कापूस पासून सेल्युलोज कसे मिळवायचे?

कापूस पासून सेल्युलोज निष्कर्षण परिचय:
कापूस, एक नैसर्गिक फायबर, प्रामुख्याने सेल्युलोजपासून बनलेला असतो, पॉलिसेकेराइड शृंखला ज्यामध्ये ग्लुकोज युनिट्स असतात. कापूसपासून सेल्युलोज काढण्यामध्ये कापूसचे तंतू तोडणे आणि शुद्ध सेल्युलोज उत्पादन मिळविण्यासाठी अशुद्धता काढून टाकणे समाविष्ट आहे. या काढलेल्या सेल्युलोजचे कापड, कागद, फार्मास्युटिकल्स आणि अन्न यांसारख्या उद्योगांमध्ये विविध अनुप्रयोग आहेत.

पायरी 1: कापसाची काढणी आणि पूर्व-उपचार:
काढणी: कापूस रोपाच्या बोंडापासून कापसाचे तंतू मिळतात. जेव्हा ते परिपक्व होतात आणि फुटतात तेव्हा ते उचलले जातात, ज्यामुळे आतल्या फुलांचे पांढरे तंतू दिसतात.
साफसफाई: कापसाच्या कापणीनंतर, घाण, बिया आणि पानांचे तुकडे यांसारख्या अशुद्धता काढून टाकण्यासाठी कापूस स्वच्छतेच्या प्रक्रियेतून जातो. हे सुनिश्चित करते की काढलेले सेल्युलोज उच्च शुद्धतेचे आहे.
वाळवणे: साफ केलेला कापूस नंतर जास्त ओलावा काढून टाकण्यासाठी वाळवला जातो. वाळवणे महत्वाचे आहे कारण ओल्या कापसामुळे सूक्ष्मजीव वाढू शकते, ज्यामुळे सेल्युलोजची गुणवत्ता खराब होऊ शकते.

पायरी 2: यांत्रिक प्रक्रिया:
उघडणे आणि साफ करणे: वाळलेल्या कापसावर तंतू वेगळे करण्यासाठी आणि उरलेली कोणतीही अशुद्धता काढून टाकण्यासाठी यांत्रिक प्रक्रिया केली जाते. या प्रक्रियेमध्ये कापसाच्या गाठी उघडणे आणि तंतूंना अधिक स्वच्छ आणि फ्लफ करणाऱ्या मशिनमधून जाणे समाविष्ट आहे.
कार्डिंग: कार्डिंग म्हणजे कापूस तंतूंना समांतर व्यवस्थेमध्ये संरेखित करून पातळ जाळे तयार करण्याची प्रक्रिया. ही पायरी फायबरच्या व्यवस्थेमध्ये एकसमानता प्राप्त करण्यास मदत करते, जे त्यानंतरच्या प्रक्रियेसाठी महत्त्वपूर्ण आहे.
रेखांकन: रेखांकनामध्ये, कार्डेड तंतू लांबलचक आणि बारीक जाडीपर्यंत कमी केले जातात. ही पायरी सुनिश्चित करते की फायबर समान रीतीने वितरित आणि संरेखित केले जातात, अंतिम सेल्युलोज उत्पादनाची ताकद आणि गुणवत्ता सुधारते.

पायरी 3: रासायनिक प्रक्रिया (मर्सिरायझेशन):
मर्सरायझेशन: मर्सरायझेशन ही एक रासायनिक प्रक्रिया आहे जी सेल्युलोज तंतूंचे गुणधर्म वाढविण्यासाठी वापरली जाते, ज्यामध्ये वाढलेली ताकद, चमक आणि रंगांसाठी आत्मीयता समाविष्ट आहे. या प्रक्रियेत, कापूस तंतूंवर सोडियम हायड्रॉक्साईड (NaOH) किंवा अन्य अल्कली द्रावणाने विशिष्ट एकाग्रता आणि तापमानावर प्रक्रिया केली जाते.
सूज: अल्कली उपचारामुळे सेल्युलोज तंतू फुगतात, ज्यामुळे त्यांचा व्यास आणि पृष्ठभागाचे क्षेत्रफळ वाढते. ही सूज सेल्युलोजच्या पृष्ठभागावर अधिक हायड्रॉक्सिल गट उघडते, त्यानंतरच्या रासायनिक अभिक्रियांसाठी अधिक प्रतिक्रियाशील बनवते.
रिन्सिंग आणि न्यूट्रलायझेशन: मर्सरायझेशननंतर, अतिरिक्त अल्कली काढून टाकण्यासाठी तंतू पूर्णपणे धुवून टाकले जातात. सेल्युलोज स्थिर करण्यासाठी आणि पुढील रासायनिक अभिक्रिया टाळण्यासाठी अम्लीय द्रावणाचा वापर करून अल्कली तटस्थ केली जाते.

पायरी 4: पल्पिंग:
सेल्युलोज विरघळणे: मर्सराइज्ड कापूस तंतू नंतर पल्पिंगच्या अधीन केले जातात, जेथे ते सेल्युलोज काढण्यासाठी सॉल्व्हेंटमध्ये विरघळतात. सेल्युलोज विघटनासाठी वापरल्या जाणाऱ्या सामान्य सॉल्व्हेंट्समध्ये N-methylmorpholine-N-oxide (NMMO) आणि 1-ethyl-3-methylimidazolium acetate ([EMIM][OAc]) सारख्या आयनिक द्रवांचा समावेश होतो.
एकरूपता आणि एकसमानता सुनिश्चित करण्यासाठी विरघळलेले सेल्युलोज द्रावण एकसंध केले जाते. ही पायरी पुढील प्रक्रियेसाठी योग्य एकसंध सेल्युलोज द्रावण मिळविण्यात मदत करते.

पायरी 5: पुनरुत्पादन:
पर्जन्य: एकदा सेल्युलोज विरघळल्यानंतर, ते विद्राव्यांपासून पुन्हा निर्माण करणे आवश्यक आहे. हे सेल्युलोज द्रावणास नॉन-विद्राव्य बाथमध्ये टाकून प्राप्त केले जाते. दिवाळखोर नसलेल्या सेल्युलोजला तंतू किंवा जेल सारख्या पदार्थाच्या रूपात पुन्हा अवक्षेपण करण्यास कारणीभूत ठरते.
धुणे आणि वाळवणे: पुनर्जन्मित सेल्युलोज कोणतेही अवशिष्ट विद्रावक आणि अशुद्धता काढून टाकण्यासाठी पूर्णपणे धुऊन जाते. त्यानंतर फायबर, फ्लेक्स किंवा पावडरच्या स्वरूपात अंतिम सेल्युलोज उत्पादन मिळविण्यासाठी ते वाळवले जाते, जे इच्छित वापरावर अवलंबून असते.

पायरी 6: वैशिष्ट्यीकरण आणि गुणवत्ता नियंत्रण:
विश्लेषण: काढलेल्या सेल्युलोजची शुद्धता, आण्विक वजन, स्फटिकता आणि इतर गुणधर्मांचे मूल्यांकन करण्यासाठी विविध विश्लेषणात्मक तंत्रे केली जातात. एक्स-रे डिफ्रॅक्शन (XRD), फूरियर-ट्रान्सफॉर्म इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोस्कोपी (FTIR), आणि स्कॅनिंग इलेक्ट्रॉन मायक्रोस्कोपी (SEM) सारखी तंत्रे सामान्यतः सेल्युलोज वैशिष्ट्यीकरणासाठी वापरली जातात.
गुणवत्ता नियंत्रण: विशिष्ट मानकांचे सातत्य आणि पालन सुनिश्चित करण्यासाठी संपूर्ण निष्कर्षण प्रक्रियेदरम्यान गुणवत्ता नियंत्रण उपाय लागू केले जातात. सेल्युलोजची इच्छित गुणवत्ता प्राप्त करण्यासाठी सॉल्व्हेंट एकाग्रता, तापमान आणि प्रक्रियेचा वेळ यासारख्या पॅरामीटर्सचे परीक्षण केले जाते आणि ऑप्टिमाइझ केले जाते.

पायरी 7: सेल्युलोजचे अनुप्रयोग:
कापड: कापसापासून काढलेल्या सेल्युलोजचा कापड उद्योगात फॅब्रिक्स, धागे आणि कपडे तयार करण्यासाठी मोठ्या प्रमाणात वापर होतो. हे त्याच्या मऊपणा, शोषकता आणि श्वासोच्छवासासाठी मूल्यवान आहे.
कागद आणि पॅकेजिंग: सेल्युलोज हा कागद, पुठ्ठा आणि पॅकेजिंग साहित्याच्या उत्पादनातील प्रमुख घटक आहे. हे या उत्पादनांना सामर्थ्य, टिकाऊपणा आणि मुद्रणक्षमता प्रदान करते.
फार्मास्युटिकल्स: सेल्युलोज डेरिव्हेटिव्ह जसे की सेल्युलोज एसीटेट आणि हायड्रॉक्सीप्रोपाइल सेल्युलोज हे फार्मास्युटिकल फॉर्म्युलेशनमध्ये बाईंडर, डिसइंटिग्रंट्स आणि कंट्रोल-रिलीज एजंट म्हणून वापरले जातात.
अन्न आणि पेये: सेल्युलोज डेरिव्हेटिव्ह्ज जसे की मिथाइल सेल्युलोज आणि कार्बोक्झिमेथिल सेल्युलोज अन्न उद्योगात विविध अन्न आणि पेय उत्पादनांमध्ये घट्ट करणारे, स्टेबलायझर्स आणि इमल्सीफायर्स म्हणून वापरले जातात.

कापसापासून सेल्युलोज काढण्यामध्ये कापणी, पूर्व-उपचार, यांत्रिक प्रक्रिया, रासायनिक प्रक्रिया, पल्पिंग, पुनरुत्पादन आणि वैशिष्ट्यीकरण यासह अनेक चरणांचा समावेश होतो. इष्ट गुणधर्मांसह शुद्ध सेल्युलोज वेगळे करण्यासाठी प्रत्येक चरण आवश्यक आहे. काढलेल्या सेल्युलोजमध्ये कापड, कागद, फार्मास्युटिकल्स आणि अन्न यांसारख्या उद्योगांमध्ये विविध प्रकारचे उपयोग आहेत, ज्यामुळे ते एक मौल्यवान आणि बहुमुखी नैसर्गिक पॉलिमर बनते. कार्यक्षम निष्कर्षण प्रक्रिया आणि गुणवत्ता नियंत्रण उपाय विविध अनुप्रयोगांसाठी योग्य उच्च-गुणवत्तेच्या सेल्युलोजचे उत्पादन सुनिश्चित करतात.