Seluloz se yon polisakarid konplèks ki konpoze de plizyè inite glikoz ki konekte pa lyezon β-1,4-glikozidik. Li se eleman prensipal miray selil plant yo epi li bay miray selil plant yo yon sipò estriktirèl solid ak yon rezistans solid. Akòz chèn molekilè seluloz ki long ak kristalinite ki wo a, li gen yon gwo estabilite ak ensolubilite.
(1) Pwopriyete seluloz ak difikilte pou fonn
Seluloz gen pwopriyete sa yo ki fè li difisil pou fonn:
Segondè kristalinite: Chenn molekilè seluloz yo fòme yon estrikti rezo sere atravè lyezon idwojèn ak fòs van der Waals.
Segondè degre polimerizasyon: Degre polimerizasyon (sa vle di longè chèn molekilè a) seluloz la wo, anjeneral li varye ant plizyè santèn ak plizyè milye inite glikoz, sa ki ogmante estabilite molekil la.
Rezo lyezon idwojèn: Lyezon idwojèn yo lajman prezan ant ak nan chenn molekilè seluloz, sa ki fè li difisil pou detwi ak fonn pa solvan jeneral yo.
(2) Reyaktif ki fonn seluloz
Kounye a, reyaktif li te ye ki ka efektivman fonn seluloz gen ladan sitou kategori sa yo:
1. Likid Iyonik
Likid iyonik yo se likid ki konpoze de kasyon òganik ak anyon òganik oswa inòganik, anjeneral ki gen volatilité ki ba, gwo estabilite tèmik ak gwo ajisteman. Gen kèk likid iyonik ki ka fonn seluloz, epi mekanis prensipal la se kraze lyen idwojèn ki genyen ant chenn molekilè seluloz yo. Likid iyonik komen ki fonn seluloz yo enkli:
1-Butil-3-metilimidazolyòm klori ([BMIM]Cl): Likid iyonik sa a fonn seluloz lè li reyaji avèk lyezon idwojèn nan seluloz atravè akseptè lyezon idwojèn.
1-Etil-3-metilimidazolyòm asetat ([EMIM][Ac]): Likid iyonik sa a ka fonn gwo konsantrasyon seluloz nan kondisyon relativman modere.
2. Solisyon oksidan amin
Solisyon oksidan amin tankou yon solisyon melanje dyetilamin (DEA) ak klori kwiv yo rele [solisyon Cu(II)-amonyòm], ki se yon sistèm sòlvan fò ki ka fonn seluloz. Li detwi estrikti kristal seluloz la atravè oksidasyon ak lyezon idwojèn, sa ki fè chèn molekilè seluloz la pi mou epi pi idrosolubl.
3. Sistèm klori lityòm-dimetilasetamid (LiCl-DMAc)
Sistèm LiCl-DMAc (klori lityòm-dimetilasetamid) la se youn nan metòd klasik yo pou fonn seluloz. LiCl ka fòme yon konpetisyon pou lyezon idwojèn, kidonk detwi rezo lyezon idwojèn ant molekil seluloz yo, alòske DMAc kòm yon solvan ka byen kominike avèk chèn molekilè seluloz la.
4. Solisyon asid idroklorik/klori zenk
Solisyon asid idroklorik/klori zenk lan se yon reyaktif yo te dekouvri byen bonè ki ka fonn seluloz. Li ka fonn seluloz lè li fòme yon efè kowòdinasyon ant klori zenk ak chenn molekilè seluloz, epi asid idroklorik la detwi lyen idwojèn ki genyen ant molekil seluloz yo. Sepandan, solisyon sa a trè koroziv pou ekipman yo epi aplikasyon pratik li limite.
5. Anzim fibrinolitik
Anzim fibrinolitik (tankou selulaz) fonn seluloz lè yo katalize dekonpozisyon seluloz la an pi piti oligosakarid ak monosakarid. Metòd sa a gen yon pakèt aplikasyon nan domèn biodegradasyon ak konvèsyon byomas, byenke pwosesis disolisyon li a pa konplètman disolisyon chimik, men li reyalize atravè biokataliz.
(3) Mekanis pou disolisyon seluloz la
Diferan reyaktif yo gen diferan mekanis pou fonn seluloz, men an jeneral yo ka atribiye a de mekanis prensipal:
Destriksyon lyezon idwojèn: Detwi lyezon idwojèn ki genyen ant chenn molekilè seluloz la atravè fòmasyon lyezon idwojèn konpetitif oswa entèraksyon iyonik, sa ki fè li idrosolubl.
Relaksasyon chèn molekilè: Ogmante dousè chenn molekilè seluloz yo epi diminye kristalinite chenn molekilè yo atravè mwayen fizik oswa chimik, pou yo ka fonn nan solvan.
(4) Aplikasyon pratik pou disolisyon seluloz
Disolisyon seluloz gen aplikasyon enpòtan nan plizyè domèn:
Preparasyon dérivés seluloz: Apre yo fin fonn seluloz la, li ka modifye chimikman plis pou prepare etè seluloz, estè seluloz ak lòt dérivés, ki lajman itilize nan manje, medikaman, kouch ak lòt domèn.
Materyèl ki baze sou seluloz: Lè yo itilize seluloz ki fonn, yo ka prepare nanofib seluloz, manbràn seluloz ak lòt materyèl. Materyèl sa yo gen bon pwopriyete mekanik ak biokonpatibilite.
Enèji byomas: Lè yo fonn epi degrade seluloz la, li ka konvèti an sik ki ka fèmante pou pwodiksyon biokarburan tankou bioetanol, sa ki ede reyalize devlopman ak itilizasyon enèji renouvlab.
Disolisyon seluloz se yon pwosesis konplèks ki enplike plizyè mekanis chimik ak fizik. Likid iyonik, solisyon amino oksidan, sistèm LiCl-DMAc, solisyon asid idroklorik/klori zenk ak anzim selolitik yo konnen kounye a kòm ajan efikas pou fonn seluloz. Chak ajan gen pwòp mekanis disolisyon inik li ak domèn aplikasyon li. Avèk etid apwofondi sou mekanis disolisyon seluloz la, yo kwè ke metòd disolisyon ki pi efikas ak respekte anviwònman an pral devlope, sa ki bay plis posiblite pou itilizasyon ak devlopman seluloz.
Lè piblikasyon an: 9 Jiyè 2024