CMC সেলুলোজ এবং এর গঠন বৈশিষ্ট্য

স্ট্র সেলুলোজ কাঁচামাল হিসাবে ব্যবহার করে, এটি ইথারিফিকেশন দ্বারা পরিবর্তিত হয়েছিল। একক ফ্যাক্টর এবং ঘূর্ণন পরীক্ষার মাধ্যমে, কার্বোক্সিমিথাইল সেলুলোজ তৈরির জন্য সর্বোত্তম শর্ত নির্ধারণ করা হয়েছিল: ইথারিফিকেশন সময় 100 মিনিট, ইথারিফিকেশন তাপমাত্রা 70℃, NaOH ডোজ 3.2g এবং monochloroacetic অ্যাসিড ডোজ 3.0g, সর্বোচ্চ প্রতিস্থাপন ডিগ্রী 0.53।

মূল শব্দ: CMCসেলুলোজ; monochloroacetic অ্যাসিড; etherification; পরিবর্তন

কার্বক্সিমিথাইল সেলুলোজবিশ্বের সর্বাধিক উত্পাদিত এবং বিক্রিত সেলুলোজ ইথার। এটি ব্যাপকভাবে ডিটারজেন্ট, খাদ্য, টুথপেস্ট, টেক্সটাইল, মুদ্রণ এবং রঞ্জনবিদ্যা, কাগজ তৈরি, পেট্রোলিয়াম, খনির, ওষুধ, সিরামিক, ইলেকট্রনিক উপাদান, রাবার, পেইন্টস, কীটনাশক, প্রসাধনী, চামড়া, প্লাস্টিক এবং তেল ড্রিলিং ইত্যাদিতে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। "শিল্প মনোসোডিয়াম গ্লুটামেট" হিসাবে। কার্বক্সিমিথাইল সেলুলোজ হল একটি জল-দ্রবণীয় সেলুলোজ ইথার ডেরিভেটিভ যা প্রাকৃতিক সেলুলোজকে রাসায়নিকভাবে পরিবর্তন করে প্রাপ্ত। সেলুলোজ, কার্বক্সিমিথাইল সেলুলোজ উৎপাদনের প্রধান কাঁচামাল, পৃথিবীর সবচেয়ে প্রচুর প্রাকৃতিক পুনর্নবীকরণযোগ্য সম্পদগুলির মধ্যে একটি, যার বার্ষিক শত শত বিলিয়ন টন উৎপাদন হয়। আমার দেশ একটি বৃহৎ কৃষিপ্রধান দেশ এবং সবচেয়ে প্রচুর খড় সম্পদের দেশগুলির মধ্যে একটি। গ্রামীণ বাসিন্দাদের জন্য খড় সবসময়ই অন্যতম প্রধান জীবন্ত জ্বালানী। এই সম্পদগুলি দীর্ঘদিন ধরে যৌক্তিকভাবে বিকশিত হয়নি, এবং প্রতি বছর বিশ্বে 2% এরও কম কৃষি ও বনজ বর্জ্য যেমন খড় ব্যবহার করা হয়। ধান হল হেইলংজিয়াং প্রদেশের প্রধান অর্থনৈতিক ফসল, যেখানে 2 মিলিয়ন hm2 এর বেশি রোপণ এলাকা, বার্ষিক উৎপাদন 14 মিলিয়ন টন ধান এবং 11 মিলিয়ন টন খড়। কৃষকরা সাধারণত বর্জ্য হিসাবে সরাসরি ক্ষেতে পুড়িয়ে দেয়, যা কেবল প্রাকৃতিক সম্পদের একটি বিশাল অপচয়ই নয়, পরিবেশের জন্য মারাত্মক দূষণও ঘটায়। তাই কৃষির টেকসই উন্নয়ন কৌশলের প্রয়োজন খড়ের সম্পদের ব্যবহার উপলব্ধি করা।

1. পরীক্ষামূলক উপকরণ এবং পদ্ধতি

1.1 পরীক্ষামূলক উপকরণ এবং সরঞ্জাম

খড় সেলুলোজ, পরীক্ষাগারে স্ব-তৈরি; জেজে～1 প্রকার বৈদ্যুতিক মিশুক, জিনতান গুওওয়াং পরীক্ষামূলক যন্ত্র কারখানা; SHZW2C প্রকার RS-একটি ভ্যাকুয়াম পাম্প, সাংহাই পেংফু ইলেক্ট্রোমেকানিক্যাল কোং লিমিটেড; pHS-3C pH মিটার, Mettler-Toledo Co., Ltd.; DGG-9070A বৈদ্যুতিক গরম ধ্রুবক তাপমাত্রা শুকানোর ওভেন, বেইজিং উত্তর লিহুই টেস্ট ইন্সট্রুমেন্ট ইকুইপমেন্ট কোং, লিমিটেড; HITACHI-S ~ 3400N স্ক্যানিং ইলেক্ট্রন মাইক্রোস্কোপ, Hitachi Instruments; ইথানল; সোডিয়াম হাইড্রক্সাইড; ক্লোরোএসেটিক অ্যাসিড, ইত্যাদি (উপরের বিকারকগুলি বিশ্লেষণাত্মকভাবে বিশুদ্ধ)।

1.2 পরীক্ষামূলক পদ্ধতি

1.2.1 কার্বক্সিমিথাইল সেলুলোজ প্রস্তুতি

(1) কার্বক্সিমিথাইল সেলুলোজ তৈরির পদ্ধতি: একটি তিন-গলাযুক্ত ফ্লাস্কে 2 গ্রাম সেলুলোজ ওজন করুন, 2.8 গ্রাম NaOH, 75% ইথানলের 20 মিলি দ্রবণ যোগ করুন এবং 25 তাপমাত্রায় একটি ধ্রুবক তাপমাত্রার জল স্নানে ক্ষার ভিজিয়ে রাখুন।°80 মিনিটের জন্য সি. একটি মিক্সার দিয়ে ভালো করে নাড়ুন। এই প্রক্রিয়া চলাকালীন, সেলুলোজ ক্ষারীয় দ্রবণের সাথে বিক্রিয়া করে ক্ষার সেলুলোজ তৈরি করে। ইথারিফিকেশন পর্যায়ে, উপরে বিক্রিয়া করা তিন-ঘাড়ের ফ্লাস্কে 75% ইথানল দ্রবণ এবং 3 গ্রাম ক্লোরোএসেটিক অ্যাসিডের 10 এমএল যোগ করুন, তাপমাত্রা 65-70-এ বাড়ান।° সি।, এবং 60 মিনিটের জন্য প্রতিক্রিয়া। দ্বিতীয়বার ক্ষার যোগ করুন, তারপর তাপমাত্রা 70 এ রাখতে উপরের প্রতিক্রিয়া ফ্লাস্কে 0.6g NaOH যোগ করুন°C, এবং ক্রুড Na পাওয়ার জন্য প্রতিক্রিয়া সময় 40 মিনিট-সিএমসি (সোডিয়াম কার্বক্সিমিথাইল সেলুলোজ)।

নিরপেক্ষকরণ এবং ওয়াশিং: 1moL যোগ করুন·L-1 হাইড্রোক্লোরিক অ্যাসিড, এবং pH=7~8 পর্যন্ত ঘরের তাপমাত্রায় প্রতিক্রিয়া নিরপেক্ষ করে। তারপর 50% ইথানল দিয়ে দুবার ধুয়ে ফেলুন, তারপর 95% ইথানল দিয়ে একবার ধুয়ে ফেলুন, সাকশন দিয়ে ফিল্টার করুন এবং 80-90 এ শুকিয়ে নিন°2 ঘন্টার জন্য গ.

(2) নমুনা প্রতিস্থাপনের মাত্রা নির্ধারণ: অ্যাসিডিটি মিটার নির্ধারণের পদ্ধতি: বিশুদ্ধ এবং শুকনো Na-CMC নমুনার ওজন 0.2g (সঠিক থেকে 0.1mg), এটি 80mL পাতিত জলে দ্রবীভূত করুন, 10 মিনিটের জন্য বৈদ্যুতিক চৌম্বকীয়ভাবে নাড়ুন এবং সামঞ্জস্য করুন এটি অ্যাসিড বা ক্ষার দিয়ে দ্রবণটি দ্রবণের পিএইচকে 8 এ নিয়ে আসে। তারপরে একটি পিএইচ মিটার ইলেক্ট্রোড দিয়ে সজ্জিত একটি বীকারে সালফিউরিক অ্যাসিড স্ট্যান্ডার্ড দ্রবণ দিয়ে টেস্ট দ্রবণটি টাইট্রেট করুন এবং পিএইচ মিটারের ইঙ্গিতটি পর্যবেক্ষণ করুন ৩.৭৪। ব্যবহৃত সালফিউরিক অ্যাসিড স্ট্যান্ডার্ড দ্রবণের আয়তন নোট করুন।

1.2.2 একক ফ্যাক্টর পরীক্ষা পদ্ধতি

(1) কার্বক্সিমিথাইল সেলুলোজ প্রতিস্থাপনের ডিগ্রির উপর ক্ষার পরিমাণের প্রভাব: 25 এ ক্ষারকরণ চালান℃, 80 মিনিটের জন্য ক্ষার নিমজ্জন, ইথানল দ্রবণে ঘনত্ব 75%, মনোক্লোরোএসেটিক অ্যাসিড বিকারক 3g এর পরিমাণ নিয়ন্ত্রণ করে, ইথারিফিকেশন তাপমাত্রা 65 ~ 70°সি, ইথারিফিকেশন সময় ছিল 100 মিনিট, এবং পরীক্ষার জন্য সোডিয়াম হাইড্রক্সাইডের পরিমাণ পরিবর্তন করা হয়েছিল।

(2) কার্বক্সিমিথাইল সেলুলোজ প্রতিস্থাপনের ডিগ্রির উপর ইথানল দ্রবণের ঘনত্বের প্রভাব: স্থির ক্ষারের পরিমাণ 3.2 গ্রাম, 25 এ একটি ধ্রুবক তাপমাত্রার জল স্নানে ক্ষারীয় নিমজ্জন°80 মিনিটের জন্য সি, ইথানল দ্রবণের ঘনত্ব 75%, মনোক্লোরোসেটিক অ্যাসিড বিকারকের পরিমাণ 3g এ নিয়ন্ত্রিত হয়, ইথারিফিকেশন তাপমাত্রা 65-70°সি, ইথারিফিকেশন সময় 100 মিনিট, এবং ইথানল দ্রবণের ঘনত্ব পরীক্ষার জন্য পরিবর্তিত হয়।

(3) কার্বক্সিমিথাইল সেলুলোজ প্রতিস্থাপনের ডিগ্রির উপর মনোক্লোরোসেটিক অ্যাসিডের পরিমাণের প্রভাব: 25 এ ঠিক করুন°ক্ষারকরণের জন্য C, ক্ষারকে 80 মিনিটের জন্য ভিজিয়ে রাখুন, ইথানল দ্রবণের ঘনত্ব 75% করতে 3.2 গ্রাম সোডিয়াম হাইড্রক্সাইড যোগ করুন, ইথার তাপমাত্রা 65~70°সি, ইথারিফিকেশন সময় 100 মিনিট, এবং মনোক্লোরোএসেটিক অ্যাসিডের পরিমাণ পরীক্ষার জন্য পরিবর্তিত হয়।

(4) কার্বক্সিমিথাইল সেলুলোজ প্রতিস্থাপনের ডিগ্রির উপর ইথারিফিকেশন তাপমাত্রার প্রভাব: 25 এ ঠিক করুন°ক্ষারকরণের জন্য সি, ক্ষারকে 80 মিনিটের জন্য ভিজিয়ে রাখুন, ইথানল দ্রবণের ঘনত্ব 75% করতে 3.2 গ্রাম সোডিয়াম হাইড্রক্সাইড যোগ করুন, ইথারিফিকেশন তাপমাত্রা তাপমাত্রা 65 ~ 70℃, ইথারিফিকেশন সময় 100 মিনিট, এবং পরীক্ষাটি মনোক্লোরোএসেটিক অ্যাসিডের ডোজ পরিবর্তন করে করা হয়।

(5) কার্বক্সিমিথাইল সেলুলোজ প্রতিস্থাপনের ডিগ্রির উপর ইথারিফিকেশন সময়ের প্রভাব: 25 এ স্থির°ক্ষারকরণের জন্য C, 3.2 গ্রাম সোডিয়াম হাইড্রক্সাইড যোগ করা হয় এবং ইথানল দ্রবণের ঘনত্ব 75% করতে 80 মিনিটের জন্য ক্ষারকে ভিজিয়ে রাখা হয়, এবং নিয়ন্ত্রিত মনোক্লোর অ্যাসিটিক অ্যাসিড বিকারকের ডোজ 3g, ইথারিফিকেশন তাপমাত্রা 65~70°সি, এবং ইথারিফিকেশন সময় পরীক্ষার জন্য পরিবর্তিত হয়।

1.2.3 পরীক্ষা পরিকল্পনা এবং কার্বক্সিমিথাইল সেলুলোজ অপ্টিমাইজেশান

একক ফ্যাক্টর পরীক্ষার ভিত্তিতে, চারটি ফ্যাক্টর এবং পাঁচটি স্তরের সাথে একটি চতুর্মুখী রিগ্রেশন অর্থোগোনাল ঘূর্ণন সম্মিলিত পরীক্ষা ডিজাইন করা হয়েছিল। চারটি কারণ হল ইথারিফিকেশন সময়, ইথারিফিকেশন তাপমাত্রা, NaOH এর পরিমাণ এবং মনোক্লোরোএসেটিক অ্যাসিডের পরিমাণ। ডেটা প্রসেসিং ডেটা প্রক্রিয়াকরণের জন্য SAS8.2 পরিসংখ্যানগত সফ্টওয়্যার ব্যবহার করে, যা প্রতিটি প্রভাবক ফ্যাক্টর এবং কার্বক্সিমিথাইল সেলুলোজ প্রতিস্থাপনের মাত্রার মধ্যে সম্পর্ক প্রকাশ করে। অভ্যন্তরীণ আইন।

1.2.4 SEM বিশ্লেষণ পদ্ধতি

শুকনো পাউডার নমুনা নমুনা মঞ্চে পরিবাহী আঠা দিয়ে স্থির করা হয়েছিল, এবং ভ্যাকুয়াম স্প্রে করার পরে সোনার ছিটানোর পরে, এটি Hitachi-S-3400N Hitachi স্ক্যানিং ইলেক্ট্রন মাইক্রোস্কোপের অধীনে পর্যবেক্ষণ করা হয়েছিল এবং ছবি তোলা হয়েছিল।

2. ফলাফল এবং বিশ্লেষণ

2.1 কার্বক্সিমিথাইল সেলুলোজ প্রতিস্থাপনের ডিগ্রির উপর একক ফ্যাক্টরের প্রভাব

2.1.1 কার্বোক্সিমিথাইল সেলুলোজ প্রতিস্থাপনের ডিগ্রির উপর ক্ষার পরিমাণের প্রভাব

যখন 2g সেলুলোজে NaOH3.2g যোগ করা হয়েছিল, তখন পণ্যটির প্রতিস্থাপনের মাত্রা ছিল সর্বোচ্চ। NaOH এর পরিমাণ হ্রাস পেয়েছে, যা ক্ষারীয় সেলুলোজ এবং ইথারিফিকেশন এজেন্টের নিরপেক্ষতা গঠনের জন্য যথেষ্ট নয় এবং পণ্যটির প্রতিস্থাপন এবং কম সান্দ্রতা রয়েছে। বিপরীতে, NaOH এর পরিমাণ খুব বেশি হলে, ক্লোরোএসেটিক অ্যাসিডের হাইড্রোলাইসিসের সময় পার্শ্ব প্রতিক্রিয়া বৃদ্ধি পাবে, ইথারিফাইং এজেন্টের ব্যবহার বৃদ্ধি পাবে এবং পণ্যের সান্দ্রতাও হ্রাস পাবে।

2.1.2 কার্বক্সিমিথাইল সেলুলোজ প্রতিস্থাপনের ডিগ্রির উপর ইথানল দ্রবণের ঘনত্বের প্রভাব

ইথানল দ্রবণে থাকা পানির একটি অংশ সেলুলোজের বাইরে বিক্রিয়া মাধ্যমের মধ্যে থাকে এবং অন্য অংশ সেলুলোজে থাকে। জলের পরিমাণ খুব বেশি হলে, সিএমসি ইথারিফিকেশনের সময় জেলি তৈরি করতে জলে ফুলে যাবে, যার ফলে খুব অসম প্রতিক্রিয়া হবে; যদি জলের পরিমাণ খুব কম হয়, প্রতিক্রিয়ার মাধ্যমের অভাবের কারণে প্রতিক্রিয়াটি এগিয়ে যাওয়া কঠিন হবে। সাধারণত, 80% ইথানল সবচেয়ে উপযুক্ত দ্রাবক।

2.1.3 কার্বক্সিমিথাইল সেলুলোজ প্রতিস্থাপনের ডিগ্রির উপর মনোক্লোরোএসেটিক অ্যাসিডের ডোজের প্রভাব

মনোক্লোরোএসেটিক অ্যাসিড এবং সোডিয়াম হাইড্রক্সাইডের পরিমাণ তাত্ত্বিকভাবে 1:2, কিন্তু প্রতিক্রিয়াটিকে CMC তৈরির দিকে নিয়ে যাওয়ার জন্য, বিক্রিয়া পদ্ধতিতে একটি উপযুক্ত মুক্ত বেস রয়েছে তা নিশ্চিত করুন, যাতে কার্বক্সিমিথিলেশন সুচারুভাবে চলতে পারে। এই কারণে, অতিরিক্ত ক্ষার পদ্ধতি অবলম্বন করা হয়, অর্থাৎ, অ্যাসিড এবং ক্ষার পদার্থের মোলার অনুপাত 1:2.2।

2.1.4 কার্বক্সিমিথাইল সেলুলোজ প্রতিস্থাপনের ডিগ্রির উপর ইথারিফিকেশন তাপমাত্রার প্রভাব

ইথারিফিকেশন তাপমাত্রা যত বেশি হবে, বিক্রিয়ার হার তত দ্রুত হবে, তবে পার্শ্ব প্রতিক্রিয়াগুলিও ত্বরান্বিত হয়। রাসায়নিক ভারসাম্যের দৃষ্টিকোণ থেকে, ক্রমবর্ধমান তাপমাত্রা CMC গঠনের জন্য প্রতিকূল, কিন্তু তাপমাত্রা খুব কম হলে, বিক্রিয়ার হার ধীর এবং ইথারিফাইং এজেন্টের ব্যবহারের হার কম। এটি দেখা যায় যে ইথারিফিকেশনের জন্য সর্বোত্তম তাপমাত্রা 70°C.

2.1.5 কার্বোক্সিমিথাইল সেলুলোজ প্রতিস্থাপনের ডিগ্রির উপর ইথারিফিকেশন সময়ের প্রভাব

ইথারিফিকেশন সময় বৃদ্ধির সাথে সাথে, CMC এর প্রতিস্থাপনের মাত্রা বৃদ্ধি পায় এবং প্রতিক্রিয়ার গতি ত্বরান্বিত হয়, তবে একটি নির্দিষ্ট সময়ের পরে, পার্শ্ব প্রতিক্রিয়া বৃদ্ধি পায় এবং প্রতিস্থাপনের মাত্রা হ্রাস পায়। যখন ইথারিফিকেশন সময় 100 মিনিট হয়, তখন প্রতিস্থাপনের ডিগ্রি সর্বাধিক হয়।

2.2 অর্থোগোনাল পরীক্ষার ফলাফল এবং কার্বক্সিমিথাইল গ্রুপের বিশ্লেষণ

বৈকল্পিক বিশ্লেষণ সারণী থেকে দেখা যায় যে প্রাথমিক আইটেমে, ইথারিফিকেশন সময়, ইথারিফিকেশন তাপমাত্রা, NaOH এর পরিমাণ এবং মনোক্লোরোএসেটিক অ্যাসিডের পরিমাণের চারটি কারণ কার্বোক্সিমিথাইল সেলুলোজ প্রতিস্থাপনের ডিগ্রির উপর খুব গুরুত্বপূর্ণ প্রভাব ফেলে (p <0.01)। মিথস্ক্রিয়া আইটেমগুলির মধ্যে, ইথারিফিকেশন সময়ের মিথস্ক্রিয়া আইটেম এবং মনোক্লোরোএসেটিক অ্যাসিডের পরিমাণ, এবং ইথারিফিকেশন তাপমাত্রার মিথস্ক্রিয়া আইটেম এবং মনোক্লোরোএসেটিক অ্যাসিডের পরিমাণ কার্বক্সিমিথাইল সেলুলোজ (পি <0.01) প্রতিস্থাপনের ডিগ্রির উপর খুব উল্লেখযোগ্য প্রভাব ফেলেছিল। কার্বক্সিমিথাইল সেলুলোজ প্রতিস্থাপনের ডিগ্রির উপর বিভিন্ন কারণের প্রভাবের ক্রম ছিল: ইথারিফিকেশন তাপমাত্রা>মনোক্লোরোএসেটিক অ্যাসিডের পরিমাণ>ইথেরিফিকেশন সময়>NaOH এর পরিমাণ।

চতুর্মুখী রিগ্রেশন অর্থোগোনাল ঘূর্ণন সংমিশ্রণ নকশার পরীক্ষার ফলাফল বিশ্লেষণের পরে, এটি নির্ধারণ করা যেতে পারে যে কার্বক্সিমিথিলেশন পরিবর্তনের জন্য সর্বোত্তম প্রক্রিয়া শর্তগুলি হল: ইথারিফিকেশন সময় 100 মিনিট, ইথারিফিকেশন তাপমাত্রা 70℃, NaOH ডোজ 3.2g এবং monochloroacetic অ্যাসিড ডোজ হল 3.0g, এবং প্রতিস্থাপনের সর্বোচ্চ ডিগ্রী হল 0.53।

2.3 মাইক্রোস্কোপিক কর্মক্ষমতা চরিত্রায়ন

সেলুলোজ, কার্বক্সিমিথাইল সেলুলোজ এবং ক্রস-লিঙ্কযুক্ত কার্বক্সিমিথাইল সেলুলোজ কণার পৃষ্ঠের রূপবিদ্যা ইলেক্ট্রন মাইক্রোস্কোপি স্ক্যান করে অধ্যয়ন করা হয়েছিল। সেলুলোজ একটি মসৃণ পৃষ্ঠের সাথে একটি ফালা আকারে বৃদ্ধি পায়; কার্বক্সিমিথাইল সেলুলোজের প্রান্ত নিষ্কাশিত সেলুলোজের চেয়ে রুক্ষ, এবং গহ্বরের গঠন বৃদ্ধি পায় এবং আয়তন বড় হয়। কারণ কার্বোক্সিমিথাইল সেলুলোজ ফুলে যাওয়ার কারণে বান্ডিলের গঠন বড় হয়ে যায়।

3. উপসংহার

3.1 কার্বক্সিমিথাইল ইথারিফাইড সেলুলোজ প্রস্তুতকরণ সেলুলোজ প্রতিস্থাপনের মাত্রাকে প্রভাবিত করে এমন চারটি কারণের গুরুত্বের ক্রম হল: ইথারিফিকেশন তাপমাত্রা > মনোক্লোরোসেটিক অ্যাসিড ডোজ > ইথারিফিকেশন সময় > NaOH ডোজ। কার্বক্সিমিথিলেশন পরিবর্তনের সর্বোত্তম প্রক্রিয়া শর্ত হল ইথারিফিকেশন সময় 100 মিনিট, ইথারিফিকেশন তাপমাত্রা 70℃, NaOH ডোজ 3.2g, monochloroacetic অ্যাসিড ডোজ 3.0g, এবং সর্বোচ্চ প্রতিস্থাপন ডিগ্রী 0.53।

3.2 কার্বক্সিমিথিলেশন পরিবর্তনের সর্বোত্তম প্রযুক্তিগত অবস্থা হল: ইথারিফিকেশন সময় 100 মিনিট, ইথারিফিকেশন তাপমাত্রা 70℃, NaOH ডোজ 3.2g, monochloroacetic অ্যাসিড ডোজ 3.0g, সর্বোচ্চ প্রতিস্থাপন ডিগ্রী 0.53।