సెల్యులోజ్‌ను కరిగించే కారకం ఏది?

సెల్యులోజ్ అనేది β-1,4-గ్లైకోసిడిక్ బంధాల ద్వారా అనుసంధానించబడిన అనేక గ్లూకోజ్ యూనిట్లతో కూడిన సంక్లిష్టమైన పాలీశాకరైడ్. ఇది మొక్క కణ గోడల యొక్క ప్రధాన భాగం మరియు మొక్క కణ గోడలకు బలమైన నిర్మాణాత్మక మద్దతు మరియు దృఢత్వాన్ని ఇస్తుంది. పొడవైన సెల్యులోజ్ పరమాణు గొలుసు మరియు అధిక స్ఫటికీకరణ కారణంగా, ఇది బలమైన స్థిరత్వం మరియు కరగని లక్షణాలను కలిగి ఉంటుంది.

(1) సెల్యులోజ్ లక్షణాలు మరియు కరిగించడంలో ఇబ్బంది

సెల్యులోజ్ కింది లక్షణాలను కలిగి ఉంటుంది, ఇది కరిగించడాన్ని కష్టతరం చేస్తుంది:

అధిక స్ఫటికీకరణ: సెల్యులోజ్ పరమాణు గొలుసులు హైడ్రోజన్ బంధాలు మరియు వాన్ డెర్ వాల్స్ బలాల ద్వారా గట్టి జాలక నిర్మాణాన్ని ఏర్పరుస్తాయి.

అధిక స్థాయి పాలిమరైజేషన్: సెల్యులోజ్ యొక్క పాలిమరైజేషన్ స్థాయి (అంటే పరమాణు గొలుసు పొడవు) ఎక్కువగా ఉంటుంది, సాధారణంగా వందల నుండి వేల గ్లూకోజ్ యూనిట్ల వరకు ఉంటుంది, ఇది అణువు యొక్క స్థిరత్వాన్ని పెంచుతుంది.

హైడ్రోజన్ బంధ నెట్‌వర్క్: హైడ్రోజన్ బంధాలు సెల్యులోజ్ పరమాణు గొలుసుల మధ్య మరియు లోపల విస్తృతంగా ఉంటాయి, దీనివల్ల సాధారణ ద్రావకాల ద్వారా నాశనం చేయబడటం మరియు కరిగించబడటం కష్టమవుతుంది.

(2) సెల్యులోజ్‌ను కరిగించే కారకాలు

ప్రస్తుతం, సెల్యులోజ్‌ను సమర్థవంతంగా కరిగించగల తెలిసిన కారకాలు ప్రధానంగా ఈ క్రింది వర్గాలను కలిగి ఉన్నాయి:

1. అయానిక్ ద్రవాలు

అయానిక్ ద్రవాలు అనేవి సేంద్రీయ కాటయాన్లు మరియు సేంద్రీయ లేదా అకర్బన అయాన్లతో కూడిన ద్రవాలు, సాధారణంగా తక్కువ అస్థిరత, అధిక ఉష్ణ స్థిరత్వం మరియు అధిక సర్దుబాటు సామర్థ్యం కలిగి ఉంటాయి. కొన్ని అయానిక్ ద్రవాలు సెల్యులోజ్‌ను కరిగించగలవు మరియు సెల్యులోజ్ పరమాణు గొలుసుల మధ్య హైడ్రోజన్ బంధాలను విచ్ఛిన్నం చేయడం ప్రధాన విధానం. సెల్యులోజ్‌ను కరిగించే సాధారణ అయానిక్ ద్రవాలు:

1-బ్యూటైల్-3-మిథైలిమిడాజోలియం క్లోరైడ్ ([BMIM]Cl): ఈ అయానిక్ ద్రవం హైడ్రోజన్ బంధ స్వీకర్తల ద్వారా సెల్యులోజ్‌లోని హైడ్రోజన్ బంధాలతో సంకర్షణ చెందడం ద్వారా సెల్యులోజ్‌ను కరిగించుకుంటుంది.

1-ఇథైల్-3-మిథైలిమిడాజోలియం అసిటేట్ ([EMIM][Ac]): ఈ అయానిక్ ద్రవం సాపేక్షంగా తేలికపాటి పరిస్థితులలో అధిక సాంద్రత కలిగిన సెల్యులోజ్‌ను కరిగించగలదు.

2. అమైన్ ఆక్సిడెంట్ ద్రావణం
డైథైలమైన్ (DEA) మరియు కాపర్ క్లోరైడ్ మిశ్రమ ద్రావణం వంటి అమైన్ ఆక్సిడెంట్ ద్రావణాన్ని [Cu(II)-అమ్మోనియం ద్రావణం] అంటారు, ఇది సెల్యులోజ్‌ను కరిగించగల బలమైన ద్రావణి వ్యవస్థ. ఇది ఆక్సీకరణ మరియు హైడ్రోజన్ బంధం ద్వారా సెల్యులోజ్ యొక్క క్రిస్టల్ నిర్మాణాన్ని నాశనం చేస్తుంది, సెల్యులోజ్ పరమాణు గొలుసును మృదువుగా మరియు మరింత కరిగేలా చేస్తుంది.

3. లిథియం క్లోరైడ్-డైమిథైలాసెటమైడ్ (LiCl-DMAc) వ్యవస్థ
సెల్యులోజ్‌ను కరిగించడానికి LiCl-DMAc (లిథియం క్లోరైడ్-డైమెథైలాసెటమైడ్) వ్యవస్థ ఒక క్లాసిక్ పద్ధతి. LiCl హైడ్రోజన్ బంధాల కోసం పోటీని ఏర్పరుస్తుంది, తద్వారా సెల్యులోజ్ అణువుల మధ్య హైడ్రోజన్ బంధ నెట్‌వర్క్‌ను నాశనం చేస్తుంది, అయితే DMAc ద్రావణిగా సెల్యులోజ్ పరమాణు గొలుసుతో బాగా సంకర్షణ చెందుతుంది.

4. హైడ్రోక్లోరిక్ ఆమ్లం/జింక్ క్లోరైడ్ ద్రావణం
హైడ్రోక్లోరిక్ ఆమ్లం/జింక్ క్లోరైడ్ ద్రావణం అనేది సెల్యులోజ్‌ను కరిగించగల ఒక ప్రారంభ-కనుగొన్న కారకం. ఇది జింక్ క్లోరైడ్ మరియు సెల్యులోజ్ పరమాణు గొలుసుల మధ్య సమన్వయ ప్రభావాన్ని ఏర్పరచడం ద్వారా సెల్యులోజ్‌ను కరిగించగలదు మరియు సెల్యులోజ్ అణువుల మధ్య హైడ్రోజన్ బంధాలను నాశనం చేసే హైడ్రోక్లోరిక్ ఆమ్లం. అయితే, ఈ ద్రావణం పరికరాలకు అత్యంత తినివేయు గుణం కలిగి ఉంటుంది మరియు ఆచరణాత్మక అనువర్తనాల్లో పరిమితంగా ఉంటుంది.

5. ఫైబ్రినోలైటిక్ ఎంజైములు
ఫైబ్రినోలైటిక్ ఎంజైమ్‌లు (సెల్యులేజ్‌లు వంటివి) సెల్యులోజ్‌ను చిన్న ఒలిగోశాకరైడ్‌లు మరియు మోనోశాకరైడ్‌లుగా కుళ్ళిపోవడాన్ని ఉత్ప్రేరకపరచడం ద్వారా సెల్యులోజ్‌ను కరిగించుకుంటాయి. ఈ పద్ధతి బయోడిగ్రేడేషన్ మరియు బయోమాస్ మార్పిడి రంగాలలో విస్తృత శ్రేణి అనువర్తనాలను కలిగి ఉంది, అయితే దీని కరిగే ప్రక్రియ పూర్తిగా రసాయన కరిగిపోవడం కాదు, కానీ బయోక్యాటాలిసిస్ ద్వారా సాధించబడుతుంది.

(3) సెల్యులోజ్ కరిగిపోయే విధానం

సెల్యులోజ్‌ను కరిగించడానికి వేర్వేరు కారకాలు వేర్వేరు విధానాలను కలిగి ఉంటాయి, కానీ సాధారణంగా అవి రెండు ప్రధాన విధానాలకు ఆపాదించబడతాయి:
హైడ్రోజన్ బంధాల నాశనం: పోటీ హైడ్రోజన్ బంధ నిర్మాణం లేదా అయానిక్ పరస్పర చర్య ద్వారా సెల్యులోజ్ పరమాణు గొలుసుల మధ్య హైడ్రోజన్ బంధాలను నాశనం చేయడం, దానిని కరిగేలా చేయడం.
పరమాణు గొలుసు సడలింపు: సెల్యులోజ్ పరమాణు గొలుసుల మృదుత్వాన్ని పెంచడం మరియు భౌతిక లేదా రసాయన మార్గాల ద్వారా పరమాణు గొలుసుల స్ఫటికీకరణను తగ్గించడం, తద్వారా వాటిని ద్రావకాలలో కరిగించవచ్చు.

(4) సెల్యులోజ్ రద్దు యొక్క ఆచరణాత్మక అనువర్తనాలు

సెల్యులోజ్ కరిగించడం అనేక రంగాలలో ముఖ్యమైన అనువర్తనాలను కలిగి ఉంది:
సెల్యులోజ్ ఉత్పన్నాల తయారీ: సెల్యులోజ్‌ను కరిగించిన తర్వాత, దానిని మరింత రసాయనికంగా సవరించి సెల్యులోజ్ ఈథర్‌లు, సెల్యులోజ్ ఎస్టర్‌లు మరియు ఇతర ఉత్పన్నాలను తయారు చేయవచ్చు, వీటిని ఆహారం, ఔషధం, పూతలు మరియు ఇతర రంగాలలో విస్తృతంగా ఉపయోగిస్తారు.
సెల్యులోజ్ ఆధారిత పదార్థాలు: కరిగిన సెల్యులోజ్, సెల్యులోజ్ నానోఫైబర్లు, సెల్యులోజ్ పొరలు మరియు ఇతర పదార్థాలను ఉపయోగించి తయారు చేయవచ్చు. ఈ పదార్థాలు మంచి యాంత్రిక లక్షణాలు మరియు జీవ అనుకూలతను కలిగి ఉంటాయి.
బయోమాస్ ఎనర్జీ: సెల్యులోజ్‌ను కరిగించి, క్షీణింపజేయడం ద్వారా, బయోఇథనాల్ వంటి జీవ ఇంధనాల ఉత్పత్తికి దీనిని కిణ్వ ప్రక్రియకు గురిచేసే చక్కెరలుగా మార్చవచ్చు, ఇది పునరుత్పాదక శక్తి అభివృద్ధి మరియు వినియోగాన్ని సాధించడంలో సహాయపడుతుంది.

సెల్యులోజ్ కరిగిపోవడం అనేది బహుళ రసాయన మరియు భౌతిక విధానాలతో కూడిన సంక్లిష్టమైన ప్రక్రియ. అయానిక్ ద్రవాలు, అమైనో ఆక్సిడెంట్ ద్రావణాలు, LiCl-DMAc వ్యవస్థలు, హైడ్రోక్లోరిక్ ఆమ్లం/జింక్ క్లోరైడ్ ద్రావణాలు మరియు సెల్లోలైటిక్ ఎంజైమ్‌లు ప్రస్తుతం సెల్యులోజ్‌ను కరిగించడానికి ప్రభావవంతమైన ఏజెంట్లుగా ప్రసిద్ధి చెందాయి. ప్రతి ఏజెంట్‌కు దాని స్వంత ప్రత్యేకమైన కరిగిపోయే విధానం మరియు అనువర్తన క్షేత్రం ఉంటుంది. సెల్యులోజ్ కరిగిపోయే విధానం యొక్క లోతైన అధ్యయనంతో, మరింత సమర్థవంతమైన మరియు పర్యావరణ అనుకూలమైన కరిగిపోయే పద్ధతులు అభివృద్ధి చేయబడతాయని నమ్ముతారు, ఇది సెల్యులోజ్ వినియోగం మరియు అభివృద్ధికి మరిన్ని అవకాశాలను అందిస్తుంది.