Селлюлоза як полисахариди мураккаб аст, ки аз бисёр воҳидҳои глюкоза иборат аст, ки бо пайвандҳои β-1,4-гликозидӣ пайваст шудаанд. Он ҷузъи асосии деворҳои ҳуҷайраҳои растанӣ буда, ба деворҳои ҳуҷайраҳои растанӣ дастгирии мустаҳками сохторӣ ва устуворӣ медиҳад. Аз сабаби занҷири молекулавии дарози селлюлоза ва кристаллнокии баланд, он устувории қавӣ ва ҳалнашаванда дорад.
(1) Хусусиятҳои селлюлоза ва душвории ҳалшавӣ
Селлюлоза дорои хосиятҳои зерин аст, ки обшавии онро душвор мегардонанд:
Кристаллизатсияи баланд: Занҷирҳои молекулавии селлюлоза тавассути пайвандҳои гидрогенӣ ва қувваҳои ван дер Ваалс сохтори шабакавии зичро ташкил медиҳанд.
Дараҷаи баланди полимеризатсия: Дараҷаи полимеризатсия (яъне дарозии занҷири молекулавӣ)-и селлюлоза баланд буда, одатан аз садҳо то ҳазор воҳиди глюкозаро ташкил медиҳад, ки устувории молекуларо зиёд мекунад.
Шабакаи пайвандҳои гидрогенӣ: Пайвандҳои гидрогенӣ дар байни занҷирҳои молекулавии селлюлоза ва дар дохили он ба таври васеъ мавҷуданд, ки нобудшавӣ ва ҳалшавии онҳоро бо ҳалкунандаҳои умумӣ душвор мегардонад.
(2) Реагентҳое, ки селлюлозаро ҳал мекунанд
Дар айни замон, реагентҳои маълуме, ки метавонанд селлюлозаро самаранок ҳал кунанд, асосан категорияҳои зеринро дар бар мегиранд:
1. Моеъҳои ионӣ
Моеъҳои ионӣ моеъҳое мебошанд, ки аз катионҳои органикӣ ва анионҳои органикӣ ё ғайриорганикӣ иборатанд, ки одатан ноустувории паст, устувории баланди гармӣ ва танзимшавандагии баланд доранд. Баъзе моеъҳои ионӣ метавонанд селлюлозаро ҳал кунанд ва механизми асосии он шикастани пайвандҳои гидрогенӣ байни занҷирҳои молекулавии селлюлоза мебошад. Моеъҳои маъмули ионӣ, ки селлюлозаро ҳал мекунанд, инҳоянд:
1-Бутил-3-метилимидазолийхлорид ([BMIM]Cl): Ин моеъи ионӣ селлюлозаро тавассути қабулкунандагони пайвандҳои гидрогенӣ бо пайвандҳои гидрогенӣ дар селлюлоза ҳал мекунад.
1-Этил-3-метилимидазолий ацетат ([EMIM][Ac]): Ин моеъи ионӣ метавонад консентратсияи баланди селлюлозаро дар шароити нисбатан нарм ҳал кунад.
2. Маҳлули оксиданти амин
Маҳлули оксидантии амин, ба монанди маҳлули омехтаи диэтиламин (DEA) ва хлориди мис, [маҳлули Cu(II)-аммоний] номида мешавад, ки системаи ҳалкунандаи қавӣ буда, метавонад селлюлозаро ҳал кунад. Он сохтори кристаллии селлюлозаро тавассути оксидшавӣ ва пайванди гидрогенӣ вайрон мекунад ва занҷири молекулавии селлюлозаро нармтар ва ҳалшавандатар мегардонад.
3. Системаи хлориди литий-диметилацетамид (LiCl-DMAc)
Системаи LiCl-DMAc (литий хлорид-диметилацетамид) яке аз усулҳои классикии ҳал кардани селлюлоза мебошад. LiCl метавонад барои пайвандҳои гидрогенӣ рақобат эҷод кунад ва бо ин васила шабакаи пайвандҳои гидрогениро байни молекулаҳои селлюлоза вайрон кунад, дар ҳоле ки DMAc ҳамчун ҳалкунанда метавонад бо занҷири молекулавии селлюлоза хуб ҳамкорӣ кунад.
4. Маҳлули кислотаи гидрохлорид/хлориди руҳ
Маҳлули кислотаи гидрохлорид/хлориди руҳ реагентест, ки барвақт кашф шудааст ва метавонад селлюлозаро ҳал кунад. Он метавонад селлюлозаро тавассути ба вуҷуд овардани таъсири ҳамоҳангсозӣ байни занҷирҳои молекулавии хлориди руҳ ва селлюлоза ва вайрон кардани пайвандҳои гидрогенӣ байни молекулаҳои селлюлоза ҳал кунад. Аммо, ин маҳлул барои таҷҳизот хеле зангзананда аст ва дар татбиқи амалӣ маҳдуд аст.
5. Ферментҳои фибринолитикӣ
Ферментҳои фибринолитикӣ (масалан, селлюлазаҳо) селлюлозаро бо роҳи катализ кардани таҷзияи селлюлоза ба олигосахаридҳо ва моносахаридҳои хурдтар ҳал мекунанд. Ин усул доираи васеи татбиқро дар соҳаҳои биодеградатсия ва табдили биомасса дорад, гарчанде ки раванди парокандашавии он парокандашавии пурраи кимиёвӣ нест, балки тавассути биокатализ ба даст оварда мешавад.
(3) Механизми ҳалшавии селлюлоза
Реагентҳои гуногун механизмҳои гуногуни ҳалшавии селлюлоза доранд, аммо умуман онҳоро метавон ба ду механизми асосӣ нисбат дод:
Вайрон кардани пайвандҳои гидрогенӣ: Вайрон кардани пайвандҳои гидрогенӣ байни занҷирҳои молекулавии селлюлоза тавассути ташаккули пайвандҳои гидрогении рақобатӣ ё таъсири мутақобилаи ионӣ, ки онро ҳалшаванда мегардонад.
Релаксатсияи занҷири молекулавӣ: Афзоиши нармии занҷирҳои молекулавии селлюлоза ва кам кардани кристаллнокии занҷирҳои молекулавӣ тавассути воситаҳои физикӣ ё химиявӣ, то ки онҳо дар ҳалкунандаҳо ҳал шаванд.
(4) Татбиқоти амалии обшавии селлюлоза
Парокандашавии селлюлоза дар бисёр соҳаҳо татбиқи муҳим дорад:
Тайёр кардани ҳосилаҳои селлюлоза: Пас аз ҳал кардани селлюлоза, онро метавон бо роҳи кимиёвӣ барои тайёр кардани эфирҳои селлюлоза, эфирҳои селлюлоза ва дигар ҳосилаҳо, ки дар соҳаҳои хӯрокворӣ, тиб, рӯйпӯшҳо ва дигар соҳаҳо васеъ истифода мешаванд, тағйир дод.
Маводҳои дар асоси селлюлоза: Бо истифода аз селлюлозаи ҳалшуда, нанонахҳои селлюлоза, мембранаҳои селлюлоза ва дигар маводҳоро тайёр кардан мумкин аст. Ин маводҳо хосиятҳои хуби механикӣ ва мутобиқати биологӣ доранд.
Энергияи биомасса: Бо роҳи ҳал ва вайрон кардани селлюлоза, онро метавон ба қандҳои ферментшаванда барои истеҳсоли сӯзишвории биологӣ, ба монанди биоэтанол, табдил дод, ки ба рушд ва истифодаи энергияи барқароршаванда мусоидат мекунад.
Парокандашавии селлюлоза раванди мураккабест, ки механизмҳои гуногуни кимиёвӣ ва физикиро дар бар мегирад. Айни замон маълум аст, ки моеъҳои ионӣ, маҳлулҳои аминокислотаҳо, системаҳои LiCl-DMAc, маҳлулҳои кислотаи хлорид/хлориди руҳ ва ферментҳои селлюлоза ҳамчун агентҳои муассир барои парокандашавии селлюлоза мебошанд. Ҳар як агент механизми парокандашавии беназир ва соҳаи татбиқи худро дорад. Бо омӯзиши амиқи механизми парокандашавии селлюлоза, боварӣ дорад, ки усулҳои парокандашавии самараноктар ва аз ҷиҳати экологӣ тозатар таҳия карда мешаванд, ки имкониятҳои бештарро барои истифода ва рушди селлюлоза фароҳам меоранд.
Вақти нашр: июл-09-2024