hydrogen peroxide ສາມາດລະລາຍ cellulose ໄດ້ບໍ?

Cellulose, ເປັນໂພລີເມີອິນຊີທີ່ອຸດົມສົມບູນທີ່ສຸດໃນໂລກ, ປະກອບເປັນສ່ວນທີ່ສໍາຄັນຂອງຊີວະມວນແລະວັດສະດຸອຸດສາຫະກໍາຕ່າງໆ. ຄວາມສົມບູນຂອງໂຄງສ້າງທີ່ໂດດເດັ່ນຂອງມັນເຮັດໃຫ້ເກີດສິ່ງທ້າທາຍສໍາລັບການທໍາລາຍປະສິດທິພາບຂອງມັນ, ສໍາຄັນສໍາລັບການນໍາໃຊ້ເຊັ່ນການຜະລິດນໍ້າມັນເຊື້ອໄຟຊີວະພາບແລະການຄຸ້ມຄອງສິ່ງເສດເຫຼືອ. Hydrogen peroxide (H2O2) ໄດ້ກາຍເປັນຜູ້ສະຫມັກທີ່ມີທ່າແຮງສໍາລັບການລະລາຍເຊນລູໂລສເນື່ອງຈາກທໍາມະຊາດທີ່ເປັນມິດກັບສິ່ງແວດລ້ອມແລະຄຸນສົມບັດການຜຸພັງຂອງມັນ.

ແນະນຳ:

Cellulose, ເປັນ polysaccharide ປະກອບດ້ວຍຫນ່ວຍງານ glucose ທີ່ເຊື່ອມຕໍ່ໂດຍພັນທະບັດ β-1,4-glycosidic, ເປັນອົງປະກອບໂຄງສ້າງທີ່ສໍາຄັນໃນຝາຈຸລັງພືດ. ຄວາມອຸດົມສົມບູນຂອງຊີວະມວນເຮັດໃຫ້ມັນເປັນຊັບພະຍາກອນທີ່ຫນ້າສົນໃຈສໍາລັບອຸດສາຫະກໍາຕ່າງໆ, ລວມທັງເຈ້ຍແລະເນື້ອເຍື່ອ, ສິ່ງທໍ, ແລະພະລັງງານຊີວະພາບ. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ເຄືອຂ່າຍການຜູກມັດ hydrogen ທີ່ເຂັ້ມແຂງພາຍໃນເສັ້ນໄຍ cellulose ເຮັດໃຫ້ມັນທົນທານຕໍ່ການລະລາຍໃນສານລະລາຍສ່ວນໃຫຍ່, ເຮັດໃຫ້ເກີດສິ່ງທ້າທາຍສໍາລັບການນໍາໃຊ້ປະສິດທິພາບແລະການນໍາມາໃຊ້ໃຫມ່ຂອງມັນ.

ວິທີການແບບດັ້ງເດີມສໍາລັບການລະລາຍ cellulose ກ່ຽວຂ້ອງກັບສະພາບທີ່ຮຸນແຮງ, ເຊັ່ນ: ອາຊິດເຂັ້ມຂຸ້ນຫຼືທາດແຫຼວ ionic, ເຊິ່ງມັກຈະກ່ຽວຂ້ອງກັບຄວາມກັງວົນກ່ຽວກັບສິ່ງແວດລ້ອມແລະການບໍລິໂພກພະລັງງານສູງ. ໃນທາງກົງກັນຂ້າມ, hydrogen peroxide ສະເຫນີທາງເລືອກທີ່ດີເນື່ອງຈາກທໍາມະຊາດ oxidizing ອ່ອນໆແລະທ່າແຮງສໍາລັບການປຸງແຕ່ງ cellulose ທີ່ເປັນມິດກັບສິ່ງແວດລ້ອມ. ເອກະສານສະບັບນີ້ delves ເຂົ້າໄປໃນກົນໄກການລະລາຍ cellulose hydrogen peroxide-mediated ແລະປະເມີນປະສິດທິພາບແລະການປະຕິບັດຂອງຕົນ.

ກົນໄກການລະລາຍເຊລູໂລສໂດຍ Hydrogen Peroxide:
ການລະລາຍຂອງເຊນລູໂລສໂດຍ hydrogen peroxide ກ່ຽວຂ້ອງກັບປະຕິກິລິຍາທາງເຄມີທີ່ສັບສົນ, ຕົ້ນຕໍແມ່ນການຕັດອອກຊີເຈນຂອງພັນທະບັດ glycosidic ແລະການຂັດຂວາງການຜູກມັດ hydrogen intermolecular. ໂດຍປົກກະຕິຂະບວນການດຳເນີນໄປຕາມຂັ້ນຕອນຕໍ່ໄປນີ້:

Oxidation ຂອງກຸ່ມ Hydroxyl: Hydrogen peroxide reacts ກັບ cellulose hydroxyl ກຸ່ມ, ນໍາໄປສູ່ການສ້າງຕັ້ງຂອງ hydroxyl radicals (•OH) ຜ່ານປະຕິກິລິຍາຄ້າຍຄື Fenton ຫຼື Fenton ໃນທີ່ປະທັບຂອງ ions ໂລຫະ transition. ອະນຸມູນອິດສະລະເຫຼົ່ານີ້ໂຈມຕີພັນທະບັດ glycosidic, ເລີ່ມຕົ້ນຂະບວນການຕັດຕ່ອງໂສ້ແລະສ້າງຊິ້ນເຊນລູໂລສທີ່ສັ້ນກວ່າ.

Disruption of Hydrogen Bonding: ອະນຸມູນອິດສະລະ Hydroxyl ຍັງລົບກວນເຄືອຂ່າຍການຜູກມັດ hydrogen ລະຫວ່າງຕ່ອງໂສ້ cellulose, ເຮັດໃຫ້ໂຄງສ້າງໂດຍລວມອ່ອນແອແລະອໍານວຍຄວາມສະດວກໃນການແກ້ໄຂ.

ການສ້າງຕັ້ງຂອງອະນຸພັນທີ່ລະລາຍ: ການເຊື່ອມໂຊມຂອງເຊນລູໂລສເຮັດໃຫ້ການສ້າງຕົວກາງທີ່ລະລາຍໃນນໍ້າ ເຊັ່ນ: ອາຊິດຄາໂບຊີລິກ, ອານດີໄຮດ, ແລະເຄໂທນ. ອະນຸພັນເຫຼົ່ານີ້ປະກອບສ່ວນເຂົ້າໃນຂະບວນການລະລາຍໂດຍການເພີ່ມການລະລາຍແລະການຫຼຸດຜ່ອນຄວາມຫນືດ.

Depolymerization ແລະ Fragmentation: ການຜຸພັງແລະປະຕິກິລິຍາ cleavage ເພີ່ມເຕີມນໍາໄປສູ່ການ depolymerization ຂອງຕ່ອງໂສ້ cellulose ເຂົ້າໄປໃນ oligomers ສັ້ນກວ່າແລະໃນທີ່ສຸດກັບນ້ໍາຕານທີ່ລະລາຍຫຼືຜະລິດຕະພັນທີ່ມີນ້ໍາໂມເລກຸນຕ່ໍາອື່ນໆ.

ປັດໃຈທີ່ສົ່ງຜົນກະທົບຕໍ່ການລະລາຍເຊລລູໂລສຂອງ Hydrogen Peroxide-Mediated:
ປະສິດທິພາບຂອງການລະລາຍ cellulose ໂດຍໃຊ້ hydrogen peroxide ແມ່ນໄດ້ຮັບອິດທິພົນຈາກປັດໃຈຕ່າງໆ, ລວມທັງ:

ຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນຂອງ Hydrogen Peroxide: ຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນຂອງ hydrogen peroxide ສູງຂື້ນໂດຍປົກກະຕິເຮັດໃຫ້ອັດຕາການຕິກິຣິຍາໄວຂຶ້ນແລະການທໍາລາຍເຊນລູໂລສຢ່າງກວ້າງຂວາງ. ຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, ຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນສູງເກີນໄປອາດເຮັດໃຫ້ເກີດປະຕິກິລິຍາຂ້າງຄຽງຫຼືຜະລິດຕະພັນທີ່ບໍ່ຕ້ອງການ.

pH ແລະອຸນຫະພູມ: pH ຂອງຂະຫນາດກາງຕິກິຣິຍາມີອິດທິພົນຕໍ່ການຜະລິດຂອງຮາກ hydroxyl ແລະຄວາມຫມັ້ນຄົງຂອງອະນຸພັນ cellulose. ເງື່ອນໄຂທີ່ເປັນອາຊິດປານກາງ (pH 3-5) ມັກຈະເປັນທີ່ຕ້ອງການເພື່ອເສີມຂະຫຍາຍການລະລາຍຂອງເຊນລູໂລສໂດຍບໍ່ມີການທໍາລາຍຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ. ນອກຈາກນັ້ນ, ອຸນຫະພູມມີຜົນກະທົບຕໍ່ kinetics ປະຕິກິລິຍາ, ໂດຍທົ່ວໄປແລ້ວອຸນຫະພູມທີ່ສູງຂຶ້ນຈະເລັ່ງຂະບວນການລະລາຍ.

ການປະກົດຕົວຂອງທາດເລັ່ງລັດ: ການປ່ຽນທາດ ion ໂລຫະເຊັ່ນ: ທາດເຫຼັກ ຫຼື ທອງແດງ, ສາມາດກະຕຸ້ນການເສື່ອມໂຊມຂອງ hydrogen peroxide ແລະເສີມຂະຫຍາຍການສ້າງຮາກ hydroxyl. ຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, ທາງເລືອກຂອງ catalyst ແລະຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນຂອງມັນຕ້ອງໄດ້ຮັບການປັບປຸງຢ່າງລະມັດລະວັງເພື່ອຫຼຸດຜ່ອນປະຕິກິລິຍາຂ້າງຄຽງແລະຮັບປະກັນຄຸນນະພາບຂອງຜະລິດຕະພັນ.

Cellulose Morphology ແລະ Crystallinity: ການເຂົ້າເຖິງຂອງຕ່ອງໂສ້ cellulose ກັບ hydrogen peroxide ແລະ hydroxyl radicals ແມ່ນບາດສໍາຄັນໂດຍ morphology ຂອງວັດສະດຸແລະໂຄງສ້າງ crystalline. ພາກພື້ນ Amorphous ແມ່ນມີຄວາມອ່ອນໄຫວຕໍ່ກັບການເຊື່ອມໂຊມຫຼາຍກ່ວາໂດເມນ crystalline ສູງ, ຈໍາເປັນຕ້ອງມີ pretreatment ຫຼືຍຸດທະສາດການດັດແກ້ເພື່ອປັບປຸງການເຂົ້າເຖິງ.

ຂໍ້ດີແລະການ ນຳ ໃຊ້ Hydrogen Peroxide ໃນການລະລາຍເຊນລູໂລສ:
Hydrogen peroxide ສະເຫນີຂໍ້ດີຫຼາຍສໍາລັບການລະລາຍເຊນລູໂລສເມື່ອທຽບກັບວິທີການທໍາມະດາ:

ຄວາມເຂົ້າກັນໄດ້ຂອງສິ່ງແວດລ້ອມ: ບໍ່ເຫມືອນກັບສານເຄມີທີ່ຮຸນແຮງເຊັ່ນອາຊິດຊູນຟູຣິກຫຼືສານລະລາຍ chlorinated, hydrogen peroxide ແມ່ນຂ້ອນຂ້າງອ່ອນໂຍນແລະ decomposes ເຂົ້າໄປໃນນ້ໍາແລະອົກຊີເຈນພາຍໃຕ້ສະພາບທີ່ບໍ່ຮຸນແຮງ. ລັກສະນະທີ່ເປັນມິດກັບສິ່ງແວດລ້ອມນີ້ເຮັດໃຫ້ມັນເຫມາະສົມສໍາລັບການປຸງແຕ່ງ cellulose ແບບຍືນຍົງແລະການແກ້ໄຂສິ່ງເສດເຫຼືອ.

ເງື່ອນໄຂປະຕິກິລິຍາອ່ອນໆ: ການລະລາຍ cellulose ທີ່ມີ hydrogen peroxide-mediated ສາມາດປະຕິບັດພາຍໃຕ້ເງື່ອນໄຂອ່ອນໆຂອງອຸນຫະພູມແລະຄວາມກົດດັນ, ການຫຼຸດຜ່ອນການໃຊ້ພະລັງງານແລະຄ່າໃຊ້ຈ່າຍໃນການດໍາເນີນງານເມື່ອທຽບກັບອາຊິດນ້ໍາທີ່ມີອຸນຫະພູມສູງຫຼືການປິ່ນປົວຂອງແຫຼວ ionic.

Selective Oxidation: ການແຕກແຍກອອກຊີເຈນຂອງພັນທະບັດ glycosidic ໂດຍ hydrogen peroxide ສາມາດຄວບຄຸມໄດ້ໃນລະດັບໃດຫນຶ່ງ, ອະນຸຍາດໃຫ້ມີການດັດແກ້ແບບເລືອກຂອງຕ່ອງໂສ້ cellulose ແລະການຜະລິດອະນຸພັນທີ່ສອດຄ່ອງກັບຄຸນສົມບັດສະເພາະ.

ການນຳໃຊ້ທີ່ຫຼາກຫຼາຍ: ອະນຸພັນຂອງເຊລູໂລສທີ່ລະລາຍໄດ້ຈາກການລະລາຍຂອງໄຮໂດຣເຈນ peroxide ມີທ່າແຮງໃນດ້ານຕ່າງໆ, ລວມທັງການຜະລິດນໍ້າມັນເຊື້ອໄຟຊີວະພາບ, ວັດສະດຸທີ່ເປັນປະໂຫຍດ, ອຸປະກອນການແພດ ແລະ ການບຳບັດນ້ຳເສຍ.

ສິ່ງທ້າທາຍ ແລະທິດທາງໃນອະນາຄົດ:
ເຖິງວ່າຈະມີຄຸນລັກສະນະທີ່ໂດດເດັ່ນ, ການລະລາຍເຊນລູໂລສທີ່ໃຊ້ hydrogen peroxide-mediated ປະເຊີນກັບສິ່ງທ້າທາຍຫຼາຍດ້ານແລະການປັບປຸງ:

ການເລືອກເຟັ້ນ ແລະ ຜົນຜະລິດ: ການບັນລຸຜົນຜະລິດສູງຂອງອະນຸພັນເຊລູໂລສທີ່ລະລາຍດ້ວຍປະຕິກິລິຍາຂ້າງຄຽງໜ້ອຍທີ່ສຸດຍັງຄົງເປັນສິ່ງທ້າທາຍ, ໂດຍສະເພາະແມ່ນອາຫານຊີວະມວນທີ່ຊັບຊ້ອນທີ່ມີ lignin ແລະ hemicellulose.

ຂະຫຍາຍຂະໜາດ ແລະ ການເຊື່ອມໂຍງຂະບວນການ: ການຂະຫຍາຍຂະບວນການລະລາຍເຊລລູໂລສທີ່ອີງໃສ່ hydrogen peroxide ໄປສູ່ລະດັບອຸດສາຫະກໍາຮຽກຮ້ອງໃຫ້ມີການພິຈາລະນາຢ່າງລະອຽດກ່ຽວກັບການອອກແບບເຕົາປະຕິກອນ, ການຟື້ນຕົວຂອງສານລະລາຍ, ແລະຂັ້ນຕອນການປຸງແຕ່ງລົງລຸ່ມເພື່ອຮັບປະກັນຄວາມຍືນຍົງທາງດ້ານເສດຖະກິດ ແລະ ຄວາມຍືນຍົງຂອງສິ່ງແວດລ້ອມ.

ການພັດທະນາ catalyst: ການອອກແບບຂອງ catalysts ປະສິດທິພາບສໍາລັບການກະຕຸ້ນ hydrogen peroxide ແລະການຜຸພັງ cellulose ເປັນສິ່ງຈໍາເປັນສໍາລັບການເພີ່ມອັດຕາການຕິກິຣິຍາແລະການຄັດເລືອກໃນຂະນະທີ່ຫຼຸດຜ່ອນການໂຫຼດ catalyst ແລະການສ້າງໂດຍຜະລິດຕະພັນ.

Valorization of By-Products: ຍຸດທະສາດສໍາລັບ valorizing ຜະລິດຕະພັນທີ່ສ້າງຂຶ້ນໃນລະຫວ່າງການລະລາຍເຊນລູໂລສທີ່ມີ hydrogen peroxide, ເຊັ່ນອາຊິດ carboxylic ຫຼືນ້ໍາຕານ oligomeric, ສາມາດເພີ່ມຄວາມຍືນຍົງແລະຄວາມເປັນໄປໄດ້ທາງເສດຖະກິດໂດຍລວມຂອງຂະບວນການ.

Hydrogen peroxide ຖືຄໍາສັນຍາທີ່ສໍາຄັນເປັນສານລະລາຍສີຂຽວແລະຫລາກຫລາຍສໍາລັບການລະລາຍເຊນລູໂລສ, ສະເຫນີຂໍ້ດີເຊັ່ນ: ຄວາມເຂົ້າກັນໄດ້ຂອງສິ່ງແວດລ້ອມ, ສະພາບປະຕິກິລິຍາອ່ອນໆ, ແລະການຜຸພັງທີ່ເລືອກ. ເຖິງວ່າຈະມີສິ່ງທ້າທາຍຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງ, ຄວາມພະຍາຍາມຄົ້ນຄ້ວາຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງເພື່ອແນໃສ່ຊີ້ແຈງກົນໄກທີ່ຕິດພັນ, ການເພີ່ມປະສິດທິພາບຂອງຕົວກໍານົດການຕິກິຣິຍາ, ແລະການຂຸດຄົ້ນໃຫມ່ຈະເພີ່ມຄວາມເປັນໄປໄດ້ແລະຄວາມຍືນຍົງຂອງຂະບວນການທີ່ໃຊ້ hydrogen peroxide ສໍາລັບການ valorization cellulose.