த்தப்பட்டு, ஹைட்ராக்ஸீதில் செல்லுலோஸ் வடிகட்டுதல் அல்லது மையவிலக்கு மூலம் பிரிக்கப்படுகிறது.
பிரிக்கப்பட்ட ஹைட்ராக்ஸீதில் செல்லுலோஸ் மீதமுள்ள உப்புகள் மற்றும் அசுத்தங்களை அகற்ற மீண்டும் மீண்டும் டீயோனைஸ் செய்யப்பட்ட தண்ணீரில் கழுவப்படுகிறது. கழுவும் நீர் ஒரு குறிப்பிட்ட கடத்துத்திறனை அடையும் வரை சலவை செயல்முறை தொடர்கிறது, இது கரையக்கூடிய அசுத்தங்களை அகற்றுவதைக் குறிக்கிறது.
6. உலர்த்துதல்
ஹைட்ராக்சீதில் செல்லுலோஸ் தயாரிப்பதற்கான இறுதி படி உலர்த்துகிறது. இந்த படி அதிகப்படியான தண்ணீரை நீக்குகிறது, இது பல்வேறு பயன்பாடுகளுக்கு ஏற்ற உலர்ந்த, தூள் உற்பத்தியைக் கொடுக்கும்.

செயல்முறை:

கழுவப்பட்ட ஹைட்ராக்ஸீதில் செல்லுலோஸ் உலர்த்தும் தட்டுகளில் பரவுகிறது அல்லது உலர்த்தும் சுரங்கப்பாதை மூலம் தெரிவிக்கப்படுகிறது. வெப்பச் சிதைவைத் தவிர்ப்பதற்காக உலர்த்தும் வெப்பநிலை கவனமாக கட்டுப்படுத்தப்படுகிறது, பொதுவாக 50-80 ° C வரை இருக்கும்.
மாற்றாக, ஸ்ப்ரே உலர்த்தல் விரைவான மற்றும் திறமையான உலர்த்தலுக்கு பயன்படுத்தப்படலாம். தெளிப்பு உலர்த்தலில், அக்வஸ் ஹைட்ராக்ஸீதில் செல்லுலோஸ் கரைசல் சிறந்த துளிகளாக அணுக்கப்பட்டு சூடான காற்று நீரோட்டத்தில் உலர்த்தப்பட்டு, நன்றாக தூள் ஏற்படுகிறது.
உலர்ந்த தயாரிப்பு பின்னர் விரும்பிய துகள் அளவிற்கு அரைக்கப்பட்டு சேமிப்பு மற்றும் விநியோகத்திற்காக நிரம்பியுள்ளது.
தரக் கட்டுப்பாடு மற்றும் பயன்பாடுகள்
தயாரிப்பு செயல்முறை முழுவதும், ஹைட்ராக்ஸீதில் செல்லுலோஸின் நிலைத்தன்மையையும் தரத்தையும் உறுதிப்படுத்த கடுமையான தரக் கட்டுப்பாட்டு நடவடிக்கைகள் செயல்படுத்தப்படுகின்றன. பாகுத்தன்மை, மாற்றீட்டின் அளவு, ஈரப்பதம் மற்றும் துகள் அளவு போன்ற முக்கிய அளவுருக்கள் தொடர்ந்து கண்காணிக்கப்படுகின்றன.

விண்ணப்பங்கள்:

மருந்துகள்: மாத்திரைகள், இடைநீக்கங்கள் மற்றும் களிம்புகள் போன்ற சூத்திரங்களில் தடித்தல் முகவராக, பைண்டர் மற்றும் நிலைப்படுத்தியாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
அழகுசாதனப் பொருட்கள்: கிரீம்கள், லோஷன்கள் மற்றும் ஷாம்புகள் போன்ற தயாரிப்புகளுக்கு பாகுத்தன்மை மற்றும் அமைப்பை வழங்குகிறது.
வண்ணப்பூச்சுகள் மற்றும் பூச்சுகள்: ஒரு தடிமனான மற்றும் வேதியியல் மாற்றியமைப்பாளராக செயல்படுகிறது, பயன்பாட்டு பண்புகள் மற்றும் வண்ணப்பூச்சுகளின் நிலைத்தன்மையை மேம்படுத்துகிறது.
உணவுத் தொழில்: பல்வேறு உணவுப் பொருட்களில் தடிமனான, நிலைப்படுத்தி மற்றும் குழம்பாக்கியாக செயல்படுகிறது.

ஹைட்ராக்ஸீதில் செல்லுலோஸைத் தயாரிப்பது ஹைட்ராக்ஸீதில் குழுக்களை அறிமுகப்படுத்த செல்லுலோஸை மாற்றியமைப்பதை நோக்கமாகக் கொண்ட நன்கு வரையறுக்கப்பட்ட வேதியியல் மற்றும் இயந்திர செயல்முறைகளை உள்ளடக்கியது. ஒவ்வொரு அடியும், செல்லுலோஸ் சுத்திகரிப்பு முதல் உலர்த்துதல் வரை, இறுதி உற்பத்தியின் தரம் மற்றும் செயல்பாட்டை தீர்மானிப்பதில் முக்கியமானது. ஹைட்ராக்ஸீதில் செல்லுலோஸின் பல்துறை பண்புகள் பல தொழில்களில் விலைமதிப்பற்ற மூலப்பொருளாக அமைகின்றன, இது பல்வேறு பயன்பாடுகளின் குறிப்பிட்ட தேவைகளைப் பூர்த்தி செய்ய துல்லியமான உற்பத்தி நடைமுறைகளின் முக்கியத்துவத்தை எடுத்துக்காட்டுகிறது.