Целлюлоза - β-1,4-гликозид бәйләнешләре белән тоташкан күп глюкоза берәмлекләреннән торган катлаулы полисахарид. Ул үсемлек күзәнәк диварларының төп компоненты булып тора һәм үсемлек күзәнәк диварларына ныклы структураль таяныч һәм ныклык бирә. Озын целлюлоза молекуляр чылбыры һәм югары кристалллыгы аркасында ул нык тотрыклылыкка һәм эремәүгә ия.
(1) Целлюлозаның үзлекләре һәм эрү авырлыгы
Целлюлозаның түбәндәге үзенчәлекләре бар, алар аны эретүне кыенлаштыра:
Югары кристалллык: Целлюлоза молекуляр чылбырлары водород бәйләнешләре һәм ван-дер-Ваальс көчләре аша тыгыз решетка структурасы барлыкка китерә.
Полимерлашуның югары дәрәҗәсе: Целлюлозаның полимерлашу дәрәҗәсе (ягъни молекуляр чылбырның озынлыгы) югары, гадәттә йөзләгәннән меңләгән глюкоза берәмлекләренә кадәр була, бу молекуланың тотрыклылыгын арттыра.
Водород бәйләнешләре челтәре: Водород бәйләнешләре целлюлоза молекуляр чылбырлары арасында һәм эчендә киң таралган, шуңа күрә аларның гомуми эреткечләр белән җимерелүен һәм эретелүен кыенлаштыра.
(2) Целлюлозаны эретә торган реагентлар
Хәзерге вакытта целлюлозаны нәтиҗәле эретә алырлык билгеле реагентлар, нигездә, түбәндәге категорияләрне үз эченә ала:
1. Ионлы сыеклыклар
Ионлы сыеклыклар - органик катионнардан һәм органик яки органик булмаган анионнардан торган сыеклыклар, гадәттә түбән очучанлык, югары термик тотрыклылык һәм югары көйләнешлелек белән аерылып тора. Кайбер ионлы сыеклыклар целлюлозаны эретә ала, һәм төп механизм - целлюлоза молекуляр чылбырлары арасындагы водород бәйләнешләрен өзү. Целлюлозаны эретә торган гадәти ионлы сыеклыкларга түбәндәгеләр керә:
1-Бутил-3-метилимидазолий хлориды ([BMIM]Cl): Бу ионлы сыекча целлюлозадагы водород бәйләнешләре белән водород бәйләнеше акцепторлары аша үзара бәйләнешкә кереп, целлюлозаны эретә.
1-Этил-3-метилимидазолий ацетаты ([EMIM][Ac]): Бу ионлы сыекча чагыштырмача йомшак шартларда югары концентрацияле целлюлозаны эретә ала.
2. Амин оксидант эремәсе
Диэтиламин (DEA) һәм бакыр хлоридының катнаш эремәсе кебек амин оксидант эремәсе [Cu(II)-аммоний эремәсе] дип атала, ул целлюлозаны эретә ала торган көчле эреткеч система. Ул оксидлашу һәм водород бәйләнеше аша целлюлозаның кристалл структурасын җимерә, целлюлоза молекуляр чылбырын йомшаграк һәм эри торганрак итә.
3. Литий хлориды-диметилацетамид (LiCl-DMAc) системасы
LiCl-DMAc (литий хлориды-диметилацетамид) системасы целлюлозаны эретүнең классик ысулларының берсе. LiCl водород бәйләнешләре өчен көндәшлек тудыра ала, шуның белән целлюлоза молекулалары арасындагы водород бәйләнешләре челтәрен җимерә, ә эреткеч буларак DMAc целлюлоза молекуляр чылбыры белән яхшы тәэсирләшә ала.
4. Тоз кислотасы/цинк хлориды эремәсе
Тоз кислотасы/цинк хлориды эремәсе - целлюлозаны эретә алырлык иртә ачылган реагент. Ул цинк хлориды һәм целлюлоза молекуляр чылбырлары арасында координация эффекты тудырып, һәм тоз кислотасы целлюлоза молекулалары арасындагы водород бәйләнешләрен җимереп, целлюлозаны эретә ала. Ләкин бу эремә җиһазлар өчен бик коррозияле һәм гамәли кулланылышта чикләнгән.
5. Фибринолитик ферментлар
Фибринолитик ферментлар (мәсәлән, целлюлазалар) целлюлозаны кечерәк олигосахаридларга һәм моносахаридларга таркату катализлап, целлюлозаны эретә. Бу ысул биодеградация һәм биомассаны үзгәртү өлкәләрендә киң кулланыла, гәрчә аның эретү процессы тулысынча химик эретү булмаса да, биокатализ аша башкарыла.
(3) Целлюлозаның эреү механизмы
Төрле реагентларның целлюлозаны эретү механизмнары төрле, ләкин гомумән алганда, аларны ике төп механизм белән бәйләп була:
Водород бәйләнешләрен җимерү: Целлюлоза молекуляр чылбырлары арасындагы водород бәйләнешләрен көндәшлекле водород бәйләнеше формалашу яки ион үзара тәэсир итешү аша җимерү, аны эрүчән итү.
Молекуляр чылбыр релаксациясе: Целлюлоза молекуляр чылбырларының йомшаклыгын арттыру һәм молекуляр чылбырларның кристалллыгын физик яки химик ысуллар ярдәмендә киметү, шуның белән аларны эреткечләрдә эретергә мөмкин.
(4) Целлюлоза эретүнең гамәли кулланылышы
Целлюлоза эретүе күп өлкәләрдә мөһим кулланылышка ия:
Целлюлоза туындыларын әзерләү: Целлюлоза эретелгәннән соң, аны химик яктан үзгәртеп, целлюлоза эфирларын, целлюлоза эфирларын һәм башка туындыларны әзерләп була, алар азык-төлек, медицина, каплау һәм башка өлкәләрдә киң кулланыла.
Целлюлоза нигезендәге материаллар: Эрегән целлюлоза кулланып, целлюлоза наноҗепселләрен, целлюлоза мембраналарын һәм башка материалларны әзерләргә мөмкин. Бу материаллар яхшы механик үзлекләргә һәм биосыйнышучанлыкка ия.
Биомасса энергиясе: Целлюлозаны эретеп һәм таркатып, аны биоэтанол кебек биоотуллык җитештерү өчен ферментацияләнә торган шикәргә әйләндерергә мөмкин, бу яңартыла торган энергияне үстерүгә һәм куллануга ярдәм итә.
Целлюлоза эретүе - күп төрле химик һәм физик механизмнарны үз эченә алган катлаулы процесс. Ион сыеклыклары, аминоксидант эретмәләре, LiCl-DMAc системалары, тоз кислотасы/цинк хлориды эретмәләре һәм целлюлозаны эретү өчен нәтиҗәле агентлар буларак хәзерге вакытта билгеле. Һәр агентның үз уникаль эретү механизмы һәм куллану өлкәсе бар. Целлюлоза эретү механизмын тирәнтен өйрәнү белән, целлюлозаны куллану һәм үстерү өчен күбрәк мөмкинлекләр тудыручы нәтиҗәлерәк һәм экологик яктан чиста эретү ысуллары эшләнәчәк дип санала.
Бастырып чыгару вакыты: 2024 елның 9 июле