ഹൈഡ്രജൻ പെറോക്സൈഡ് സെല്ലുലോസ് അലിയിക്കാൻ കഴിയുമോ?

ഭൂമിയിലെ ഏറ്റവും സമൃദ്ധമായ ഓർഗാനിക് പോളിമർ ബയോമാസിന്റെയും വിവിധ വ്യാവസായിക വസ്തുക്കളുടെയും ഒരു പ്രധാന ഭാഗമാണ് സെല്ലുലോസ്. ശ്രദ്ധേയമായ ഘടനാപരമായ സമഗ്രത അതിന്റെ കാര്യക്ഷമമായ തകർച്ചയ്ക്ക് വെല്ലുവിളികൾ, ബയോഫൂട്ട് ഉൽപാദന, മാലിന്യ സംസ്കരണം തുടങ്ങിയ ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്ക് നിർണായകമാണ്. പരിസ്ഥിതി നിഷ്കളങ്കമായ സ്വഭാവവും ഓക്സിഡൈസിംഗ് ഗുണങ്ങളും കാരണം സെല്ലുലോസ് വിച്ഛേദിക്കാനുള്ള സ്ഥാനാർത്ഥിയായി ഹൈഡ്രജൻ പെറോക്സൈഡ് (എച്ച് 2O2) ഉയർന്നുവന്നു.

ആമുഖം:

സെല്ലുലോസ്, β 1,4 ഗ്ലൈകോസിഡിക് ബോണ്ടുകൾ ലിങ്കുചെയ്തിരിക്കുന്ന ഗ്ലൂക്കോസ് യൂണിറ്റുകൾ ബന്ധിപ്പിച്ചിരിക്കുന്ന പോളിസാചാരൈഡ് പ്ലാന്റ് സെൽ മതിലുകളിലെ ഒരു പ്രധാന ഘടനാപരമായ ഘടകമാണ്. ബയോമാസിലെ അതിന്റെ സമൃദ്ധി ഇതിനെ വിവിധ വ്യവസായങ്ങൾക്ക് ആകർഷകമായ ഒരു വിഭവമാക്കുന്നു, പേപ്പർ, പൾപ്പ്, തുണിത്തരങ്ങൾ, ബയോയ്നെർജി എന്നിവരുൾപ്പെടെ വിവിധ വ്യവസായങ്ങൾക്കായി ആകർഷകമായ ഒരു വിഭവമാക്കുന്നു. എന്നിരുന്നാലും, സെല്ലുലോസ് ഫൈബ്രിലിലെ കരുത്തുറ്റ ഹൈഡ്രജൻ ബോണ്ടിംഗ് നെറ്റ്വർക്ക് ഇത് റെൻഡർ ചെയ്യുന്നു, ഇത് മിക്ക പരിഹാരങ്ങളിലും പിരിച്ചുവിടുന്നത് പുനർനിർമ്മിക്കുന്നു, അത് കാര്യക്ഷമമായ ഉപയോഗത്തിനും പുനരുപയോഗത്തിനും വെല്ലുവിളികൾ നൽകുന്നു.

സെല്ലുലോസ് പിരിച്ചുവിടലിനായുള്ള പരമ്പരാഗത രീതികൾ, കേന്ദ്രീകൃത ആസിഡുകൾ അല്ലെങ്കിൽ അയോണിക് ദ്രാവകങ്ങൾ തുടങ്ങിയ കഠിനമായ സാഹചര്യങ്ങൾ ഉൾപ്പെടുന്നു, അവ പലപ്പോഴും പാരിസ്ഥിതിക ആശങ്കകളും ഉയർന്ന energy ർജ്ജ ഉപഭോഗവുമായും ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു. നേരെമറിച്ച്, ഹൈഡ്രജൻ പെറോക്സൈഡ് മിതമായ ഓക്സിഡൈസിംഗ് സ്വഭാവവും പരിസ്ഥിതി സൗഹൃദ സെല്ലുലോസ് പ്രോസസ്സിനുള്ള സാധ്യതയും കാരണം വാഗ്ദാനം ചെയ്യുന്നു. ഈ പേപ്പർ ഹൈഡ്രജൻ പെറോക്സൈഡ്-മെഡിയേറ്റഡ് സെല്ലുലോസ് പിരിച്ചുവിടൽ അന്തരീക്ഷം അന്തരിച്ചു.

ഹൈഡ്രജൻ പെറോക്സൈഡ് സെല്ലുലോസ് പിരിച്ചുവിടലിന്റെ സംവിധാനങ്ങൾ:
ഹൈഡ്രജൻ പെറോക്സൈഡിലൂടെ സെല്ലുലോസിന്റെ പിരിച്ചുവിടുന്നത് സങ്കീർണ്ണമായ കെമിക്കൽ പ്രതികരണങ്ങൾ ഉൾപ്പെടുന്നു, പ്രാഥമികമായി ഗ്ലൈകോസിഡിക് ബോണ്ടുകളുടെ പിതൃപ്രായവും ഇന്റർമോളിക്യുലർ ഹൈഡ്രജൻ ബോണ്ടിംഗ് തടസ്സപ്പെടുത്തുന്നതുമാണ്. പ്രക്രിയ സാധാരണയായി ഇനിപ്പറയുന്ന ഘട്ടങ്ങൾ വഴിയാണ് പുറത്തുവരുന്നത്:

ഹൈഡ്രോക്സൈൽ ഗ്രൂപ്പുകളുടെ ഓക്സിഡേഷൻ: സംക്രമണ സ്ഥാപന മെറ്റൽ അയോണുകളുടെ സാന്നിധ്യം പോലുള്ള ഹൈഡ്രോക്സൈൽ റാഡിക്കലുകളുടെ (• ഓ) ഹൈഡ്രോക്സൈൽ റാഡിക്കലുകളുമായി (• ഓ). ഈ റാഡിക്കലുകൾ ഗ്ലൈകോസിഡിക് ബോണ്ടുകളെ ആക്രമിക്കുന്നു, ചെയിൻ പിണ്ഡവും സൃഷ്ടിക്കുന്നു, കൂടാതെ ഹ്രസ്വ സെല്ലുലോസ് ശകലങ്ങൾ സൃഷ്ടിക്കുന്നു.

ഹൈഡ്രജൈൻ റാഡിക്കലുകൾ: ഹൈഡ്രോക്സൈൽ റാഡിക്കലുകൾ സെല്ലുലോസ് ശൃംഖലകൾക്കിടയിലുള്ള ഹൈഡ്രജൻ ബോണ്ടിംഗ് നെറ്റ്വർക്കിനെ തടസ്സപ്പെടുത്തുന്നു, മൊത്തത്തിലുള്ള ഘടനയെ ദുർബലപ്പെടുത്തുകയും അമിതികൾ സുഗമമാക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.

ലയിക്കുന്ന ഡെറിവേറ്റീവുകളുടെ രൂപീകരണം: സെല്ലുലോസിന്റെ ഓക്സിഡേറ്റീവ് തകർച്ചർ കാർബോക്സിലിക് ആസിഡുകൾ, ആൽഡിഹൈഡുകൾ, കെറ്റോണുകൾ എന്നിവ പോലുള്ള ജല-ലയിക്കുന്ന ഇടനിലക്കാരുടെ രൂപവത്കരണത്തിന് കാരണമാകുന്നു. ഈ ഡെറിവേറ്റീവുകൾ ലജ്ജ വർദ്ധിപ്പിക്കുകയും വിസ്കോസിറ്റി കുറയ്ക്കുകയും ചെയ്തുകൊണ്ട് വിഡലില്ലാത്ത പ്രക്രിയയിലേക്ക് സംഭാവന ചെയ്യുന്നു.

ഡിപോളിമൈനേഷനും വിഘടനവും: കൂടുതൽ ഓക്സീകരണവും പിളർപ്പും പ്രതിപ്രവർത്തനങ്ങൾ സെല്ലുലോസ് ചെന്ഷായി കുറയുന്നത് ഹ്രസ്വമായ ഒളിഗോമറുകളിലേക്കും ആത്യന്തികമായി ലയിക്കുന്ന പഞ്ചസാരയിലേക്കോ അല്ലെങ്കിൽ കുറഞ്ഞ മോളിക്യുലാർ-ഭാരം ഉൽപ്പന്നങ്ങളിലേക്കോ നയിക്കുന്നു.

ഹൈഡ്രജൻ പെറോക്സൈഡ്-മെഡിയേറ്റഡ് സെല്ലുലോസ് പിരിച്ചുവിടലിനെ ബാധിക്കുന്ന ഘടകങ്ങൾ:
ഹൈഡ്രോജൻ പെറോക്സൈഡ് ഉപയോഗിച്ച് സെല്ലുലോസ് പിരിച്ചുവിടലിന്റെ കാര്യക്ഷമത, ഇനിപ്പറയുന്നവ ഉൾപ്പെടെ വിവിധ ഘടകങ്ങളാൽ സ്വാധീനിക്കപ്പെടുന്നു:

ഹൈഡ്രജൻ പെറോക്സൈഡിന്റെ സാന്ദ്രത: ഹൈഡ്രജൻ പെറോക്സൈഡിന്റെ ഉയർന്ന സാന്ദ്രത സാധാരണയായി വേഗത്തിൽ പ്രതികരണ നിരക്ക് മെച്ചപ്പെടുത്തുകയും കൂടുതൽ വിപുലമായ സെല്ലുലോസ് തകർച്ചയ്ക്കും കാരണമാവുകയും ചെയ്യുന്നു. എന്നിരുന്നാലും, അമിതമായി ഉയർന്ന സാന്ദ്രത സൈഡ് പ്രതികരണങ്ങളിലേക്കോ അഭികാമ്യമല്ലാത്ത ഉപാധികളിലേക്കോ നയിച്ചേക്കാം.

പിഎച്ച് ആൻഡ് താപനില: പ്രതിപ്രവർത്തന ഇടത്തരം ഹൈഡ്രോക്സൈൽ റാഡിക്കലുകളുടെയും സെല്ലുലോസ് ഡെറിവേറ്റീവുകളുടെ സ്ഥിരതയും സ്വാധീനിക്കുന്നു. മിതമായ അസിഡിക് അവസ്ഥകൾ (പിഎച്ച് 3-5) കാര്യമായ തകർച്ചയില്ലാതെ സെല്ലുലോസ് ലയിപ്പിക്കൽ വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിന് പലപ്പോഴും ഇഷ്ടപ്പെടുന്നു. കൂടാതെ, താപനില പ്രതികരണ ചലനാത്മകതയെ ബാധിക്കുന്നു, ഉയർന്ന താപനിലയിൽ സാധാരണയായി പിരിച്ചുവിടൽ പ്രക്രിയയെ ത്വരിതപ്പെടുത്തുന്നു.

കാറ്റലിസ്റ്റുകളുടെ സാന്നിധ്യം: ഇരുമ്പ് അല്ലെങ്കിൽ ചെമ്പ് പോലുള്ള സംക്രമണം മെറ്റൽ അയോണുകൾ, ഹൈഡ്രജൻ പെറോക്സൈഡ് വിഘടിപ്പിക്കുകയും ഹൈഡ്രജൻ പെറോക്സൈഡിന്റെ വിഘടിക്കുകയും ഹൈഡ്രോജൻ പെറോക്സൈഡിന്റെ വിഘടനം നടത്തുകയും ഹൈഡ്രോക്സൈൽ റാഡിക്കലുകളുടെ രൂപീകരണം വർദ്ധിപ്പിക്കുകയും ചെയ്യും. എന്നിരുന്നാലും, ഉത്തേജകത്തിന്റെ തിരഞ്ഞെടുപ്പ്, അതിന്റെ ഏകാഗ്രത എന്നിവയുടെ തിരഞ്ഞെടുപ്പ്, ഒപ്പം ഉൽപ്പന്ന നിലവാരം ഉറപ്പാക്കാൻ ശ്രദ്ധാപൂർവ്വം ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്യണം.

സെല്ലുലോസ് മോർഫോളജി ആൻഡ് ക്രിസ്റ്റലിറ്റി: സെല്ലുലോസ് ശൃംഖലകൾ ഹൈഡ്രജൻ പെറോക്സൈഡിലേക്കും ഹൈഡ്രോക്സൈൽ റാഡിക്കലുകളിലേക്കും പ്രവേശനക്ഷമതയെ സ്വാധീനിക്കുന്നു മെറ്റീരിയലിന്റെ മോർഫോളജി, ക്രിസ്റ്റലിൻ ഘടന എന്നിവയെ സ്വാധീനിക്കുന്നു. ആമോർഫസ് പ്രദേശങ്ങൾ ഉയർന്ന ക്രിസ്റ്റലിൻ ഡൊമെയ്നുകളേക്കാൾ അധ d പതനമാണ്, പ്രവേശനക്ഷമത മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിന് പ്രീട്രീറ്റ്മെന്റ് അല്ലെങ്കിൽ പരിഷ്ക്കരണ തന്ത്രങ്ങൾ ആവശ്യമാണ്.

സെല്ലുലോസ് പിണ്ഡത്തിൽ ഹൈഡ്രജൻ പെറോക്സൈഡിന്റെ ഗുണങ്ങളും ആപ്ലിക്കേഷനുകളും:
പരമ്പരാഗത രീതികളുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ സെല്ലുലോസ് വിഡലിനായി ഹൈഡ്രജൻ പെറോക്സൈഡ് നിരവധി ഗുണങ്ങൾ വാഗ്ദാനം ചെയ്യുന്നു:

പരിസ്ഥിതി അനുയോജ്യമായ അനുയോജ്യത: സൾഫ്യൂറിക് ആസിഡ് അല്ലെങ്കിൽ ക്ലോറിനേറ്റഡ് ലായകങ്ങൾ പോലുള്ള കഠിനമായ രാസവസ്തുക്കളിൽ നിന്ന് വ്യത്യസ്തമായി ഹൈഡ്രജൻ പെറോക്സൈഡ് ശീതീകരിച്ച അവസ്ഥയിലും ഓക്സിജനുമായും വെള്ളം, ഓക്സിജൻ എന്നിവയിൽ താരതമ്യേന ഗുണകരമല്ല. പരിസ്ഥിതി സൗഹൃദ സ്വഭാവം സുസ്ഥിര സെല്ലുലോസ് പ്രോസസ്സിംഗും മാലിന്യ പരിഹാരത്തിനും അനുയോജ്യമാക്കുന്നു.

നേരിയ പ്രതികരണ വ്യവസ്ഥകൾ: ഹൈഡ്രജൻ പെറോക്സൈഡ്-മെഡിയേറ്റഡ് സെല്ലുലോസ് പിരിച്ചുവിടുന്നത് താപനിലയുടെയും സമ്മർദ്ദത്തിന്റെയും നേരിയ സാഹചര്യങ്ങളിൽ നടത്താം, ഉയർന്ന താപനില ആസിഡ് ഹൈഡ്രോലൈസിസ് അല്ലെങ്കിൽ അയോണിക് ലിക്വിഡ് ചികിത്സകൾ.

സെലക്ടീവ് ഓക്സൈഡേഷൻ: ഹൈഡ്രോജൻ പെറോക്സൈഡ് വഴി ഗ്ലൈകോസിഡിക് ബോണ്ടുകളുടെ ഓക്സിഡേറ്റീവ് പിളർപ്പ് ഒരു പരിധിവരെ നിയന്ത്രിക്കപ്പെടും, ഇത് സെല്ലുലോസ് ശൃംഖലകളുടെ തിരഞ്ഞെടുപ്പാൻ പരിഷ്ക്കരണം, നിർദ്ദിഷ്ട സവിശേഷതകളോടെ.

വൈവിധ്യമാർന്ന അപേക്ഷകൾ: ഹൈഡ്രജൻ പെറോക്സൈഡ്-മെഡിയേറ്റഡ് മെഡിയേറ്റഡ് ഡെലിവറിയിൽ നിന്ന് ലഭിച്ച ലയിക്കുന്ന സെല്ലുലോസ് ഡെറിവേറ്റീവുകൾ വിവിധ മേഖലകളിൽ സാധ്യതയുള്ള അപേക്ഷകൾ, ബയോഫൂട്ട് ഉത്പാദനം, പ്രവർത്തനപരമായ വസ്തുക്കൾ, ബയോമെഡിക്കൽ ഉപകരണങ്ങൾ, മലിനജല സംസ്കരണം എന്നിവ ഉൾപ്പെടെ.

വെല്ലുവിളികളും ഭാവി ദിശകളും:
വാഗ്ദാന ഗുണങ്ങൾ ഉണ്ടായിരുന്നിട്ടും, ഹൈഡ്രജൻ പെറോക്സൈഡ്-മെഡിയേറ്റഡ് സെല്ലുലോസ് പിലീപ്പ് മെച്ചപ്പെടുത്തലിനുള്ള നിരവധി വെല്ലുവിളികളെയും പ്രദേശങ്ങളെയും നേരിടുന്നു:

സെൻസീറ്റോ, വിളവ്: കുറഞ്ഞ സൈഡ് പ്രതികരണങ്ങളുള്ള ലയിക്കുന്ന സെല്ലുലോസ് ഡെറിവേറ്റീവുകളുടെ ഉയർന്ന വിളവ് നേടുന്നത് ഒരു വെല്ലുവിളിയായി തുടരുന്നു, പ്രത്യേകിച്ച് ലിഗ്രിൻ, ഹെമിസെല്ലുലോസ് എന്നിവ അടങ്ങിയിരിക്കുന്ന സങ്കീർണ്ണമായ ബയോമാസ് ഫീഡ്സ്റ്റോക്കുകൾക്ക് ഒരു വെല്ലുവിളിയായി തുടരുന്നു.

സ്കെയിൽ-അപ്പ്, പ്രോസസ്സ് സംയോജനം: ഹൈഡ്രജൻ പെറോക്സൈഡ് അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള സെല്ലുലോസ് സ്കെയിലിംഗ് ചെയ്യുക വ്യാവസായിക തലങ്ങളിലേക്കുള്ള വിലാസ പ്രക്രിയകൾ, സാമ്പത്തിക പ്രവർത്തനക്ഷമത, പാരിസ്ഥിതിക സുസ്ഥിരത എന്നിവ ഉറപ്പാക്കാൻ വ്യവസായ അളവുകളും ശ്രദ്ധേയമായ പരിഗണന ആവശ്യമാണ്.

കാറ്റലിസ്റ്റ് വികസനം: ഹൈഡ്രജൻ പെറോക്സൈഡ് സജീവമാക്കുന്നതിന് കാര്യക്ഷമമായ കാറ്റലിസ്റ്റുകളുടെ രൂപകൽപ്പനയും പ്രതിപ്രവർത്തന നിരക്കും സെലിറ്ററീവിനും ഉത്തേജിപ്പിക്കുന്നതിനും പുറത്തേക്കും തടയുന്നതിനും അവലംബം ലോഡുചെയ്യുമ്പോഴും ഉപാധിയുമുള്ള രൂപീകരണവും വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിന് അത്യാവശ്യമാണ്.

ഉപോൽപ്പന്നങ്ങളുടെ എണ്ണം: ഹൈഡ്രജൻ പെറോക്സൈഡ്-മെഡിയേറ്റഡ് സെല്ലുലോസ് വിച്ഛേദിക്കുന്നത്, കാർബോക്സിലിക് ആസിഡുകൾ അല്ലെങ്കിൽ ഒലിഗോമെമെറിക് പഞ്ചസാര എന്നിവയിൽ സൃഷ്ടിച്ച ഉപോൽപ്പന്നങ്ങൾ മൂല്യനിർണ്ണയം നടത്തുന്നതിന്, പ്രക്രിയയുടെ മൊത്തത്തിലുള്ള സുസ്ഥിരതയും സാമ്പത്തികവുമായ പ്രവർത്തനക്ഷമതയെയും വർദ്ധിപ്പിക്കും.

സെല്ലുലോസ് പിരിച്ചുവിടുന്നതിനുള്ള പച്ചയും വൈവിധ്യവയുമമെന്ന നിലയിൽ ഹൈഡ്രജൻ പെറോക്സൈഡ് പ്രധാന വാഗ്ദാനം ചെയ്യുന്നു, പരിസ്ഥിതി അനുയോജ്യത, നേരിയ പ്രതികരണ വ്യവസ്ഥകൾ, സെലക്ടീവ് ഓക്സീകരണം എന്നിവയാണ്. നിലവിലുള്ള വെല്ലുവിളികൾ നടന്നിട്ടും, അടിസ്ഥാന സംവിധാനങ്ങൾ, തുടർച്ചയായ ഗവേഷണ ശ്രമങ്ങൾ, ഒപ്പം ഒപ്റ്റിമൈസിംഗ് പ്രതികരണ പാരാമീറ്ററുകൾ, നോവൽ പെറോക്സൈഡ്-അധിഷ്ഠിത പ്രക്രിയകളുടെ സാധ്യമാണ്.