ஹைட்ராக்சிஎத்தில் செல்லுலோஸ் தயாரித்தல்

ஹைட்ராக்ஸிஎத்தில் செல்லுலோஸ் (HEC) என்பது தாவரங்களின் செல் சுவர்களில் காணப்படும் ஒரு இயற்கை பாலிமரான செல்லுலோஸிலிருந்து பெறப்பட்ட அயனி அல்லாத, நீரில் கரையக்கூடிய பாலிமர் ஆகும். இது அதன் சிறந்த தடித்தல், படலம் உருவாக்கம் மற்றும் ரியாலஜிக்கல் பண்புகள் காரணமாக மருந்துகள், அழகுசாதனப் பொருட்கள், வண்ணப்பூச்சுகள் மற்றும் பசைகள் உள்ளிட்ட பல்வேறு தொழில்களில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. ஹைட்ராக்ஸிஎத்தில் செல்லுலோஸைத் தயாரிப்பது கார நிலைமைகளின் கீழ் எத்திலீன் ஆக்சைடுடன் செல்லுலோஸை ஈதராக்கம் செய்வதை உள்ளடக்கியது. இந்த செயல்முறையை பல முக்கிய படிகளாகப் பிரிக்கலாம்: செல்லுலோஸ் சுத்திகரிப்பு, காரமயமாக்கல், ஈதராக்கல், நடுநிலைப்படுத்தல், கழுவுதல் மற்றும் உலர்த்துதல்.

1. செல்லுலோஸ் சுத்திகரிப்பு
ஹைட்ராக்ஸிஎத்தில் செல்லுலோஸை தயாரிப்பதில் முதல் படி, மரக் கூழ் அல்லது பருத்தி லிண்டர்களில் இருந்து பெறப்படும் செல்லுலோஸை சுத்திகரிப்பதாகும். மூல செல்லுலோஸில் லிக்னின், ஹெமிசெல்லுலோஸ் மற்றும் பிற பிரித்தெடுக்கும் பொருட்கள் போன்ற அசுத்தங்கள் உள்ளன, அவை வேதியியல் மாற்றத்திற்கு ஏற்ற உயர்-தூய்மை செல்லுலோஸைப் பெற அகற்றப்பட வேண்டும்.

சம்பந்தப்பட்ட படிகள்:

இயந்திர செயலாக்கம்: மூல செல்லுலோஸ் அதன் அளவைக் குறைத்து அதன் பரப்பளவை அதிகரிக்க இயந்திரத்தனமாக பதப்படுத்தப்படுகிறது, இது அடுத்தடுத்த இரசாயன சிகிச்சைகளை எளிதாக்குகிறது.
வேதியியல் சிகிச்சை: செல்லுலோஸ் சோடியம் ஹைட்ராக்சைடு (NaOH) மற்றும் சோடியம் சல்பைட் (Na2SO3) போன்ற வேதிப்பொருட்களுடன் சிகிச்சையளிக்கப்பட்டு லிக்னின் மற்றும் ஹெமிசெல்லுலோஸை உடைக்கப்படுகிறது, பின்னர் கழுவுதல் மற்றும் வெளுத்தல் மூலம் எஞ்சியிருக்கும் அசுத்தங்களை அகற்றி வெள்ளை, நார்ச்சத்துள்ள செல்லுலோஸைப் பெறுகிறது.

2. காரமயமாக்கல்
சுத்திகரிக்கப்பட்ட செல்லுலோஸ் பின்னர் காரமயமாக்கப்பட்டு ஈதராக்கல் வினைக்காக செயல்படுத்தப்படுகிறது. இது செல்லுலோஸை சோடியம் ஹைட்ராக்சைட்டின் நீர் கரைசலுடன் சிகிச்சையளிப்பதை உள்ளடக்குகிறது.

எதிர்வினை:
செல்லுலோஸ்+NaOH→கார செல்லுலோஸ்

செயல்முறை:

செல்லுலோஸ் தண்ணீரில் தொங்கவிடப்பட்டு, சோடியம் ஹைட்ராக்சைடு கரைசல் சேர்க்கப்படுகிறது. NaOH இன் செறிவு பொதுவாக 10-30% வரை இருக்கும், மேலும் வினை 20-40°C வெப்பநிலையில் மேற்கொள்ளப்படுகிறது.
காரத்தை சீராக உறிஞ்சுவதை உறுதி செய்வதற்காக கலவை கலக்கப்படுகிறது, இது கார செல்லுலோஸ் உருவாவதற்கு வழிவகுக்கிறது. இந்த இடைநிலை எத்திலீன் ஆக்சைடை நோக்கி அதிக வினைத்திறன் கொண்டது, இது ஈதராக்கல் செயல்முறையை எளிதாக்குகிறது.

3. ஈதரிஃபிகேஷன்
ஹைட்ராக்சிஎத்தில் செல்லுலோஸை தயாரிப்பதில் முக்கிய படி, எத்திலீன் ஆக்சைடுடன் ஆல்காலி செல்லுலோஸை ஈதராக்கல் செய்வதாகும். இந்த வினையானது ஹைட்ராக்சிஎத்தில் குழுக்களை (-CH2CH2OH) செல்லுலோஸ் முதுகெலும்பில் அறிமுகப்படுத்தி, அதை நீரில் கரையக்கூடியதாக ஆக்குகிறது.

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

செயல்முறை:

எத்திலீன் ஆக்சைடு கார செல்லுலோஸுடன் ஒரு தொகுதி அல்லது தொடர்ச்சியான செயல்பாட்டில் சேர்க்கப்படுகிறது. இந்த வினை பொதுவாக ஒரு ஆட்டோகிளேவ் அல்லது அழுத்த உலையில் நடத்தப்படுகிறது.
ஹைட்ராக்ஸிதைல் குழுக்களின் உகந்த மாற்றீட்டை உறுதி செய்வதற்காக வெப்பநிலை (50-100°C) மற்றும் அழுத்தம் (1-5 atm) உள்ளிட்ட எதிர்வினை நிலைமைகள் கவனமாகக் கட்டுப்படுத்தப்படுகின்றன. மாற்றீட்டின் அளவு (DS) மற்றும் மோலார் மாற்றீடு (MS) ஆகியவை இறுதி உற்பத்தியின் பண்புகளை பாதிக்கும் முக்கியமான அளவுருக்கள் ஆகும்.

4. நடுநிலைப்படுத்தல்
ஈதரிஃபிகேஷன் வினைக்குப் பிறகு, கலவையில் ஹைட்ராக்சிஎத்தில் செல்லுலோஸ் மற்றும் மீதமுள்ள சோடியம் ஹைட்ராக்சைடு உள்ளன. அடுத்த படி நடுநிலைப்படுத்தல் ஆகும், அங்கு அதிகப்படியான காரம் ஒரு அமிலத்தைப் பயன்படுத்தி நடுநிலையாக்கப்படுகிறது, பொதுவாக அசிட்டிக் அமிலம் (CH3COOH) அல்லது ஹைட்ரோகுளோரிக் அமிலம் (HCl).

வினை:NaOH+HCl→NaCl+H2O

செயல்முறை:

அதிகப்படியான வெப்பத்தைத் தவிர்க்கவும், ஹைட்ராக்சிஎத்தில் செல்லுலோஸின் சிதைவைத் தடுக்கவும் கட்டுப்படுத்தப்பட்ட நிலைமைகளின் கீழ் அமிலம் மெதுவாக வினைக் கலவையில் சேர்க்கப்படுகிறது.
பின்னர் நடுநிலைப்படுத்தப்பட்ட கலவை விரும்பிய வரம்பிற்குள் இருப்பதை உறுதிசெய்ய pH சரிசெய்தலுக்கு உட்படுத்தப்படுகிறது, பொதுவாக நடுநிலை pH (6-8) ஐச் சுற்றி இருக்கும்.
5. கழுவுதல்
நடுநிலைப்படுத்தலுக்குப் பிறகு, உப்புகள் மற்றும் பிற துணைப் பொருட்களை அகற்ற தயாரிப்பு கழுவப்பட வேண்டும். தூய ஹைட்ராக்சிஎத்தில் செல்லுலோஸைப் பெறுவதற்கு இந்தப் படி மிகவும் முக்கியமானது.

செயல்முறை:

வினைக் கலவை தண்ணீரில் நீர்த்தப்பட்டு, ஹைட்ராக்சிதைல் செல்லுலோஸ் வடிகட்டுதல் அல்லது மையவிலக்கு மூலம் பிரிக்கப்படுகிறது.
பிரிக்கப்பட்ட ஹைட்ராக்சிஎத்தில் செல்லுலோஸ், மீதமுள்ள உப்புகள் மற்றும் அசுத்தங்களை அகற்ற, அயனியாக்கம் நீக்கப்பட்ட தண்ணீரில் மீண்டும் மீண்டும் கழுவப்படுகிறது. கழுவும் நீர் ஒரு குறிப்பிட்ட கடத்துத்திறனை அடையும் வரை சலவை செயல்முறை தொடர்கிறது, இது கரையக்கூடிய அசுத்தங்களை அகற்றுவதைக் குறிக்கிறது.
6. உலர்த்துதல்
ஹைட்ராக்சிஎத்தில் செல்லுலோஸை தயாரிப்பதில் இறுதிப் படி உலர்த்துவதாகும். இந்தப் படி அதிகப்படியான தண்ணீரை நீக்கி, பல்வேறு பயன்பாடுகளுக்கு ஏற்ற உலர்ந்த, தூள் பொருளை உருவாக்குகிறது.

செயல்முறை:

கழுவப்பட்ட ஹைட்ராக்சிஎத்தில் செல்லுலோஸ் உலர்த்தும் தட்டுகளில் பரப்பப்படுகிறது அல்லது உலர்த்தும் சுரங்கப்பாதை வழியாக கொண்டு செல்லப்படுகிறது. வெப்பச் சிதைவைத் தவிர்க்க உலர்த்தும் வெப்பநிலை கவனமாகக் கட்டுப்படுத்தப்படுகிறது, பொதுவாக 50-80°C வரை இருக்கும்.
மாற்றாக, விரைவான மற்றும் திறமையான உலர்த்தலுக்கு தெளிப்பு உலர்த்தலைப் பயன்படுத்தலாம். தெளிப்பு உலர்த்தலில், நீர் ஹைட்ராக்சிதைல் செல்லுலோஸ் கரைசல் நுண்ணிய துளிகளாக அணுவாக்கப்பட்டு சூடான காற்று நீரோட்டத்தில் உலர்த்தப்படுகிறது, இதன் விளைவாக நுண்ணிய தூள் உருவாகிறது.
உலர்ந்த தயாரிப்பு பின்னர் விரும்பிய துகள் அளவிற்கு அரைக்கப்பட்டு சேமிப்பு மற்றும் விநியோகத்திற்காக பேக் செய்யப்படுகிறது.
தரக் கட்டுப்பாடு மற்றும் பயன்பாடுகள்
தயாரிப்பு செயல்முறை முழுவதும், ஹைட்ராக்சிஎத்தில் செல்லுலோஸின் நிலைத்தன்மை மற்றும் தரத்தை உறுதி செய்ய கடுமையான தரக் கட்டுப்பாட்டு நடவடிக்கைகள் செயல்படுத்தப்படுகின்றன. பாகுத்தன்மை, மாற்றீட்டின் அளவு, ஈரப்பதம் மற்றும் துகள் அளவு போன்ற முக்கிய அளவுருக்கள் தொடர்ந்து கண்காணிக்கப்படுகின்றன.

பயன்பாடுகள்:

மருந்துகள்: மாத்திரைகள், சஸ்பென்ஷன்கள் மற்றும் களிம்புகள் போன்ற சூத்திரங்களில் தடிமனான முகவராக, பைண்டராக மற்றும் நிலைப்படுத்தியாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
அழகுசாதனப் பொருட்கள்: கிரீம்கள், லோஷன்கள் மற்றும் ஷாம்புகள் போன்ற பொருட்களுக்கு பாகுத்தன்மை மற்றும் அமைப்பை வழங்குகிறது.
வண்ணப்பூச்சுகள் மற்றும் பூச்சுகள்: தடிப்பாக்கி மற்றும் ரியாலஜி மாற்றியமைப்பாளராகச் செயல்படுகிறது, வண்ணப்பூச்சுகளின் பயன்பாட்டு பண்புகள் மற்றும் நிலைத்தன்மையை மேம்படுத்துகிறது.
உணவுத் தொழில்: பல்வேறு உணவுப் பொருட்களில் கெட்டிப்படுத்தி, நிலைப்படுத்தி மற்றும் குழம்பாக்கியாகச் செயல்படுகிறது.

ஹைட்ராக்ஸிஎத்தில் செல்லுலோஸை தயாரிப்பது, செல்லுலோஸை மாற்றியமைப்பதன் மூலம் ஹைட்ராக்ஸிஎத்தில் குழுக்களை அறிமுகப்படுத்துவதை நோக்கமாகக் கொண்ட நன்கு வரையறுக்கப்பட்ட வேதியியல் மற்றும் இயந்திர செயல்முறைகளின் வரிசையை உள்ளடக்கியது. செல்லுலோஸ் சுத்திகரிப்பு முதல் உலர்த்துதல் வரை ஒவ்வொரு படியும், இறுதி உற்பத்தியின் தரம் மற்றும் செயல்பாட்டை தீர்மானிப்பதில் முக்கியமானது. ஹைட்ராக்ஸிஎத்தில் செல்லுலோஸின் பல்துறை பண்புகள் பல தொழில்களில் இதை ஒரு விலைமதிப்பற்ற மூலப்பொருளாக ஆக்குகின்றன, பல்வேறு பயன்பாடுகளின் குறிப்பிட்ட தேவைகளைப் பூர்த்தி செய்ய துல்லியமான உற்பத்தி நடைமுறைகளின் முக்கியத்துவத்தை எடுத்துக்காட்டுகின்றன.