کاربوکسی میتھائل سیلولوز کی تیاری

کاربوکسی میتھائل سیلولوز (CMC)ایک ورسٹائل پانی میں گھلنشیل پولیمر ہے جو سیلولوز سے ماخوذ ہے، جو کہ پودوں کے خلیوں کی دیواروں میں پایا جانے والا قدرتی پولی سیکرائیڈ ہے۔ سی ایم سی مختلف صنعتوں بشمول خوراک، دواسازی، کاسمیٹکس، ٹیکسٹائل، کاغذ، اور بہت سی دیگر صنعتوں میں وسیع ایپلی کیشنز تلاش کرتا ہے جو اس کی منفرد خصوصیات جیسے گاڑھا ہونا، اسٹیبلائزنگ، بائنڈنگ، فلم بنانے اور پانی کو برقرار رکھنے کی وجہ سے ہے۔ سی ایم سی کی تیاری میں قدرتی ذرائع سے سیلولوز کے اخراج سے شروع ہونے والے کئی مراحل شامل ہیں جس کے بعد کاربوکسی میتھائل گروپس کو متعارف کرانے کے لیے اس میں ترمیم کرنا شامل ہے۔

1. سیلولوز کا اخراج:
سی ایم سی کی تیاری میں پہلا قدم قدرتی ذرائع سے سیلولوز نکالنا ہے جیسے کہ لکڑی کا گودا، روئی کے لنٹر، یا پودوں کے دیگر ریشوں سے۔ سیلولوز عام طور پر عمل کی ایک سیریز کے ذریعے حاصل کیا جاتا ہے جس میں پلپنگ، بلیچنگ اور صاف کرنا شامل ہیں۔ مثال کے طور پر، لکڑی کا گودا مکینیکل یا کیمیائی پلپنگ کے عمل سے حاصل کیا جا سکتا ہے جس کے بعد نجاست اور لگنن کو دور کرنے کے لیے کلورین یا ہائیڈروجن پیرو آکسائیڈ سے بلیچ کیا جاتا ہے۔

2. سیلولوز کو چالو کرنا:
ایک بار جب سیلولوز نکالا جاتا ہے، تو اسے کاربوکسی میتھائل گروپس کے تعارف میں سہولت کے لیے چالو کرنے کی ضرورت ہوتی ہے۔ ایکٹیویشن عام طور پر سیلولوز کو الکالی کے ساتھ علاج کر کے حاصل کیا جاتا ہے جیسے سوڈیم ہائیڈرو آکسائیڈ (NaOH) یا سوڈیم کاربونیٹ (Na2CO3) درجہ حرارت اور دباؤ کی کنٹرول شدہ حالتوں میں۔ الکلی کا علاج سیلولوز کے ریشوں کو پھولتا ہے اور انٹرا اور بین سالمی ہائیڈروجن بانڈز کو توڑ کر ان کی رد عمل کو بڑھاتا ہے۔

3. کاربوکسی میتھیلیشن رد عمل:
اس کے بعد فعال سیلولوز کو کاربوکسی میتھیلیشن ری ایکشن کا نشانہ بنایا جاتا ہے جہاں کاربوکسی میتھائل گروپس (-CH2COOH) سیلولوز چینز کے ہائیڈروکسیل گروپس میں متعارف کرائے جاتے ہیں۔ یہ ردعمل عام طور پر سوڈیم monochloroacetate (SMCA) کے ساتھ فعال سیلولوز کو ایک الکلین کیٹالسٹ جیسے سوڈیم ہائیڈرو آکسائیڈ (NaOH) کی موجودگی میں رد عمل کے ذریعے انجام دیا جاتا ہے۔ ردعمل کو مندرجہ ذیل طور پر ظاہر کیا جا سکتا ہے:

Cellulose + Chloroacetic Acid → Carboxymethyl Cellulose + NaCl

درجہ حرارت، رد عمل کا وقت، ری ایجنٹس کا ارتکاز، اور pH سمیت رد عمل کی حالتوں کو احتیاط سے کنٹرول کیا جاتا ہے تاکہ اعلی پیداوار اور متبادل کی مطلوبہ ڈگری (DS) کو یقینی بنایا جا سکے جو سیلولوز چین کے فی گلوکوز یونٹ متعارف کرائے جانے والے کاربوکسی میتھائل گروپوں کی اوسط تعداد سے مراد ہے۔

4. غیر جانبداری اور دھلائی:
کاربوکسی میتھیلیشن کے رد عمل کے بعد، نتیجے میں کاربوکسی میتھائل سیلولوز کو غیر جانبدار کیا جاتا ہے تاکہ اضافی الکلی اور غیر رد عمل نہ ہونے والے کلورواسیٹک ایسڈ کو دور کیا جا سکے۔ یہ عام طور پر پروڈکٹ کو پانی یا پتلا تیزاب کے محلول سے دھو کر حاصل کیا جاتا ہے جس کے بعد ٹھوس CMC کو رد عمل کے مرکب سے الگ کرنے کے لیے فلٹریشن کیا جاتا ہے۔

5. طہارت:
پیوریفائیڈ سی ایم سی کو کئی بار پانی سے دھویا جاتا ہے تاکہ نجاست جیسے نمکیات، غیر رد عمل والے ری ایجنٹس، اور ضمنی مصنوعات کو دور کیا جا سکے۔ صاف شدہ CMC کو دھونے کے پانی سے الگ کرنے کے لیے فلٹریشن یا سینٹرفیوگریشن کا استعمال کیا جا سکتا ہے۔

6. خشک کرنا:
آخر میں، صاف شدہ کاربوکسی میتھائل سیلولوز کو خشک کیا جاتا ہے تاکہ باقی نمی کو دور کیا جا سکے اور خشک پاؤڈر یا دانے دار کی شکل میں مطلوبہ مصنوعات حاصل کی جا سکے۔ خشک کرنے کا کام مختلف طریقوں کا استعمال کرتے ہوئے مکمل کیا جا سکتا ہے جیسے کہ ہوا میں خشک کرنا، ویکیوم خشک کرنا، یا حتمی مصنوع کی مطلوبہ خصوصیات کے مطابق سپرے خشک کرنا۔

7. خصوصیت اور کوالٹی کنٹرول:
خشکسی ایم سیپروڈکٹ کو مختلف خصوصیات کی تکنیکوں کا نشانہ بنایا جاتا ہے جیسے فوئیر ٹرانسفارم انفراریڈ اسپیکٹروسکوپی (FTIR)، نیوکلیئر میگنیٹک ریزوننس (NMR)، اور اس کے کیمیائی ڈھانچے، متبادل کی ڈگری، مالیکیولر وزن، اور پاکیزگی کی تصدیق کے لیے viscosity پیمائش۔ کوالٹی کنٹرول ٹیسٹ بھی اس بات کو یقینی بنانے کے لیے کیے جاتے ہیں کہ پروڈکٹ اپنی مطلوبہ ایپلی کیشنز کے لیے مطلوبہ تصریحات کو پورا کرتا ہے۔

کاربوکسی میتھائل سیلولوز کی تیاری میں کئی مراحل شامل ہیں جن میں قدرتی ذرائع سے سیلولوز کا اخراج، ایکٹیویشن، کاربوکسی میتھیلیشن ری ایکشن، نیوٹرلائزیشن، پیوریفیکیشن، خشک کرنا اور خصوصیات شامل ہیں۔ اعلی پیداوار، متبادل کی مطلوبہ ڈگری، اور حتمی مصنوع کے معیار کو حاصل کرنے کے لیے ہر قدم کے لیے رد عمل کے حالات اور پیرامیٹرز پر محتاط کنٹرول کی ضرورت ہوتی ہے۔ سی ایم سی ایک وسیع پیمانے پر استعمال ہونے والا پولیمر ہے جس میں اپنی منفرد خصوصیات اور استعداد کی وجہ سے متنوع ایپلی کیشنز ہیں۔