Polüanioonne tselluloos (PAC) on modifitseeritud tselluloosi derivaat, mida kasutatakse laialdaselt erinevates tööstuslikes rakendustes. See mitmekülgne polümeer on saadud tselluloosist, taimede rakuseintes leiduvast looduslikust polüsahhariidist. Modifikatsioon hõlmab anioonsete rühmade lisamist tselluloosi karkassi, suurendades seeläbi vees lahustuvust ja parandades reoloogilisi omadusi. Saadud PAC-l on ainulaadsed omadused, mis muudavad selle väärtuslikuks nafta- ja gaasitööstuses, toiduainete tootmises, ravimites ja mujal.
Tselluloos on lineaarne polümeer, mis koosneb korduvatest glükoosiühikutest, mis on omavahel seotud β-1,4-glükosiidsidemetega. Seda leidub looduses rohkesti ja see on taimeraku seinte struktuurne komponent. Loodusliku tselluloosi lahustuvus vees on aga piiratud selle tugevate molekulidevaheliste vesiniksidemete tõttu. Selle piirangu ületamiseks sünteesiti polüanioonne tselluloos mitmete keemiliste modifikatsioonide abil.
Levinud meetod PAC tootmiseks hõlmab eeterdamis- või esterdamisreaktsioone. Nende protsesside käigus viiakse tselluloosiahelatesse anioonsed rühmad, nagu karboksülaat- või sulfonaatrühmad. See annab polümeerile negatiivse laengu, muutes selle vees lahustuvaks ja andes ainulaadsed omadused. Asenduse astet või anioonsete rühmade arvu glükoosiühiku kohta saab reguleerida, et kohandada saadud PAC omadusi vastavalt konkreetsetele rakendusnõuetele.
PAC üks peamisi kasutusalasid on nafta- ja gaasitööstuses, kus seda kasutatakse puurimisvedelike peamise lisandina. Puurimisvedelikud, mida tuntakse ka mudana, mängivad nafta- ja gaasipuuraukude puurimisprotsessis mitmesuguseid võtmerolle, sealhulgas puuri jahutamine, pistikute transportimine pinnale ja puuraugu stabiilsuse säilitamine. PAC lisamine puurimisvedelikele kontrollib selle reoloogilisi omadusi, nagu viskoossus ja vedelikukadu. See toimib kleepuvana, takistades tahkete ainete settimist ja tagades vedelikus tõhusa suspensiooni.
PAC-i reoloogilisi omadusi saab täpselt reguleerida, et saavutada soovitud tasakaal viskoossuse ja vedelikukao kontrolli vahel. See on eriti oluline puurimisel erinevates tingimustes, näiteks erinevatel vormidel ja temperatuuridel. PAC-i vees lahustuvus hõlbustab ka puurimisvedelikega segamist ja selle stabiilsus erinevates pH-tingimustes suurendab veelgi selle kasulikkust põllul.
Lisaks oma rollile puurimisvedelikes kasutatakse PAC-d paljudes muudes rakendustes. Toiduainetööstuses kasutatakse seda paksendajana ja stabilisaatorina sellistes toodetes nagu salatikastmed, kastmed ja piimatooted. Selle võime suurendada viskoossust ja kontrollida tekstuuri muudab selle väärtuslikuks koostistes, kus need omadused on kriitilised.
Farmaatsiatööstus kasutab PAC-sid ka abiainetena ravimipreparaatides. Seda võib lisada tableti katetesse ja toimeainet kontrollitult vabastavatesse preparaatidesse, et muuta ravimi vabanemise kiirust. PAC biosobivus ja madal toksilisus aitavad kaasa selle aktsepteerimisele farmaatsiarakendustes.
Lisaks on PAC leidnud rakendusi veepuhastusprotsessides. Selle anioonne olemus võimaldab tal suhelda positiivselt laetud osakestega, aidates eemaldada veest lisandeid. Sel juhul toimib see flokulandina või koagulandina, soodustades osakeste agregatsiooni, nii et neid on lihtsam settimise või filtreerimise teel eemaldada.
Vaatamata selle laialdasele kasutamisele tuleb arvesse võtta võimalikke keskkonna- ja säästvusprobleeme, mis on seotud pulbrilise aktiivsöe tootmise ja kõrvaldamisega. Teadlased ja tööstus uurivad nende probleemide lahendamiseks pidevalt rohelist keemiat ja alternatiivseid tselluloosiallikaid.
Polüanioonne tselluloos on suurepärane näide sellest, kuidas keemiline modifitseerimine võib muuta looduslikud polümeerid multifunktsionaalseteks materjalideks, millel on mitmesuguseid rakendusi. Selle roll sellistes tööstusharudes nagu nafta ja gaas, toiduained ja farmaatsiatooted tõstab esile selle mitmekülgsuse ja tselluloosi derivaatide jätkuva tähtsuse tänapäevastes tootmisprotsessides. Kuna tehnoloogia areneb ja vajadus jätkusuutlike lahenduste järele kasvab, areneb tõenäoliselt jätkuvalt ka keskkonnasõbralike pulbrilise aktiivsöe tootmismeetodite ja selle rakenduste otsimine.
Postitusaeg: 19. detsember 2023