Sellýuloza β-1,4-glikozidik baglanyşyklar arkaly baglanyşykly köp sanly glýukoza birliklerinden ybarat bolan çylşyrymly polisahariddir. Ol ösümlik öýjük diwarlarynyň esasy bölegi bolup, ösümlik öýjük diwarlaryna berk gurluş goldawyny we berkligini berýär. Uzyn sellýuloza molekulýar zynjyry we ýokary kristalligi sebäpli ol güýçli durnuklylyga we eremeýänlige eýedir.
(1) Sellýulozanyň häsiýetleri we eremeginiň kynlygy
Sellýulozanyň eremegini kynlaşdyrýan aşakdaky häsiýetleri bar:
Ýokary kristallik: Sellýuloza molekulýar zynjyrlary wodorod baglanyşyklary we wan der Waals güýçleri arkaly berk tor gurluşyny emele getirýär.
Polimerleşme derejesi ýokary: Sellýulozanyň polimerleşme derejesi (ýagny molekulýar zynjyryň uzynlygy) ýokary bolup, adatça ýüzlerçeden müňlerçe glýukoza birligine çenli bolýar, bu bolsa molekulanyň durnuklylygyny ýokarlandyrýar.
Wodorod baglanyşyk ulgamy: Wodorod baglanyşyklary sellýuloza molekulýar zynjyrlarynyň arasynda we içinde giňden ýaýrandyr, bu bolsa olaryň umumy erginler bilen ýok edilmegini we eremegini kynlaşdyrýar.
(2) Sellýulozany eredýän reagentler
Häzirki wagtda sellýulozany netijeli eredip bilýän belli reagentler, esasan, aşakdaky kategoriýalary öz içine alýar:
1. Ion suwuklyklary
Ion suwuklyklary organiki kationlardan we organiki ýa-da organiki däl anionlardan ybarat bolan, adatça pes uçujylyk, ýokary termal durnuklylyk we ýokary sazlanyşyklylyk bilen tapawutlanýan suwuklyklardyr. Käbir ion suwuklyklary sellýulozany eredip bilýär we esasy mehanizm sellýuloza molekulýar zynjyrlarynyň arasyndaky wodorod baglanyşyklaryny bozmakdyr. Sellýulozany ereýän umumy ion suwuklyklaryna aşakdakylar girýär:
1-Butil-3-metilimidazolium hlorid ([BMIM]Cl): Bu ion suwuklygy wodorod baglanyşygynyň akseptorlary arkaly selýulozadaky wodorod baglanyşyklary bilen özara täsirleşip, selýulozany eredip bilýär.
1-Etil-3-metilimidazolium asetat ([EMIM][Ac]): Bu ion suwuklygy ýokary konsentrasiýaly sellýulozany deňeşdirme boýunça ýumşak şertlerde eredip bilýär.
2. Amin oksidant ergini
Dietilamin (DEA) we mis hloridiň garyşyk ergini ýaly amin oksidant ergini [Cu(II)-ammonium ergini] diýlip atlandyrylýar, ol güýçli ergin ulgamy bolup, sellýulozany eredip bilýär. Ol oksidlenme we wodorod baglanyşygy arkaly sellýulozanyň kristal gurluşyny ýok edýär, sellýulozanyň molekulýar zynjyryny ýumşak we has ereýän edýär.
3. Litiý hlorid-dimetilasetamid (LiCl-DMAc) ulgamy
LiCl-DMAc (litium hlorid-dimetilasetamid) ulgamy sellýulozany eretmegiň nusgawy usullarynyň biridir. LiCl wodorod baglanyşyklary üçin bäsdeşlik döredip, şeýdip sellýuloza molekulalarynyň arasyndaky wodorod baglanyşyk ulgamyny ýok edip biler, şol bir wagtyň özünde ergin hökmünde DMAc sellýuloza molekulýar zynjyry bilen gowy täsirleşip biler.
4. Hidroklor turşusy/sink hlorid ergini
Hidroklor turşusy/sink hlorid ergini sellýulozany eredip bilýän irki açylan reagentdir. Ol sink hlorid bilen sellýuloza molekulýar zynjyrlarynyň arasynda koordinasiýa täsirini döretmek we gidroklor turşusy sellýuloza molekulalarynyň arasyndaky wodorod baglanyşyklaryny ýok etmek arkaly sellýulozany eredip bilýär. Şeýle-de bolsa, bu ergin enjamlar üçin örän poslama täsirlidir we amaly ulanylyşda çäkli.
5. Fibrinolitik fermentler
Fibrinolitik fermentler (meselem, sellýulazalar) sellýulozanyň has kiçi oligosakkaridlere we monosaharidlere parçalanmagyny katalizläp, sellýulozany eredip bilýärler. Bu usul biodegradasiýa we biomassanyň konwersiýasy ugurlarynda giň gerimli ulanylyşa eýedir, emma onuň ereme prosesi doly himiki ereme bolmasa-da, biokataliz arkaly amala aşyrylýar.
(3) Sellýulozanyň ereme mehanizmi
Dürli reagentleriň sellýulozany eremeginiň dürli mehanizmleri bar, ýöne umuman, olary iki esasy mehanizm bilen baglanyşdyryp bolýar:
Wodorod baglanyşyklarynyň ýok edilmegi: Bäsdeşlikli wodorod baglanyşygynyň emele gelmegi ýa-da ion özara täsiri arkaly sellýuloza molekulýar zynjyrlarynyň arasyndaky wodorod baglanyşyklaryny ýok etmek, ony ereýän ýagdaýa getirmek.
Molekulýar zynjyryň relaksasiýa edilmegi: Sellýuloza molekulýar zynjyrlarynyň ýumşaklygyny ýokarlandyrmak we molekulýar zynjyrlaryň kristallygyny fiziki ýa-da himiki usullar arkaly azaltmak, şonuň üçin olary erginlerde eredip bolýar.
(4) Sellýuloza eremeginiň amaly ulanylyşy
Sellýulozanyň ermegi köp ugurlarda möhüm ulanylyşa eýedir:
Sellýuloza öndürilişini taýýarlamak: Sellýuloza eredenden soň, iýmitde, dermanda, örtüklerde we beýleki pudaklarda giňden ulanylýan selýuloza efirlerini, selýuloza efirlerini we beýleki öndürilişi taýýarlamak üçin ony himiki taýdan has-da üýtgedip bolýar.
Sellýuloza esasly materiallar: Eriýän sellýuloza, sellýuloza nanofiberlerini, sellýuloza membranalaryny we beýleki materiallary ulanyp bolýar. Bu materiallar gowy mehaniki häsiýetlere we biogabaryşyklylyga eýedir.
Biomassa energiýasy: Sellýulozany eredip we dargadyp, ony bioetanol ýaly bioýangyçlary öndürmek üçin fermentasiýa edilýän şekerlere öwürmek mümkin, bu bolsa gaýtadan dikeldilýän energiýanyň ösdürilmegine we ulanylmagyna kömek edýär.
Sellýulozanyň eremegi köp sanly himiki we fiziki mehanizmleri öz içine alýan çylşyrymly prosesdir. Ion suwuklyklary, aminokislendiriji erginler, LiCl-DMAc ulgamlary, duz turşusy/sink hlorid erginleri we selolitik fermentler häzirki wagtda sellýulozany eremek üçin netijeli serişdeler hökmünde bellidir. Her bir agentiň özüne mahsus eremek mehanizmi we ulanylyş meýdany bar. Sellýulozanyň eremek mehanizminiň çuňňur öwrenilmegi bilen, sellýulozany ulanmak we ösdürmek üçin has köp mümkinçilikleri döredýän has netijeli we ekologiýa taýdan arassa eremek usullarynyň işlenip düzüljekdigine ynanylýar.
Ýerleşdirilen wagty: 2024-nji ýylyň 9-njy iýuly