సెల్యులోజ్‌ను కరిగించే కారకం ఏది?

సెల్యులోజ్ అనేది β-1,4-గ్లైకోసిడిక్ బంధాల ద్వారా అనుసంధానించబడిన అనేక గ్లూకోజ్ యూనిట్లతో కూడిన సంక్లిష్టమైన పాలిసాకరైడ్. ఇది మొక్కల కణ గోడల యొక్క ప్రధాన భాగం మరియు మొక్కల కణ గోడలకు బలమైన నిర్మాణ మద్దతు మరియు దృఢత్వాన్ని ఇస్తుంది. పొడవైన సెల్యులోజ్ మాలిక్యులర్ చైన్ మరియు అధిక స్ఫటికాకారత కారణంగా, ఇది బలమైన స్థిరత్వం మరియు కరగనిది.

(1) సెల్యులోజ్ యొక్క లక్షణాలు మరియు కరిగించడంలో ఇబ్బంది

సెల్యులోజ్ కరిగించడం కష్టతరం చేసే క్రింది లక్షణాలను కలిగి ఉంది:

అధిక స్ఫటికత: సెల్యులోజ్ మాలిక్యులర్ చైన్‌లు హైడ్రోజన్ బంధాలు మరియు వాన్ డెర్ వాల్స్ శక్తుల ద్వారా గట్టి జాలక నిర్మాణాన్ని ఏర్పరుస్తాయి.

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

హైడ్రోజన్ బాండ్ నెట్‌వర్క్: సెల్యులోజ్ మాలిక్యులర్ చైన్‌ల మధ్య మరియు లోపల హైడ్రోజన్ బంధాలు విస్తృతంగా ఉంటాయి, సాధారణ ద్రావకాల ద్వారా నాశనం చేయడం మరియు కరిగిపోవడం కష్టమవుతుంది.

(2) సెల్యులోజ్‌ను కరిగించే కారకాలు

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

1. అయానిక్ ద్రవాలు

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

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

1-ఇథైల్-3-మిథైలిమిడాజోలియం అసిటేట్ ([EMIM][Ac]): ఈ అయానిక్ ద్రవం సాపేక్షంగా తేలికపాటి పరిస్థితుల్లో సెల్యులోజ్ యొక్క అధిక సాంద్రతలను కరిగించగలదు.

2. అమైన్ ఆక్సిడెంట్ సొల్యూషన్
డైథైలామైన్ (DEA) మరియు కాపర్ క్లోరైడ్ మిశ్రమ ద్రావణం వంటి అమైన్ ఆక్సిడెంట్ ద్రావణాన్ని [Cu(II)-అమ్మోనియం ద్రావణం] అంటారు, ఇది సెల్యులోజ్‌ను కరిగించగల బలమైన ద్రావణి వ్యవస్థ. ఇది ఆక్సీకరణ మరియు హైడ్రోజన్ బంధం ద్వారా సెల్యులోజ్ యొక్క క్రిస్టల్ నిర్మాణాన్ని నాశనం చేస్తుంది, సెల్యులోజ్ పరమాణు గొలుసును మృదువుగా మరియు మరింత కరిగేలా చేస్తుంది.

3. లిథియం క్లోరైడ్-డైమెథైలాసెటమైడ్ (LiCl-DMAc) వ్యవస్థ
LiCl-DMAc (లిథియం క్లోరైడ్-డైమెథైలాసెటమైడ్) వ్యవస్థ సెల్యులోజ్‌ను కరిగించే క్లాసిక్ పద్ధతుల్లో ఒకటి. LiCl హైడ్రోజన్ బంధాల కోసం పోటీని ఏర్పరుస్తుంది, తద్వారా సెల్యులోజ్ అణువుల మధ్య హైడ్రోజన్ బాండ్ నెట్‌వర్క్‌ను నాశనం చేస్తుంది, అయితే DMAc ఒక ద్రావకం వలె సెల్యులోజ్ మాలిక్యులర్ చైన్‌తో బాగా సంకర్షణ చెందుతుంది.

4. హైడ్రోక్లోరిక్ యాసిడ్/జింక్ క్లోరైడ్ ద్రావణం
హైడ్రోక్లోరిక్ యాసిడ్/జింక్ క్లోరైడ్ ద్రావణం అనేది సెల్యులోజ్‌ను కరిగించగల ముందస్తుగా కనుగొనబడిన కారకం. ఇది జింక్ క్లోరైడ్ మరియు సెల్యులోజ్ మాలిక్యులర్ చెయిన్‌ల మధ్య సమన్వయ ప్రభావాన్ని ఏర్పరచడం ద్వారా సెల్యులోజ్‌ను కరిగించగలదు మరియు సెల్యులోజ్ అణువుల మధ్య హైడ్రోజన్ బంధాలను నాశనం చేసే హైడ్రోక్లోరిక్ ఆమ్లం. అయినప్పటికీ, ఈ పరిష్కారం పరికరాలకు అత్యంత తినివేయు మరియు ఆచరణాత్మక అనువర్తనాల్లో పరిమితం చేయబడింది.

5. ఫైబ్రినోలైటిక్ ఎంజైములు
ఫైబ్రినోలైటిక్ ఎంజైమ్‌లు (సెల్యులేస్‌లు వంటివి) సెల్యులోజ్‌ను చిన్న ఒలిగోశాకరైడ్‌లు మరియు మోనోశాకరైడ్‌లుగా కుళ్ళిపోవడాన్ని ఉత్ప్రేరకపరచడం ద్వారా సెల్యులోజ్‌ను కరిగిస్తాయి. ఈ పద్ధతి బయోడిగ్రేడేషన్ మరియు బయోమాస్ కన్వర్షన్ రంగాలలో విస్తృత శ్రేణి అనువర్తనాలను కలిగి ఉంది, అయినప్పటికీ దాని రద్దు ప్రక్రియ పూర్తిగా రసాయనిక రద్దు కాదు, కానీ బయోక్యాటాలిసిస్ ద్వారా సాధించబడుతుంది.

(3) సెల్యులోజ్ రద్దు విధానం

సెల్యులోజ్‌ను కరిగించడానికి వేర్వేరు కారకాలు వేర్వేరు విధానాలను కలిగి ఉంటాయి, అయితే సాధారణంగా అవి రెండు ప్రధాన విధానాలకు ఆపాదించబడతాయి:
హైడ్రోజన్ బంధాల విధ్వంసం: సెల్యులోజ్ మాలిక్యులర్ చైన్‌ల మధ్య హైడ్రోజన్ బంధాలను పోటీ హైడ్రోజన్ బాండ్ ఏర్పడటం లేదా అయానిక్ ఇంటరాక్షన్ ద్వారా నాశనం చేయడం, దానిని కరిగేలా చేయడం.
మాలిక్యులర్ చైన్ రిలాక్సేషన్: సెల్యులోజ్ మాలిక్యులర్ చైన్‌ల మృదుత్వాన్ని పెంచడం మరియు భౌతిక లేదా రసాయన మార్గాల ద్వారా పరమాణు గొలుసుల స్ఫటికతను తగ్గించడం, తద్వారా వాటిని ద్రావకాలలో కరిగించవచ్చు.

(4) సెల్యులోజ్ డిసల్యూషన్ యొక్క ప్రాక్టికల్ అప్లికేషన్స్

సెల్యులోజ్ రద్దు అనేక రంగాలలో ముఖ్యమైన అనువర్తనాలను కలిగి ఉంది:
సెల్యులోజ్ డెరివేటివ్‌ల తయారీ: సెల్యులోజ్‌ను కరిగించిన తర్వాత, సెల్యులోజ్ ఈథర్‌లు, సెల్యులోజ్ ఈస్టర్‌లు మరియు ఇతర ఉత్పన్నాలను తయారు చేయడానికి రసాయనికంగా సవరించవచ్చు, వీటిని ఆహారం, ఔషధం, పూతలు మరియు ఇతర రంగాలలో విస్తృతంగా ఉపయోగిస్తారు.
సెల్యులోజ్ ఆధారిత పదార్థాలు: కరిగిన సెల్యులోజ్, సెల్యులోజ్ నానోఫైబర్‌లు, సెల్యులోజ్ పొరలు మరియు ఇతర పదార్థాలను ఉపయోగించి తయారు చేయవచ్చు. ఈ పదార్థాలు మంచి యాంత్రిక లక్షణాలు మరియు జీవ అనుకూలత కలిగి ఉంటాయి.
బయోమాస్ ఎనర్జీ: సెల్యులోజ్‌ను కరిగించడం మరియు క్షీణించడం ద్వారా, బయోఇథనాల్ వంటి జీవ ఇంధనాల ఉత్పత్తికి పులియబెట్టే చక్కెరలుగా మార్చబడుతుంది, ఇది పునరుత్పాదక శక్తి అభివృద్ధి మరియు వినియోగాన్ని సాధించడంలో సహాయపడుతుంది.

సెల్యులోజ్ రద్దు అనేది బహుళ రసాయన మరియు భౌతిక విధానాలతో కూడిన సంక్లిష్ట ప్రక్రియ. అయానిక్ ద్రవాలు, అమైనో ఆక్సిడెంట్ సొల్యూషన్స్, LiCl-DMAc సిస్టమ్స్, హైడ్రోక్లోరిక్ యాసిడ్/జింక్ క్లోరైడ్ సొల్యూషన్స్ మరియు సెల్లోలైటిక్ ఎంజైమ్‌లు ప్రస్తుతం సెల్యులోజ్‌ను కరిగించడానికి సమర్థవంతమైన ఏజెంట్లుగా ప్రసిద్ధి చెందాయి. ప్రతి ఏజెంట్‌కు దాని స్వంత ప్రత్యేకమైన డిసోల్యూషన్ మెకానిజం మరియు అప్లికేషన్ ఫీల్డ్ ఉంటుంది. సెల్యులోజ్ డిసోల్యూషన్ మెకానిజం యొక్క లోతైన అధ్యయనంతో, సెల్యులోజ్ యొక్క వినియోగం మరియు అభివృద్ధికి మరిన్ని అవకాశాలను అందించడం ద్వారా మరింత సమర్థవంతమైన మరియు పర్యావరణ అనుకూలమైన రద్దు పద్ధతులు అభివృద్ధి చేయబడతాయని నమ్ముతారు.