Целлюлоза полисахариди мураккабест, ки аз бисёр воҳидҳои глюкоза иборат аст, ки бо пайвандҳои β-1,4-гликозидӣ пайвастанд. Он ҷузъи асосии деворҳои ҳуҷайраи растанӣ буда, ба деворҳои ҳуҷайраи растанӣ дастгирии мустаҳками сохторӣ ва мустаҳкамӣ медиҳад. Аз сабаби занҷири молекулавии селлюлоза ва кристаллии баланд, он устувории қавӣ ва ҳалшаванда дорад.
(1) Хусусиятҳои селлюлоза ва мушкилии обшавӣ
Целлюлоза дорои хосиятҳои зерин аст, ки обшавии онро душвор мегардонад:
Кристаллии баланд: Занҷирҳои молекулавии селлюлоза тавассути пайвандҳои гидроген ва қувваҳои ван дер Ваалс сохтори қатъии торро ташкил медиҳанд.
Дараҷаи баланди полимеризатсия: Дараҷаи полимеризатсия (яъне дарозии занҷири молекулавӣ) селлюлоза баланд буда, одатан аз садҳо то ҳазор воҳиди глюкоза иборат аст, ки устувории молекуларо зиёд мекунад.
Шабакаи пайвандҳои гидрогенӣ: Пайвандҳои гидрогенӣ дар байни ва дар дохили занҷирҳои молекулавии селлюлоза мавҷуданд, ки нобуд кардан ва аз ҷониби ҳалкунандаҳои умумӣ гудохтанро душвор мегардонанд.
(2) Реактивҳое, ки селлюлозаро маҳлул мекунанд
Дар айни замон, реагентҳои маълуме, ки селлюлозаро самаранок ҳал карда метавонанд, асосан категорияҳои зеринро дар бар мегиранд:
1. Моеъҳои ионӣ
Моеъҳои ионӣ моеъҳое мебошанд, ки аз катионҳои органикӣ ва анионҳои органикӣ ё ғайриорганикӣ иборатанд, одатан ноустувории паст, устувории гармии баланд ва танзимшавандагии баланд доранд. Баъзе моеъҳои ионӣ метавонанд селлюлозаро ҳал кунанд ва механизми асосӣ шикастани пайвандҳои гидрогении байни занҷирҳои молекулавии селлюлоза мебошад. Моеъҳои маъмули ионӣ, ки селлюлозаро маҳлул мекунанд, инҳоянд:
1-Butyl-3-methylimidazolium chloride ([BMIM]Cl): Ин моеъи ионӣ селлюлозаро тавассути мутақобила бо пайвандҳои гидроген дар селлюлоза тавассути аксепторҳои пайванди гидроген об мекунад.
1-этил-3-метилимидазолий ацетат ([EMIM][Ac]): Ин моеъи ионӣ метавонад консентратсияи баланди селлюлозаро дар шароити нисбатан сабук ҳал кунад.
2. Маҳлули оксиди амин
Маҳлули оксиданти аминҳо, аз қабили маҳлули омехтаи диэтиламин (DEA) ва хлориди мис [Cu(II)-махлули аммоний] номида мешавад, ки системаи пурқуввати ҳалкунанда аст, ки метавонад селлюлозаро ҳал кунад. Он сохтори кристаллии селлюлозаро тавассути оксидшавӣ ва пайвастагии гидроген вайрон мекунад ва занҷири молекулавии селлюлозаро нармтар ва ҳалшавандатар мекунад.
3. Системаи хлориди литий-диметилацетамид (LiCl-DMAc).
Системаи LiCl-DMAc (литий хлорид-диметилацетамид) яке аз усулҳои классикии маҳлули селлюлоза мебошад. LiCl метавонад рақобатро барои пайвандҳои гидроген ташкил кунад ва ба ин васила шабакаи пайванди гидрогенро байни молекулаҳои селлюлоза вайрон кунад, дар ҳоле ки DMAc ҳамчун ҳалкунанда метавонад бо занҷири молекулавии селлюлоза хуб ҳамкорӣ кунад.
4. Маҳлули кислотаи гидрохлорид/хлориди руҳ
Маҳлули кислотаи гидрохлоридӣ/хлориди руҳ реагенти барвақт кашфшуда мебошад, ки метавонад селлюлозаро маҳлул кунад. Он метавонад селлюлозаро тавассути ташкили таъсири ҳамоҳангсозӣ байни хлориди руҳ ва занҷирҳои молекулавии селлюлоза ва кислотаи гидрохлоридӣ пайвандҳои гидрогенро байни молекулаҳои селлюлоза вайрон кунад. Аммо, ин маҳлул барои таҷҳизот хеле зангзананда аст ва дар татбиқи амалӣ маҳдуд аст.
5. Ферментњои фибринолитикї
Ферментҳои фибринолитикӣ (масалан, целлюлозаҳо) селлюлозаро тавассути катализкунии таҷзияи селлюлоза ба олигосахаридҳо ва моносахаридҳои хурдтар об мекунанд. Ин усул доираи васеи татбиқро дар соҳаҳои биодеградатсия ва табдили биомасса дорад, гарчанде ки раванди обшавии он пурра обшавии кимиёвӣ нест, балки тавассути биокатализ ба даст меояд.
(3) Механизми обшавии селлюлоза
Реактивҳои гуногун барои обшавии селлюлоза механизмҳои гуногун доранд, аммо дар маҷмӯъ онҳоро ба ду механизми асосӣ мансуб кардан мумкин аст:
Нобудшавии пайвандҳои гидроген: Нобуд кардани пайвандҳои гидроген дар байни занҷирҳои молекулавии селлюлоза тавассути ташаккули риштаи рақобатпазири гидроген ё таъсири мутақобилаи ионӣ, ки онро ҳалшаванда месозад.
Гирифтани занҷири молекулавӣ: Баланд бардоштани нармии занҷирҳои молекулавии селлюлоза ва кам кардани кристаллии занҷирҳои молекулавӣ тавассути воситаҳои физикӣ ё химиявӣ, то онҳо дар ҳалкунандаҳо ҳал шаванд.
(4) Барномаҳои амалии парокандашавии селлюлоза
Маҳлули селлюлоза дар бисёр соҳаҳо барномаҳои муҳим дорад:
Тайёр кардани ҳосилаҳои селлюлоза: Пас аз маҳлули селлюлоза, онро метавон минбаъд аз ҷиҳати кимиёвӣ барои тайёр кардани эфирҳои селлюлоза, эфирҳои селлюлоза ва дигар ҳосилаҳо, ки дар хӯрокворӣ, доруворӣ, рӯйпӯшҳо ва дигар соҳаҳо васеъ истифода мешаванд, тағир дод.
Маводҳои селлюлоза: бо истифода аз селлюлоза, нанофилҳои селлюлоза, мембранаҳои селлюлоза ва дигар маводҳо тайёр кардан мумкин аст. Ин маводҳо хосиятҳои хуби механикӣ ва мутобиқати биологӣ доранд.
Энергияи биомасса: Бо маҳлул ва таназзули селлюлоза, онро метавон ба қандҳои ферментшаванда барои истеҳсоли сӯзишвории биологӣ ба монанди биоэтанол табдил дод, ки ба рушд ва истифодаи энергияи барқароршаванда мусоидат мекунад.
Обшавии селлюлоза як раванди мураккабест, ки механизмҳои зиёди кимиёвӣ ва физикиро дар бар мегирад. Моеъҳои ионӣ, маҳлулҳои аминокислотаҳо, системаҳои LiCl-DMAc, маҳлулҳои кислотаи гидрохлорид/хлориди руҳ ва ферментҳои целлолитикӣ дар айни замон агентҳои самараноки маҳлули селлюлоза мебошанд. Ҳар як агент дорои механизми ягонаи парокандашавӣ ва соҳаи татбиқи худ мебошад. Бо омӯзиши амиқи механизми обшавии селлюлоза, чунин мешуморанд, ки усулҳои самараноктар ва аз ҷиҳати экологӣ тозаи обшавӣ таҳия карда мешаванд, ки барои истифода ва рушди селлюлоза имкониятҳои бештар фароҳам меорад.
Вақти фиристодан: июл-09-2024