Mae cellwlos yn bolysacarid cymhleth sy'n cynnwys llawer o unedau glwcos wedi'u cysylltu gan fondiau β-1,4-glycosidig. Dyma brif gydran waliau celloedd planhigion ac mae'n rhoi cefnogaeth strwythurol gref a chaledwch i waliau celloedd planhigion. Oherwydd y gadwyn foleciwlaidd cellwlos hir a'r crisialedd uchel, mae ganddo sefydlogrwydd cryf ac anhydawddrwydd.
(1) Priodweddau cellwlos ac anhawster wrth ei doddi
Mae gan seliwlos y priodweddau canlynol sy'n ei gwneud hi'n anodd ei doddi:
Crisialedd uchel: Mae'r cadwyni moleciwlaidd cellwlos yn ffurfio strwythur dellt tynn trwy fondiau hydrogen a grymoedd van der Waals.
Gradd uchel o bolymeriad: Mae gradd polymeriad (h.y. hyd y gadwyn foleciwlaidd) cellwlos yn uchel, fel arfer yn amrywio o gannoedd i filoedd o unedau glwcos, sy'n cynyddu sefydlogrwydd y moleciwl.
Rhwydwaith bondiau hydrogen: Mae bondiau hydrogen yn bresennol yn eang rhwng ac o fewn cadwyni moleciwlaidd cellwlos, gan ei gwneud hi'n anodd cael eu dinistrio a'u toddi gan doddyddion cyffredinol.
(2) Adweithyddion sy'n hydoddi cellwlos
Ar hyn o bryd, mae'r adweithyddion hysbys sy'n gallu diddymu cellwlos yn effeithiol yn cynnwys y categorïau canlynol yn bennaf:
1. Hylifau Ionig
Hylifau ïonig yw hylifau sy'n cynnwys cationau organig ac anionau organig neu anorganig, fel arfer gydag anwadalrwydd isel, sefydlogrwydd thermol uchel ac addasadwyedd uchel. Gall rhai hylifau ïonig doddi cellwlos, a'r prif fecanwaith yw torri'r bondiau hydrogen rhwng cadwyni moleciwlaidd cellwlos. Mae hylifau ïonig cyffredin sy'n doddi cellwlos yn cynnwys:
Clorid 1-Butyl-3-methylimidazolium ([BMIM]Cl): Mae'r hylif ïonig hwn yn hydoddi cellwlos trwy ryngweithio â bondiau hydrogen mewn cellwlos trwy dderbynyddion bondiau hydrogen.
1-Ethyl-3-methylimidazolium acetate ([EMIM][Ac]): Gall yr hylif ïonig hwn doddi crynodiadau uchel o seliwlos o dan amodau cymharol ysgafn.
2. Toddiant ocsidydd amin
Gelwir toddiant ocsidydd amin fel toddiant cymysg o ddiethylamin (DEA) a chlorid copr yn [toddiant Cu(II)-amoniwm], sy'n system doddydd gref a all doddi cellwlos. Mae'n dinistrio strwythur crisial cellwlos trwy ocsideiddio a bondio hydrogen, gan wneud y gadwyn foleciwlaidd cellwlos yn feddalach ac yn fwy hydawdd.
3. System lithiwm clorid-dimethylasetamid (LiCl-DMAc)
Mae'r system LiCl-DMAc (lithiwm clorid-dimethylasetamid) yn un o'r dulliau clasurol ar gyfer diddymu cellwlos. Gall LiCl ffurfio cystadleuaeth am fondiau hydrogen, a thrwy hynny ddinistrio'r rhwydwaith bondiau hydrogen rhwng moleciwlau cellwlos, tra gall DMAc fel toddydd ryngweithio'n dda â'r gadwyn foleciwlaidd cellwlos.
4. Toddiant asid hydroclorig/sinc clorid
Mae'r toddiant asid hydroclorig/sinc clorid yn adweithydd a ddarganfuwyd yn gynnar a all doddi cellwlos. Gall doddi cellwlos trwy ffurfio effaith gydlynu rhwng clorid sinc a chadwyni moleciwlaidd cellwlos, ac asid hydroclorig yn dinistrio'r bondiau hydrogen rhwng moleciwlau cellwlos. Fodd bynnag, mae'r toddiant hwn yn gyrydol iawn i offer ac mae'n gyfyngedig mewn cymwysiadau ymarferol.
5. Ensymau ffibrinolytig
Mae ensymau ffibrinolytig (fel cellwlasau) yn hydoddi cellwlos trwy gataleiddio dadelfennu cellwlos yn oligosacaridau a monosacaridau llai. Mae gan y dull hwn ystod eang o gymwysiadau ym meysydd bioddiraddio a throsi biomas, er nad yw ei broses ddiddymu yn gwbl gemegol, ond yn cael ei chyflawni trwy fiogatalysis.
(3) Mecanwaith diddymu cellwlos
Mae gan wahanol adweithyddion wahanol fecanweithiau ar gyfer diddymu cellwlos, ond yn gyffredinol gellir eu priodoli i ddau brif fecanwaith:
Dinistrio bondiau hydrogen: Dinistrio'r bondiau hydrogen rhwng cadwyni moleciwlaidd cellwlos trwy ffurfio bond hydrogen cystadleuol neu ryngweithio ïonig, gan ei wneud yn hydawdd.
Ymlacio cadwyn foleciwlaidd: Cynyddu meddalwch cadwyni moleciwlaidd cellwlos a lleihau crisialedd cadwyni moleciwlaidd trwy ddulliau ffisegol neu gemegol, fel y gellir eu diddymu mewn toddyddion.
(4) Cymwysiadau ymarferol diddymiad cellwlos
Mae gan ddiddymiad cellwlos gymwysiadau pwysig mewn sawl maes:
Paratoi deilliadau cellwlos: Ar ôl diddymu cellwlos, gellir ei addasu'n gemegol ymhellach i baratoi etherau cellwlos, esterau cellwlos a deilliadau eraill, a ddefnyddir yn helaeth mewn bwyd, meddygaeth, haenau a meysydd eraill.
Deunyddiau sy'n seiliedig ar seliwlos: Gan ddefnyddio seliwlos toddedig, gellir paratoi nanoffibrau seliwlos, pilenni seliwlos a deunyddiau eraill. Mae gan y deunyddiau hyn briodweddau mecanyddol da a biogydnawsedd.
Ynni biomas: Drwy doddi a diraddio cellwlos, gellir ei drawsnewid yn siwgrau eplesadwy ar gyfer cynhyrchu biodanwydd fel bioethanol, sy'n helpu i gyflawni datblygiad a defnydd ynni adnewyddadwy.
Mae diddymu cellwlos yn broses gymhleth sy'n cynnwys nifer o fecanweithiau cemegol a ffisegol. Ar hyn o bryd, gwyddys bod hylifau ïonig, toddiannau ocsidydd amino, systemau LiCl-DMAc, toddiannau asid hydroclorig/clorid sinc ac ensymau cellolytig yn asiantau effeithiol ar gyfer diddymu cellwlos. Mae gan bob asiant ei fecanwaith diddymu a'i faes cymhwysiad unigryw ei hun. Gyda'r astudiaeth fanwl o'r mecanwaith diddymu cellwlos, credir y bydd dulliau diddymu mwy effeithlon a chyfeillgar i'r amgylchedd yn cael eu datblygu, gan ddarparu mwy o bosibiliadau ar gyfer defnyddio a datblygu cellwlos.
Amser postio: Gorff-09-2024