कार्बोक्सीमिथाइलसेलुलोज क्या है?

सेलुलोज के कार्बोक्सीमिथाइलेशन के बाद कार्बोक्सीमिथाइल सेलुलोज (सीएमसी) प्राप्त होता है। इसके जलीय विलयन में गाढ़ापन, फिल्म निर्माण, बंधन, जल प्रतिधारण, कोलाइड संरक्षण, पायसीकरण और निलंबन जैसे गुण होते हैं और इसका व्यापक रूप से पेट्रोलियम, खाद्य, औषधि आदि उद्योगों के साथ-साथ वस्त्र और कागज उद्योगों में भी उपयोग किया जाता है। यह सबसे महत्वपूर्ण सेलुलोज ईथरों में से एक है। प्राकृतिक सेलुलोज प्रकृति में सबसे व्यापक रूप से वितरित और सबसे प्रचुर मात्रा में पाया जाने वाला पॉलीसेकेराइड है, और इसके स्रोत बहुत समृद्ध हैं। सेलुलोज के वर्तमान संशोधन प्रौद्योगिकी मुख्य रूप से ईथरीकरण और एस्टरीकरण पर केंद्रित है। कार्बोक्सीमिथाइलेशन एक प्रकार की ईथरीकरण प्रौद्योगिकी है।

भौतिक गुण

सोडियम कार्बोक्सीमिथाइल सेलुलोज (सीएमसी) एक आयनिक सेलुलोज ईथर है, जो सफेद या हल्के पीले रंग के रेशेदार पाउडर या सफेद पाउडर के रूप में दिखाई देता है। यह गंधहीन, स्वादहीन और विषैला नहीं होता है; यह ठंडे या गर्म पानी में आसानी से घुल जाता है और एक निश्चित श्यानता वाला पारदर्शी घोल बनाता है। यह घोल उदासीन या हल्का क्षारीय होता है और इथेनॉल, ईथर, आइसोप्रोपेनॉल, एसीटोन और अन्य कार्बनिक विलायकों में अघुलनशील होता है, जबकि 60% पानी युक्त इथेनॉल या एसीटोन के घोल में घुलनशील होता है। यह नमी सोखने वाला, प्रकाश और ऊष्मा के प्रति स्थिर होता है। तापमान बढ़ने पर इसकी श्यानता कम हो जाती है। घोल pH 2-10 पर स्थिर रहता है। pH 2 से कम होने पर ठोस अवक्षेपण होता है और pH 10 से अधिक होने पर श्यानता कम हो जाती है। इसका रंगहीनता तापमान 227℃ और कार्बनीकरण तापमान 252℃ है। 2% जलीय घोल का पृष्ठ तनाव 71 माइक्रोन/न्यूनतम होता है।

रासायनिक गुण

इसे कार्बोक्सीमिथाइल प्रतिस्थापकों वाले सेल्युलोज व्युत्पन्नों से तैयार किया जाता है। इसके लिए सेल्युलोज को सोडियम हाइड्रॉक्साइड के साथ उपचारित करके क्षार सेल्युलोज बनाया जाता है और फिर मोनोक्लोरोएसिटिक अम्ल के साथ अभिक्रिया कराई जाती है। सेल्युलोज की ग्लूकोज इकाई में 3 हाइड्रॉक्सिल समूह होते हैं जिन्हें प्रतिस्थापित किया जा सकता है, जिससे विभिन्न प्रतिस्थापन स्तरों वाले उत्पाद प्राप्त किए जा सकते हैं। औसतन, 1 ग्राम शुष्क भार में 1 मिमी मोल कार्बोक्सीमिथाइल मिलाया जाता है, जो जल और तनु अम्ल में अघुलनशील होता है, लेकिन इसे फुलाया जा सकता है और आयन विनिमय क्रोमेटोग्राफी के लिए उपयोग किया जा सकता है। शुद्ध जल में कार्बोक्सीमिथाइल का pKa लगभग 4 और 0.5 मोल/लीटर NaCl में लगभग 3.5 होता है। यह एक दुर्बल अम्लीय धनायन विनिमयक है और आमतौर पर pH>4 पर उदासीन और क्षारीय प्रोटीनों के पृथक्करण के लिए उपयोग किया जाता है। 40% से अधिक हाइड्रॉक्सिल समूहों को कार्बोक्सीमिथाइल समूहों द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है, जो जल में घुल कर एक स्थिर उच्च-श्यानता वाला कोलाइडल विलयन बनाते हैं।

मुख्य उद्देश्य

कार्बोक्सीमिथाइल सेलुलोज (सीएमसी) एक गैर-विषाक्त और गंधहीन सफेद फ्लोक्यूलेंट पाउडर है जो स्थिर प्रदर्शन वाला और पानी में आसानी से घुलनशील है। इसका जलीय घोल एक उदासीन या क्षारीय पारदर्शी गाढ़ा तरल होता है, जो अन्य पानी में घुलनशील गोंद और रेजिन में घुलनशील होता है, लेकिन इथेनॉल जैसे कार्बनिक विलायकों में अघुलनशील होता है। सीएमसी का उपयोग चिपकने वाले पदार्थ, गाढ़ापन बढ़ाने वाले पदार्थ, सस्पेंडिंग एजेंट, इमल्सीफायर, डिस्पर्सेंट, स्टेबलाइजर, साइजिंग एजेंट आदि के रूप में किया जा सकता है।

सोडियम कार्बोक्सीमिथाइल सेलुलोज (सीएमसी) सेलुलोज ईथर में सबसे अधिक उत्पादन वाला, सबसे व्यापक रूप से उपयोग किया जाने वाला और सबसे सुविधाजनक उपयोग वाला उत्पाद है, जिसे आमतौर पर "औद्योगिक मोनोसोडियम ग्लूटामेट" के रूप में जाना जाता है।

1. इसका उपयोग तेल और प्राकृतिक गैस की ड्रिलिंग, कुओं की खुदाई और अन्य परियोजनाओं में किया जाता है।

① सीएमसी युक्त कीचड़ कुएं की दीवार को कम पारगम्यता वाली एक पतली और ठोस फिल्टर परत बनाने में सक्षम बनाता है, जिससे पानी की हानि कम हो जाती है।

2. कीचड़ में सीएमसी मिलाने के बाद, ड्रिलिंग रिग कम प्रारंभिक अपरूपण बल प्राप्त कर सकता है, जिससे कीचड़ उसमें लिपटी गैस को आसानी से छोड़ सकता है, और साथ ही, मलबा जल्दी से कीचड़ के गड्ढे में फेंक दिया जाता है।

③ड्रिलिंग मड, अन्य सस्पेंशन डिस्पर्शन की तरह, एक निश्चित अवधि तक अस्तित्व में रहता है, और सीएमसी मिलाने से यह स्थिर हो जाता है और अस्तित्व की अवधि बढ़ जाती है।

④ सीएमसी युक्त मिट्टी पर फफूंद का असर बहुत कम होता है, इसलिए उच्च पीएच मान बनाए रखना और परिरक्षकों का उपयोग करना आवश्यक नहीं है।

⑤ इसमें सीएमसी को ड्रिलिंग मड वाशिंग फ्लूइड ट्रीटमेंट एजेंट के रूप में शामिल किया गया है, जो विभिन्न घुलनशील लवणों के प्रदूषण का प्रतिरोध कर सकता है।

⑥ सीएमसी युक्त मिट्टी में अच्छी स्थिरता होती है और तापमान 150℃ से ऊपर होने पर भी पानी की कमी को कम कर सकती है।

उच्च श्यानता और उच्च प्रतिस्थापन क्षमता वाला सीएमसी कम घनत्व वाले कीचड़ के लिए उपयुक्त होता है, और कम श्यानता और उच्च प्रतिस्थापन क्षमता वाला सीएमसी उच्च घनत्व वाले कीचड़ के लिए उपयुक्त होता है। सीएमसी का चयन कीचड़ के प्रकार, क्षेत्र और कुएं की गहराई जैसी विभिन्न स्थितियों के अनुसार किया जाना चाहिए।

2. वस्त्र, छपाई और रंगाई उद्योग में उपयोग किया जाता है। वस्त्र उद्योग कपास, रेशम ऊन, रासायनिक फाइबर, मिश्रित और अन्य मजबूत सामग्रियों के हल्के धागे की साइजिंग के लिए सीएमसी का उपयोग साइजिंग एजेंट के रूप में करता है;

3. कागज उद्योग में सीएमसी का उपयोग कागज की सतह को चिकना करने और साइजिंग एजेंट के रूप में किया जा सकता है। लुगदी में 0.1% से 0.3% सीएमसी मिलाने से कागज की तन्यता शक्ति 40% से 50% तक बढ़ जाती है, संपीडन टूटने की क्षमता 50% तक बढ़ जाती है और गूंधने की क्षमता 4 से 5 गुना तक बढ़ जाती है।

4. सिंथेटिक डिटर्जेंट में मिलाने पर सीएमसी का उपयोग गंदगी सोखने वाले पदार्थ के रूप में किया जा सकता है; टूथपेस्ट उद्योग जैसे दैनिक रसायनों में सीएमसी ग्लिसरीन जलीय घोल का उपयोग टूथपेस्ट के लिए गोंद आधार के रूप में किया जाता है; फार्मास्युटिकल उद्योग में इसका उपयोग गाढ़ापन और पायसीकरण के रूप में किया जाता है; सीएमसी जलीय घोल को गाढ़ा करके खनिज प्रसंस्करण आदि में उपयोग किया जाता है।

5. सिरेमिक उद्योग में, इसका उपयोग चिपकने वाले पदार्थ, प्लास्टिसाइज़र, ग्लेज़ के लिए सस्पेंडिंग एजेंट, रंग फिक्सिंग एजेंट आदि के रूप में किया जा सकता है।

6. निर्माण कार्य में जल धारण क्षमता और मजबूती बढ़ाने के लिए उपयोग किया जाता है।

7. इसका उपयोग खाद्य उद्योग में किया जाता है। खाद्य उद्योग में उच्च प्रतिस्थापन डिग्री वाले सीएमसी का उपयोग आइसक्रीम, डिब्बाबंद खाद्य पदार्थ, झटपट बनने वाले नूडल्स और बीयर आदि के लिए गाढ़ापन बढ़ाने वाले पदार्थ, बंधनक या सहायक पदार्थ के रूप में किया जाता है।

8. फार्मास्युटिकल उद्योग उपयुक्त चिपचिपाहट वाले सीएमसी का चयन टैबलेट बाइंडर, विघटनकारी और सस्पेंशन के लिए सस्पेंडिंग एजेंट के रूप में करता है।