Celuloz, polîmera organîk a herî zêde ya li ser Erdê, beşek girîng a biomass û materyalên pîşesaziyê yên cihêreng pêk tîne. Yekbûna avahîsaziya wê ya berbiçav ji bo hilweşandina wê ya bikêr, ji bo serîlêdanên wekî hilberîna biyofuel û rêveberiya çopê girîng e. Hîdrojen peroksîtê (H2O2) ji ber xwezaya xweya jîngehê û taybetmendiyên oksîtkirinê wekî berendamek potansiyel ji bo hilweşandina selulozê derketiye holê.
Pêşkêş:
Celuloz, polysaccharîdek ku ji yekîneyên glukozê yên ku bi girêdanên β-1,4-glycosidic ve girêdayî ye pêk tê, di dîwarên şaneyên nebatê de pêkhateyek bingehîn a strukturî ye. Pirbûna wê ya di biomassê de, wê ji bo pîşesaziyên cihêreng, di nav de kaxiz û pelp, tekstîl, û biyoenerjî, çavkaniyek balkêş dike. Lêbelê, tora pêwendiya hîdrojenê ya bihêz a di nav fibrîlên selulozê de wê li hember hilweşîna di pir heliyan de berxwedêr dike, ji bo karanîna wê û vezîvirandina wê ya bikêr pirsgirêk derdixe holê.
Rêbazên kevneşopî yên ji bo hilweşandina selulozê şert û mercên dijwar, wekî asîdên konsantrekirî an şilavên îyonî, ku bi gelemperî bi fikarên hawîrdorê û xerckirina enerjiyê ya zêde re têkildar in, vedihewîne. Berevajî vê, peroksîdê hîdrojenê ji ber xwezaya xweya oksîjen a nerm û potansiyela ji bo hilberîna selulozê ya dostane ya jîngehê alternatîfek sozdar pêşkêşî dike. Ev kaxez li mekanîzmayên ku di bin hilweşîna selulozê ya navbeynkariya hîdrojen peroksîdê de vedihewîne û bandor û sepanên wê yên pratîkî dinirxîne.
Mekanîzmayên hilweşandina selulozê bi hîdrojen peroksîtê:
Hilweşîna selulozê ji hêla hîdrojen peroksîtê ve reaksiyonên kîmyewî yên tevlihev, di serî de qutkirina oksîdatîf a bendên glycosîdîk û têkbirina girêdana hîdrojenê ya navmolekularî vedihewîne. Pêvajo bi gelemperî bi gavên jêrîn ve diçe:
Oksîdasyona Komên Hîdroksîl: Hîdrojen peroksîtê bi komên hîdroksîl ên selulozê re reaksiyonê dike, di hebûna îyonên metal ên veguhêz de bi reaksiyonên Fenton an Fenton-ê ve dibe sedema çêbûna radîkalên hîdroksîl (•OH). Van radîkal êrîşî bendên glycosîdîk dikin, qutbûna zincîrê dest pê dikin û perçeyên selulozê yên kurttir çêdikin.
Têkçûna Girêdana Hîdrojenê: Radîkalên hîdroksîl di heman demê de tora girêdana hîdrojenê ya di navbera zincîreyên selulozê de jî diqetînin, avahiya giştî qels dikin û çareseriyê hêsan dikin.
Çêbûna Derivên Çareserî: Hilweşîna oksîdatîf a selulozê dibe sedema pêkhatina navberên ku di avê de çareser dibin, wek asîdên karboksîlîk, aldehîd û keton. Van deran bi zêdekirina helbûnê û kêmkirina vîskozîteyê beşdarî pêvajoya hilweşandinê dibin.
Depolymerîzasyon û Parçebûn: Zêdetir reaksiyonên oksîdasyon û veqetandinê rê li ber depolîmerîzekirina zincîreyên selulozê di nav oligomerên kurt de û di dawiyê de şekirên çareserker an hilberên din ên bi giraniya molekularî vedike.
Faktorên ku bandorê li hilweşandina selulozê bi navbeynkariya hîdrojen peroksîdê dikin:
Karbidestiya hilweşandina selulozê bi karanîna peroksîdê hîdrojenê ji hêla faktorên cihêreng ve tê bandor kirin, di nav de:
Tevhevbûna Hîdrojen Peroksîtê: Girêdanên bilind ên hîdrojen peroksîtê bi gelemperî dibe sedema rêjeyên reaksiyonê zûtir û hilweşîna selulozê ya berfirehtir. Lêbelê, tansiyonên pir zêde dibe ku bibe sedema reaksiyonên alî an hilberên nexwestî.
PH û Germahî: PH-ya navgîna reaksiyonê bandorê li hilberîna radîkalên hîdroksîl û îstîqrara derûvên selulozê dike. Mercên asîdî yên nerm (pH 3-5) bi gelemperî têne tercîh kirin ku çareserbûna selulozê bêyî hilweşîna girîng zêde bikin. Digel vê yekê, germahî bandorê li kînetîkên reaksiyonê dike, digel ku germahiya bilind bi gelemperî pêvajoya hilweşandinê bilez dike.
Hebûna Katalîzatoran: Iyonên metal ên veguhêz, wek hesin an sifir, dikarin perçebûna hîdrojen peroksîtê katalîz bikin û avakirina radîkalên hîdroksîl zêde bikin. Lêbelê, bijartina katalîzator û berhevoka wê divê bi baldarî were xweş kirin da ku reaksiyonên alî kêm bikin û kalîteya hilberê misoger bikin.
Morfolojiya selulozê û krîstalînîtî: Gihîştina zincîreyên selulozê ji hîdrojen peroksîtê û radîkalên hîdroksîl re ji hêla morfolojî û avahiya krîstal a materyalê ve tê bandor kirin. Herêmên amorf ji qadên pir krîstal zêdetir ber bi hilweşandinê ve dibin, ji bo baştirkirina gihîştinê pêdivî bi stratejiyên pêşdibistanê an guheztinê heye.
Awantaj û Serîlêdanên Peroksîdê Hîdrojenê di Hilweşîna Cellulosê de:
Hîdrojen peroksîtê li gorî rêbazên kevneşopî ji bo hilweşandina selulozê gelek avantajên peyda dike:
Lihevhatina Jîngehê: Berevajî kîmyewîyên hişk ên wekî asîda sulfurîk an halên klorînekirî, hîdrojen peroksîtê bi rengek nerm e û di bin şert û mercên sivik de di nav av û oksîjenê de vediqete. Ev taybetmendiya dostane ya jîngehê wê ji bo hilberandina selulozê ya domdar û sererastkirina çopê guncan dike.
Mercên Reaksiyonê yên Sivik: Hilweşîna selulozê ya bi navbeynkariya hîdrojen peroksîdê dikare di bin şert û mercên nerm ên germahî û zextê de were meşandin, li gorî hîdrolîza asîdê ya germahîya bilind an dermankirinên şilavê ionîk kêm xerckirina enerjiyê û lêçûnên xebitandinê kêm dike.
Oksîdasyona Hilbijartî: Veqetîna oksîdîtîf a bendên glycosîdîk ji hêla hîdrojen peroksîtê ve heya radeyekê dikare were kontrol kirin, ku rê dide guheztina bijartî ya zincîreyên selulozê û hilberîna derûvên birêkûpêk ên bi taybetmendiyên taybetî.
Serlêdanên Berbiçav: Berhevokên selulozê yên çareserkirî yên ku ji hilweşîna bi navbeynkariya hîdrojen peroksîdê têne wergirtin di warên cihêreng de, di nav de hilberîna biyofuel, materyalên fonksiyonel, amûrên biyolojîkî, û dermankirina ava çolê, serîlêdanên potansiyel hene.
Pirsgirêk û Rêgezên Pêşerojê:
Tevî taybetmendiyên wê yên sozdar, hilweşîna selulozê ya bi navbeynkariya hîdrojen peroksîdê bi gelek dijwarî û qadên çêtirkirinê re rû bi rû ye:
Hilbijartin û Berberî: Gihîştina berberiyên bilind ên derûvên selulozê yên çareserbûyî bi reaksiyonên alîgir ên hindiktirîn re pirsgirêkek dimîne, nemaze ji bo xwarinên biomasa tevlihev ên ku lînîn û hemîcelluloz hene.
Scale-Up and Process Integration: Mezinkirina pêvajoyên hilweşandina selulozê ya li ser hîdrojen-peroksîtê heya astên pîşesaziyê hewce dike ku bi baldarî li ser sêwirana reaktorê, vejandina çareserker, û gavên pêvajoyek jêrîn binihêrin da ku jiyîna aborî û domdariya jîngehê were misoger kirin.
Pêşkeftina Katalîzator: Sêwirana katalîzatorên bikêr ji bo aktîvkirina hîdrojen peroksîdê û oksîdasyona selulozê ji bo zêdekirina rêjeyên reaksiyonê û hilbijartîbûnê pêdivî ye dema ku barkirina katalîzatorê û pêkhatina hilberê kêm bike.
Valorîzekirina Berhemên Bin: Stratejiyên ji bo nirxkirina hilberên ji hêla hîdrojen-peroksîdê ve têne hilberandin, wekî asîdên karboksîlîk an şekirên oligomerîk, dikarin domdariya giştî û domdariya aborî ya pêvajoyê bêtir zêde bikin.
Hîdrojen peroksîdê wekî helawek kesk û piralî ji bo hilweşandina selulozê sozek girîng digire, feydeyên wekî lihevhatina jîngehê, şert û mercên reaksiyonê yên sivik, û oksîdasyona bijartî peyda dike. Tevî kêşeyên domdar, hewildanên lêkolînê yên domdar ên ku bi mebesta ronîkirina mekanîzmayên bingehîn, xweşbînkirina parametreyên reaksiyonê, û vekolîna serîlêdanên nû têne armanc kirin, dê fezilbûn û domdariya pêvajoyên hîdrojen-peroksîdê ji bo valorîzasyona selulozê bêtir zêde bikin.
Dema şandinê: Avrêl-10-2024