CMC سیلولوز اور اس کی ساخت کی خصوصیات

سٹرا سیلولوز کو خام مال کے طور پر استعمال کرتے ہوئے، اسے ایتھریفیکیشن کے ذریعے تبدیل کیا گیا تھا۔سنگل فیکٹر اور روٹیشن ٹیسٹ کے ذریعے، کاربوکسی میتھائل سیلولوز کی تیاری کے لیے بہترین حالات کا تعین کیا گیا تھا: ایتھریفیکیشن ٹائم 100 منٹ، ایتھریفیکیشن ٹمپریچر 70℃، NaOH خوراک 3.2g اور monochloroacetic ایسڈ کی خوراک 3.0g، زیادہ سے زیادہ متبادل ڈگری 0.53 ہے۔

کلیدی الفاظ: CMCسیلولوز؛monochloroacetic ایسڈ؛etherificationترمیم

کاربوکسی میتھائل سیلولوزدنیا میں سب سے زیادہ تیار اور فروخت ہونے والا سیلولوز ایتھر ہے۔یہ ڈٹرجنٹ، خوراک، ٹوتھ پیسٹ، ٹیکسٹائل، پرنٹنگ اور رنگنے، کاغذ سازی، پٹرولیم، کان کنی، ادویات، سیرامکس، الیکٹرانک اجزاء، ربڑ، پینٹس، کیڑے مار ادویات، کاسمیٹکس، چمڑے، پلاسٹک اور تیل کی کھدائی وغیرہ میں بڑے پیمانے پر استعمال ہوتا ہے۔ بطور "صنعتی مونوسوڈیم گلوٹامیٹ"۔کاربوکسی میتھائل سیلولوز پانی میں گھلنشیل سیلولوز ایتھر مشتق ہے جو قدرتی سیلولوز کو کیمیائی طور پر تبدیل کرکے حاصل کیا جاتا ہے۔سیلولوز، کاربوکسی میتھائل سیلولوز کی پیداوار کے لیے اہم خام مال، زمین پر سب سے زیادہ پرچر قدرتی قابل تجدید وسائل میں سے ایک ہے، جس کی سالانہ پیداوار سینکڑوں ارب ٹن ہے۔میرا ملک ایک بڑا زرعی ملک ہے اور ان ممالک میں سے ایک ہے جہاں بھوسے کے سب سے زیادہ وسائل موجود ہیں۔بھوسے ہمیشہ سے دیہی باشندوں کے لیے زندہ رہنے کا ایک اہم ایندھن رہا ہے۔یہ وسائل ایک طویل عرصے سے عقلی طور پر تیار نہیں ہوئے ہیں، اور ہر سال دنیا میں 2 فیصد سے بھی کم زرعی اور جنگلاتی فضلہ جیسے بھوسے کا استعمال ہوتا ہے۔چاول ہیلونگ جیانگ صوبے کی اہم اقتصادی فصل ہے، جس کا پودے لگانے کا رقبہ 2 ملین hm2 سے زیادہ ہے، سالانہ پیداوار 14 ملین ٹن چاول اور 11 ملین ٹن بھوسا ہے۔کسان عام طور پر انہیں براہ راست کھیت میں فضلہ کے طور پر جلا دیتے ہیں، جو نہ صرف قدرتی وسائل کا بہت بڑا ضیاع ہے، بلکہ ماحولیات کو بھی شدید آلودگی کا باعث بنتا ہے۔لہٰذا، بھوسے کے وسائل کے استعمال کو محسوس کرنا زراعت کی پائیدار ترقی کی حکمت عملی کی ضرورت ہے۔

1. تجرباتی مواد اور طریقے

1.1 تجرباتی مواد اور سامان

اسٹرا سیلولوز، لیبارٹری میں خود ساختہ؛جے جے～1 قسم کا الیکٹرک مکسر، جنتان گووانگ تجرباتی ساز فیکٹری؛SHZW2C قسم RS-ایک ویکیوم پمپ، شنگھائی پینگفو الیکٹرو مکینیکل کمپنی، لمیٹڈ؛pHS-3C pH میٹر، Mettler-Toledo Co., Ltd.;DGG-9070A الیکٹرک ہیٹنگ مستقل درجہ حرارت خشک کرنے والا اوون، بیجنگ نارتھ لیہوئی ٹیسٹ انسٹرومنٹ ایکوپمنٹ کمپنی، لمیٹڈ؛HITACHI-S ~ 3400N سکیننگ الیکٹران مائکروسکوپ، ہٹاچی آلات؛ایتھنولسوڈیم hydroxide؛chloroacetic ایسڈ وغیرہ۔

1.2 تجرباتی طریقہ

1.2.1 کاربوکسی میتھائل سیلولوز کی تیاری

(1) کاربوکسی میتھائل سیلولوز کی تیاری کا طریقہ: تین گردن والے فلاسک میں 2 جی سیلولوز کا وزن کریں، 2.8 جی NaOH، 20 ملی لیٹر 75 فیصد ایتھنول محلول شامل کریں، اور 25 پر مستقل درجہ حرارت والے پانی کے غسل میں الکلی میں بھگو دیں۔°C 80 منٹ کے لیے۔اچھی طرح سے یکجا کرنے کے لئے مکسر کے ساتھ ہلائیں۔اس عمل کے دوران، سیلولوز الکلائن محلول کے ساتھ رد عمل ظاہر کر کے الکلی سیلولوز بناتا ہے۔ایتھریفیکیشن کے مرحلے میں، اوپر والے تین گردن والے فلاسک میں 10 ملی لیٹر 75 فیصد ایتھنول محلول اور 3 جی کلورواسیٹک ایسڈ شامل کریں، درجہ حرارت کو 65-70 تک بڑھائیں۔° C.، اور 60 منٹ تک رد عمل ظاہر کریں۔دوسری بار الکلی شامل کریں، پھر درجہ حرارت کو 70 پر رکھنے کے لیے مندرجہ بالا ری ایکشن فلاسک میں 0.6 گرام NaOH ڈالیں۔°C، اور خام Na حاصل کرنے کے لیے رد عمل کا وقت 40 منٹ ہے۔-سی ایم سی (سوڈیم کاربوکسی میتھیل سیلولوز)۔

نیوٹرلائزیشن اور واشنگ: 1moL شامل کریں۔·L-1 ہائیڈروکلورک ایسڈ، اور کمرے کے درجہ حرارت پر پی ایچ = 7 ~ 8 تک ردعمل کو بے اثر کریں۔پھر 50% ایتھنول سے دو بار دھوئیں، پھر 95% ایتھنول سے ایک بار دھوئیں، سکشن سے فلٹر کریں، اور 80-90 پر خشک کریں۔°2 گھنٹے کے لیے سی۔

(2) نمونے کے متبادل کی ڈگری کا تعین: تیزابیت میٹر کے تعین کا طریقہ: صاف اور خشک Na-CMC نمونے کا وزن 0.2g (درست سے 0.1mg)، اسے 80mL ڈسٹل واٹر میں تحلیل کریں، اسے 10 منٹ تک برقی مقناطیسی طور پر ہلائیں، اور ایڈجسٹ کریں۔ اسے تیزاب یا الکلی کے ساتھ محلول نے محلول کی پی ایچ کو 8 تک پہنچایا۔ پھر پی ایچ میٹر الیکٹروڈ سے لیس بیکر میں سلفیورک ایسڈ کے معیاری محلول کے ساتھ ٹیسٹ محلول کو ٹائٹریٹ کریں، اور پی ایچ میٹر کے اشارے کو ٹائٹریٹ کرتے وقت دیکھیں جب تک کہ پی ایچ نہ ہو۔ 3.74استعمال شدہ سلفیورک ایسڈ معیاری محلول کا حجم نوٹ کریں۔

1.2.2 سنگل فیکٹر ٹیسٹ کا طریقہ

(1) کاربوکسی میتھائل سیلولوز کے متبادل کی ڈگری پر الکلی کی مقدار کا اثر: 25 پر الکلائزیشن انجام دیں۔℃80 منٹ کے لیے الکلی ڈبونا، ایتھنول محلول میں ارتکاز 75% ہے، مونوکلورواسیٹک ایسڈ ریجنٹ 3 جی کی مقدار کو کنٹرول کریں، ایتھریفیکیشن درجہ حرارت 65 ~ 70 ہے°C، ایتھریفیکیشن کا وقت 100 منٹ تھا، اور ٹیسٹ کے لیے سوڈیم ہائیڈرو آکسائیڈ کی مقدار کو تبدیل کر دیا گیا تھا۔

(2) کاربوکسی میتھائل سیلولوز کے متبادل کی ڈگری پر ایتھنول محلول کے ارتکاز کا اثر: فکسڈ الکالی کی مقدار 3.2 گرام ہے، 25 پر مستقل درجہ حرارت والے پانی کے غسل میں الکلائن ڈبونا°C 80 منٹ کے لیے، ایتھنول محلول کا ارتکاز 75% ہے، مونوکلورواسیٹک ایسڈ ریجنٹ کی مقدار 3 جی پر کنٹرول کی جاتی ہے، ایتھریفیکیشن درجہ حرارت 65-70 ہے°C، ایتھریفیکیشن کا وقت 100 منٹ ہے، اور ایتھنول محلول کا ارتکاز تجربے کے لیے تبدیل کیا جاتا ہے۔

(3) کاربوکسی میتھائل سیلولوز کے متبادل کی ڈگری پر مونوکلورواسیٹک ایسڈ کی مقدار کا اثر: 25 پر طے کریں°الکلائزیشن کے لیے C، الکلی میں 80 منٹ کے لیے بھگو دیں، 3.2 گرام سوڈیم ہائیڈرو آکسائیڈ ڈالیں تاکہ ایتھنول محلول کی ارتکاز 75 فیصد ہو، ایتھر درجہ حرارت 65 ~ 70 ہے۔°C، ایتھریفیکیشن کا وقت 100 منٹ ہے، اور monochloroacetic ایسڈ کی مقدار کو تجربے کے لیے تبدیل کیا جاتا ہے۔

(4) کاربوکسی میتھائل سیلولوز کے متبادل کی ڈگری پر ایتھریفیکیشن درجہ حرارت کا اثر: 25 پر طے کریں°الکلائزیشن کے لیے C، الکلی میں 80 منٹ تک بھگو دیں، 3.2 گرام سوڈیم ہائیڈرو آکسائیڈ شامل کریں تاکہ ایتھنول محلول کی ارتکاز 75 فیصد ہو، ایتھریفیکیشن درجہ حرارت 65 ~ 70 ہے℃ایتھریفیکیشن کا وقت 100 منٹ ہے، اور تجربہ مونوکلورواسیٹک ایسڈ کی خوراک کو تبدیل کرکے کیا جاتا ہے۔

(5) کاربوکسی میتھائل سیلولوز کے متبادل کی ڈگری پر ایتھریفیکیشن ٹائم کا اثر: 25 پر مقرر°الکلائزیشن کے لیے C، 3.2 گرام سوڈیم ہائیڈرو آکسائیڈ شامل کیا گیا، اور ایتھنول محلول کی ارتکاز کو 75 فیصد بنانے کے لیے الکلی میں 80 منٹ تک بھگو دیا گیا، اور کنٹرولڈ مونوکلور ایسٹک ایسڈ ریجنٹ کی خوراک 3 جی ہے، ایتھریفیکیشن درجہ حرارت 65 ~ 70 ہے۔°C، اور ایتھریفیکیشن کا وقت تجربے کے لیے تبدیل کر دیا گیا ہے۔

1.2.3 ٹیسٹ پلان اور کاربوکسی میتھائل سیلولوز کی اصلاح

واحد عنصر کے تجربے کی بنیاد پر، چار عوامل اور پانچ سطحوں کے ساتھ ایک کواڈریٹک ریگریشن آرتھوگونل گردش کا مشترکہ تجربہ ڈیزائن کیا گیا تھا۔چار عوامل ایتھریفیکیشن ٹائم، ایتھریفیکیشن درجہ حرارت، NaOH کی مقدار اور مونوکلورواسیٹک ایسڈ کی مقدار ہیں۔ڈیٹا پروسیسنگ ڈیٹا پروسیسنگ کے لیے SAS8.2 شماریاتی سافٹ ویئر کا استعمال کرتی ہے، جو ہر ایک کو متاثر کرنے والے عنصر اور کاربوکسی میتھائل سیلولوز کے متبادل کی ڈگری کے درمیان تعلق کو ظاہر کرتا ہے۔اندرونی قانون.

1.2.4 SEM تجزیہ کا طریقہ

خشک پاؤڈر کے نمونے کو نمونے کے اسٹیج پر کنڈکٹو گلو کے ساتھ طے کیا گیا تھا، اور ویکیوم اسپرے کرنے کے بعد سونے کے چھڑکاؤ کے بعد، اسے ہٹاچی-S-3400N ہٹاچی اسکیننگ الیکٹران مائکروسکوپ کے تحت دیکھا گیا اور اس کی تصویر کشی کی گئی۔

2. نتائج اور تجزیہ

2.1 کاربوکسی میتھائل سیلولوز کے متبادل کی ڈگری پر واحد عنصر کا اثر

2.1.1 کاربوکسی میتھائل سیلولوز کے متبادل کی ڈگری پر الکلی کی مقدار کا اثر

جب NaOH3.2g کو 2g سیلولوز میں شامل کیا گیا تو پروڈکٹ کی متبادل ڈگری سب سے زیادہ تھی۔NaOH کی مقدار کم ہو گئی ہے، جو کہ الکلائن سیلولوز اور ایتھریفیکیشن ایجنٹ کو بے اثر کرنے کے لیے کافی نہیں ہے، اور پروڈکٹ میں تھوڑا سا متبادل اور کم چپکنے والی ہے۔اس کے برعکس، اگر NaOH کی مقدار بہت زیادہ ہے، تو کلورواسیٹک ایسڈ کے ہائیڈولیسس کے دوران ضمنی رد عمل بڑھے گا، ایتھریفائینگ ایجنٹ کی کھپت بڑھ جائے گی، اور مصنوعات کی چپکنے والی بھی کم ہو جائے گی۔

2.1.2 کاربوکسی میتھائل سیلولوز کے متبادل کی ڈگری پر ایتھنول محلول کے ارتکاز کا اثر

ایتھنول محلول میں پانی کا ایک حصہ سیلولوز کے باہر ردعمل کے میڈیم میں موجود ہے، اور دوسرا حصہ سیلولوز میں موجود ہے۔اگر پانی کا مواد بہت زیادہ ہے تو، سی ایم سی پانی میں پھول جائے گا اور ایتھریفیکیشن کے دوران جیلی بن جائے گا، جس کے نتیجے میں بہت ناہموار ردعمل ہوگا۔اگر پانی کا مواد بہت چھوٹا ہے تو، رد عمل کے درمیانے درجے کی کمی کی وجہ سے رد عمل کو آگے بڑھانا مشکل ہو گا۔عام طور پر، 80٪ ایتھنول سب سے موزوں سالوینٹ ہے۔

2.1.3 کاربو آکسیمیتھائل سیلولوز کے متبادل کی ڈگری پر مونوکلورواسیٹک ایسڈ کی خوراک کا اثر

نظریاتی طور پر مونوکلورواسیٹک ایسڈ اور سوڈیم ہائیڈرو آکسائیڈ کی مقدار 1:2 ہے، لیکن رد عمل کو CMC پیدا کرنے کی سمت میں منتقل کرنے کے لیے، اس بات کو یقینی بنائیں کہ رد عمل کے نظام میں ایک مناسب آزاد بنیاد موجود ہو، تاکہ کاربوکسی میتھیلیشن آسانی سے آگے بڑھ سکے۔اس وجہ سے، اضافی الکلی کا طریقہ اپنایا جاتا ہے، یعنی تیزاب اور الکلی مادوں کا داڑھ کا تناسب 1:2.2 ہے۔

2.1.4 کاربوکسی میتھائل سیلولوز کے متبادل کی ڈگری پر ایتھریفیکیشن درجہ حرارت کا اثر

ایتھریفیکیشن کا درجہ حرارت جتنا زیادہ ہوگا، رد عمل کی شرح اتنی ہی تیز ہوگی، لیکن ضمنی رد عمل بھی تیز ہوجاتے ہیں۔کیمیائی توازن کے نقطہ نظر سے، بڑھتا ہوا درجہ حرارت CMC کی تشکیل کے لیے ناگوار ہے، لیکن اگر درجہ حرارت بہت کم ہے، تو رد عمل کی رفتار سست ہوتی ہے اور ایتھریفائنگ ایجنٹ کے استعمال کی شرح کم ہوتی ہے۔یہ دیکھا جا سکتا ہے کہ ایتھریفیکیشن کے لیے زیادہ سے زیادہ درجہ حرارت 70 ہے۔°C.

2.1.5 کاربوکسی میتھائل سیلولوز کے متبادل کی ڈگری پر ایتھریفیکیشن ٹائم کا اثر

ایتھریفیکیشن ٹائم میں اضافے کے ساتھ، CMC کے متبادل کی ڈگری بڑھ جاتی ہے، اور رد عمل کی رفتار تیز ہو جاتی ہے، لیکن ایک خاص وقت کے بعد، ضمنی رد عمل میں اضافہ ہوتا ہے اور متبادل کی ڈگری کم ہو جاتی ہے۔جب ایتھریفیکیشن کا وقت 100 منٹ ہے، تو متبادل کی ڈگری زیادہ سے زیادہ ہے۔

2.2 آرتھوگونل ٹیسٹ کے نتائج اور کاربوکسی میتھائل گروپس کا تجزیہ

تغیرات کے تجزیے کے جدول سے یہ دیکھا جا سکتا ہے کہ بنیادی آئٹم میں ایتھریفیکیشن ٹائم کے چار عوامل، ایتھریفیکیشن درجہ حرارت، NaOH کی مقدار اور مونوکلورواسیٹک ایسڈ کی مقدار کاربوکسی میتھائل سیلولوز کے متبادل کی ڈگری پر بہت اہم اثر ڈالتی ہے۔ <0.01)۔تعامل کی اشیاء میں سے، ایتھریفیکیشن کے وقت کے تعامل کی اشیاء اور مونوکلورواسیٹک ایسڈ کی مقدار، اور ایتھریفیکیشن درجہ حرارت کی تعامل کی اشیاء اور مونوکلورواسیٹک ایسڈ کی مقدار کا کاربوکسی میتھائل سیلولوز (p <0.01) کے متبادل کی ڈگری پر بہت اہم اثر پڑا۔کاربوکسی میتھائل سیلولوز کے متبادل کی ڈگری پر مختلف عوامل کے اثر و رسوخ کی ترتیب یہ تھی: ایتھریفیکیشن درجہ حرارت> مونوکلورواسیٹک ایسڈ کی مقدار> ایتھریفیکیشن ٹائم> NaOH کی مقدار۔

کواڈراٹک ریگریشن آرتھوگونل گردش کے امتزاج ڈیزائن کے ٹیسٹ کے نتائج کے تجزیہ کے بعد، یہ تعین کیا جا سکتا ہے کہ کاربوکسی میتھیلیشن ترمیم کے لیے عمل کی بہترین شرائط ہیں: ایتھریفیکیشن ٹائم 100 منٹ، ایتھریفیکیشن درجہ حرارت 70℃, NaOH خوراک 3.2g اور monochloroacetic acid کی خوراک 3.0g ہے، اور متبادل کی زیادہ سے زیادہ ڈگری 0.53 ہے۔

2.3 مائکروسکوپک کارکردگی کی خصوصیت

الیکٹران مائیکروسکوپی کو اسکین کرکے سیلولوز، کاربوکسی میتھائل سیلولوز اور کراس سے منسلک کاربوکسی میتھائل سیلولوز ذرات کی سطحی شکل کا مطالعہ کیا گیا۔سیلولوز ہموار سطح کے ساتھ پٹی کی شکل میں اگتا ہے۔کاربوکسی میتھائل سیلولوز کا کنارہ نکالے گئے سیلولوز سے زیادہ کھردرا ہے، اور گہا کی ساخت بڑھ جاتی ہے اور حجم بڑا ہو جاتا ہے۔اس کی وجہ یہ ہے کہ کاربوکسی میتھائل سیلولوز کی سوجن کی وجہ سے بنڈل کا ڈھانچہ بڑا ہو جاتا ہے۔

3. نتیجہ

3.1 کاربوکسی میتھائل ایتھرائیڈ سیلولوز کی تیاری سیلولوز کے متبادل کی ڈگری کو متاثر کرنے والے چار عوامل کی اہمیت کی ترتیب یہ ہے: ایتھریفیکیشن درجہ حرارت > مونوکلورواسیٹک ایسڈ کی خوراک > ایتھریفیکیشن ٹائم > NaOH خوراک۔کاربوکسی میتھیلیشن ترمیم کے عمل کی بہترین شرائط ایتھریفیکیشن ٹائم 100 منٹ، ایتھریفیکیشن ٹمپریچر 70 ہیں۔℃، NaOH خوراک 3.2g، مونوکلورواسیٹک ایسڈ کی خوراک 3.0g، اور زیادہ سے زیادہ متبادل ڈگری 0.53۔

3.2 کاربوکسی میتھیلیشن ترمیم کے بہترین تکنیکی حالات ہیں: ایتھریفیکیشن ٹائم 100 منٹ، ایتھریفیکیشن ٹمپریچر 70℃, NaOH خوراک 3.2g، monochloroacetic acid dosage 3.0g، زیادہ سے زیادہ متبادل ڈگری 0.53۔