సెల్యులోజ్‌ను కరిగించే కారకం ఏమిటి?

సెల్యులోజ్ అనేది β-1,4-గ్లైకోసిడిక్ బాండ్ల ద్వారా అనుసంధానించబడిన అనేక గ్లూకోజ్ యూనిట్లతో కూడిన సంక్లిష్ట పాలిసాకరైడ్. ఇది మొక్కల కణ గోడల యొక్క ప్రధాన భాగం మరియు మొక్కల కణ గోడలకు బలమైన నిర్మాణాత్మక మద్దతు మరియు మొండితనం ఇస్తుంది. పొడవైన సెల్యులోజ్ పరమాణు గొలుసు మరియు అధిక స్ఫటికీకరణ కారణంగా, ఇది బలమైన స్థిరత్వం మరియు ఇన్సోలబ్లెస్‌ను కలిగి ఉంది.

(1) సెల్యులోజ్ యొక్క లక్షణాలు మరియు కరిగించడంలో ఇబ్బంది

సెల్యులోజ్ ఈ క్రింది లక్షణాలను కలిగి ఉంది, అది కరిగించడం కష్టతరం చేస్తుంది:

అధిక స్ఫటికీకరణ: సెల్యులోజ్ మాలిక్యులర్ గొలుసులు హైడ్రోజన్ బాండ్లు మరియు వాన్ డెర్ వాల్స్ శక్తుల ద్వారా గట్టి జాలక నిర్మాణాన్ని ఏర్పరుస్తాయి.

పాలిమరైజేషన్ యొక్క అధిక డిగ్రీ: సెల్యులోజ్ యొక్క పాలిమరైజేషన్ డిగ్రీ (అనగా పరమాణు గొలుసు యొక్క పొడవు) ఎక్కువగా ఉంటుంది, సాధారణంగా వందల నుండి వేల గ్లూకోజ్ యూనిట్ల వరకు ఉంటుంది, ఇది అణువు యొక్క స్థిరత్వాన్ని పెంచుతుంది.

హైడ్రోజన్ బాండ్ నెట్‌వర్క్: సెల్యులోజ్ మాలిక్యులర్ గొలుసుల మధ్య మరియు లోపల హైడ్రోజన్ బంధాలు విస్తృతంగా ఉంటాయి, ఇది సాధారణ ద్రావకాల ద్వారా నాశనం మరియు కరిగించడం కష్టమవుతుంది.

(2) సెల్యులోజ్‌ను కరిగించే కారకాలు

ప్రస్తుతం, సెల్యులోజ్‌ను సమర్థవంతంగా కరిగించగల తెలిసిన కారకాలు ప్రధానంగా ఈ క్రింది వర్గాలను కలిగి ఉంటాయి:

1. అయానిక్ ద్రవాలు

అయానిక్ ద్రవాలు సేంద్రీయ కాటయాన్స్ మరియు సేంద్రీయ లేదా అకర్బన అయాన్లతో కూడిన ద్రవాలు, సాధారణంగా తక్కువ అస్థిరత, అధిక ఉష్ణ స్థిరత్వం మరియు అధిక సర్దుబాటు. కొన్ని అయానిక్ ద్రవాలు సెల్యులోజ్‌ను కరిగించగలవు, మరియు సెల్యులోజ్ మాలిక్యులర్ గొలుసుల మధ్య హైడ్రోజన్ బంధాలను విచ్ఛిన్నం చేయడం ప్రధాన విధానం. సెల్యులోజ్‌ను కరిగించే సాధారణ అయానిక్ ద్రవాలు:

1-బ్యూటిల్ -3-మిథైలిమిడాజోలియం క్లోరైడ్ ([BMIM] Cl): ఈ అయానిక్ ద్రవం హైడ్రోజన్ బాండ్ అంగీకారాల ద్వారా సెల్యులోజ్‌లోని హైడ్రోజన్ బంధాలతో సంకర్షణ చెందడం ద్వారా సెల్యులోజ్‌ను కరిగిపోతుంది.

1-ఇథైల్ -3-మిథైలిమిడాజోలియం అసిటేట్ ([ఎమిమ్] [ఎసి]): ఈ అయానిక్ ద్రవం సాపేక్షంగా తేలికపాటి పరిస్థితులలో సెల్యులోజ్ యొక్క అధిక సాంద్రతలను కరిగించగలదు.

2. అమైన్ ఆక్సిడెంట్ ద్రావణం
డైథైలామైన్ (DEA) మరియు రాగి క్లోరైడ్ యొక్క మిశ్రమ ద్రావణం వంటి అమైన్ ఆక్సిడెంట్ ద్రావణాన్ని [Cu (II) -అమోనియం ద్రావణం] అంటారు, ఇది సెల్యులోజ్‌ను కరిగించగల బలమైన ద్రావణ వ్యవస్థ. ఇది సెల్యులోజ్ యొక్క క్రిస్టల్ నిర్మాణాన్ని ఆక్సీకరణ మరియు హైడ్రోజన్ బంధం ద్వారా నాశనం చేస్తుంది, ఇది సెల్యులోజ్ మాలిక్యులర్ చైన్ మృదువైన మరియు మరింత కరిగేలా చేస్తుంది.

3. లిథియం క్లోరైడ్-డైమెథైలాసెటమైడ్ (LICL-DMAC) వ్యవస్థ
సెల్యులోజ్ కరిగించడానికి క్లాసిక్ పద్ధతుల్లో LICL-DMAC (లిథియం క్లోరైడ్-డైమెథైలాసెటమైడ్) వ్యవస్థ ఒకటి. LICL హైడ్రోజన్ బాండ్ల కోసం ఒక పోటీని ఏర్పరుస్తుంది, తద్వారా సెల్యులోజ్ అణువుల మధ్య హైడ్రోజన్ బాండ్ నెట్‌వర్క్‌ను నాశనం చేస్తుంది, అయితే DMAC ఒక ద్రావకం వలె సెల్యులోజ్ మాలిక్యులర్ గొలుసుతో బాగా సంకర్షణ చెందుతుంది.

4. హైడ్రోక్లోరిక్ ఆమ్లం/జింక్ క్లోరైడ్ ద్రావణం
హైడ్రోక్లోరిక్ యాసిడ్/జింక్ క్లోరైడ్ ద్రావణం సెల్యులోజ్‌ను కరిగించగల ప్రారంభ కనుగొన్న రియాజెంట్. ఇది జింక్ క్లోరైడ్ మరియు సెల్యులోజ్ మాలిక్యులర్ గొలుసుల మధ్య సమన్వయ ప్రభావాన్ని ఏర్పరచడం ద్వారా సెల్యులోజ్‌ను కరిగించగలదు మరియు సెల్యులోజ్ అణువుల మధ్య హైడ్రోజన్ బంధాలను నాశనం చేసే హైడ్రోక్లోరిక్ ఆమ్లం. ఏదేమైనా, ఈ పరిష్కారం పరికరాలకు చాలా తినివేస్తుంది మరియు ఇది ఆచరణాత్మక అనువర్తనాలలో పరిమితం.

5. ఫైబ్రినోలైటిక్ ఎంజైమ్‌లు
ఫైబ్రినోలైటిక్ ఎంజైమ్‌లు (సెల్యులేజ్‌లు వంటివి) సెల్యులోజ్ను చిన్న ఒలిగోసాకరైడ్లు మరియు మోనోశాకరైడ్లుగా కుళ్ళిపోవడాన్ని ఉత్ప్రేరకపరచడం ద్వారా సెల్యులోజ్‌ను కరిగిపోతాయి. ఈ పద్ధతి బయోడిగ్రేడేషన్ మరియు బయోమాస్ మార్పిడి రంగాలలో విస్తృత శ్రేణి అనువర్తనాలను కలిగి ఉంది, అయినప్పటికీ దాని రద్దు ప్రక్రియ పూర్తిగా రసాయన కరిగిపోదు, కానీ బయోకాటాలిసిస్ ద్వారా సాధించబడుతుంది.

(3) సెల్యులోజ్ రద్దు యొక్క విధానం

సెల్యులోజ్‌ను కరిగించడానికి వేర్వేరు కారకాలు వేర్వేరు యంత్రాంగాలను కలిగి ఉంటాయి, అయితే సాధారణంగా అవి రెండు ప్రధాన విధానాలకు కారణమని చెప్పవచ్చు:
హైడ్రోజన్ బంధాల నాశనం: సెల్యులోజ్ మాలిక్యులర్ గొలుసుల మధ్య హైడ్రోజన్ బంధాలను పోటీ హైడ్రోజన్ బాండ్ నిర్మాణం లేదా అయానిక్ ఇంటరాక్షన్ ద్వారా నాశనం చేస్తుంది, ఇది కరిగేలా చేస్తుంది.
పరమాణు గొలుసు సడలింపు: సెల్యులోజ్ మాలిక్యులర్ గొలుసుల మృదుత్వాన్ని పెంచడం మరియు భౌతిక లేదా రసాయన మార్గాల ద్వారా పరమాణు గొలుసుల స్ఫటికీకరణను తగ్గించడం, తద్వారా వాటిని ద్రావకాలలో కరిగించవచ్చు.

(4) సెల్యులోజ్ రద్దు యొక్క ఆచరణాత్మక అనువర్తనాలు

సెల్యులోజ్ కరిగిపోవడం అనేక రంగాలలో ముఖ్యమైన అనువర్తనాలను కలిగి ఉంది:
సెల్యులోజ్ డెరివేటివ్స్ తయారీ: సెల్యులోజ్ కరిగిన తరువాత, సెల్యులోజ్ ఈథర్స్, సెల్యులోజ్ ఎస్టర్లు మరియు ఇతర ఉత్పన్నాలను తయారు చేయడానికి దీనిని మరింత రసాయనికంగా సవరించవచ్చు, వీటిని ఆహారం, medicine షధం, పూతలు మరియు ఇతర రంగాలలో విస్తృతంగా ఉపయోగిస్తున్నారు.
సెల్యులోజ్-ఆధారిత పదార్థాలు: కరిగిన సెల్యులోజ్ ఉపయోగించి, సెల్యులోజ్ నానోఫైబర్స్, సెల్యులోజ్ పొరలు మరియు ఇతర పదార్థాలను తయారు చేయవచ్చు. ఈ పదార్థాలు మంచి యాంత్రిక లక్షణాలు మరియు బయో కాంపాబిలిటీని కలిగి ఉంటాయి.
బయోమాస్ ఎనర్జీ: సెల్యులోజ్‌ను కరిగించడం మరియు దిగజార్చడం ద్వారా, బయోఇథనాల్ వంటి జీవ ఇంధనాల ఉత్పత్తి కోసం దీనిని పులియబెట్టిన చక్కెరలుగా మార్చవచ్చు, ఇది పునరుత్పాదక శక్తి యొక్క అభివృద్ధి మరియు వినియోగాన్ని సాధించడానికి సహాయపడుతుంది.

సెల్యులోజ్ కరిగించడం అనేది బహుళ రసాయన మరియు భౌతిక విధానాలను కలిగి ఉన్న సంక్లిష్టమైన ప్రక్రియ. అయానిక్ ద్రవాలు, అమైనో ఆక్సిడెంట్ సొల్యూషన్స్, LICL-DMAC వ్యవస్థలు, హైడ్రోక్లోరిక్ యాసిడ్/జింక్ క్లోరైడ్ పరిష్కారాలు మరియు సెల్లోలైటిక్ ఎంజైమ్‌లు ప్రస్తుతం సెల్యులోజ్‌ను కరిగించడానికి సమర్థవంతమైన ఏజెంట్లుగా పిలుస్తారు. ప్రతి ఏజెంట్‌కు దాని స్వంత ప్రత్యేకమైన రద్దు విధానం మరియు అనువర్తన క్షేత్రం ఉంటుంది. సెల్యులోజ్ కరిగే యంత్రాంగం యొక్క లోతైన అధ్యయనంతో, మరింత సమర్థవంతమైన మరియు పర్యావరణ అనుకూలమైన కరిగే పద్ధతులు అభివృద్ధి చెందుతాయని నమ్ముతారు, ఇది సెల్యులోజ్ యొక్క వినియోగం మరియు అభివృద్ధికి ఎక్కువ అవకాశాలను అందిస్తుంది.