Sản xuất CMC từ vật liệu tiền chất phi truyền thống

Ngoài các tiền chất xenluloza có nguồn gốc thực vật thông thường, một số vật liệu thải từ ngành dệt may (ví dụ: vải vụn dệt kim, sợi bông phế liệu) cũng như các sản phẩm gia dụng và văn phòng thường dùng (ví dụ: giấy thải văn phòng, bùn giấy, vải thải, v.v.) có sẵn gần như miễn phí, có thể được sử dụng để tổng hợp CMC. Sản xuất CMC và các vật liệu composite khác nhau của nó cho nhiều ứng dụng từ các vật liệu thải này làm giảm chi phí sản xuất và đóng vai trò quan trọng trong việc ngăn ngừa ô nhiễm môi trường.

Ví dụ, sợi bông phế liệu là sản phẩm thải của các nhà máy làm sạch bông. Năm 1954, Ott và cộng sự đã phát hiện ra rằng gần 3-5% sợi bông bị lãng phí dưới dạng sợi bông phế liệu, chứa một tỷ lệ cao xenluloza (tức là khoảng 90%) ở trạng thái thô. Do đó, chúng có thể tổng hợp các loại sản phẩm CMC khác nhau cho nhiều ứng dụng. Vài năm trước, Jahan và cộng sự (2007) đã báo cáo về việc tổng hợp dễ dàng CMC hòa tan trong nước từ sợi bông phế liệu, cho thấy giá trị DS đáng kể với độ nhớt cao. Trong một nghiên cứu khác, Hivechi và cộng sự (2015) đã báo cáo một quy trình hiệu quả về chi phí, thân thiện với môi trường để tổng hợp CMC từ sợi bông phế liệu bằng cách sử dụng bức xạ siêu âm và vi sóng, tạo điều kiện thuận lợi cho phương pháp truyền thống (tức là alkyl hóa-ether hóa) sản xuất CMC.

Fakrul Alam và Mondal (2012) đã tổng hợp carboxymethyl cellulose từ vải vụn dệt kim, là một vật liệu thải phổ biến của hầu hết các ngành công nghiệp dệt may và chứa một tỷ lệ cao β-cellulose (ví dụ: 95-98%). Để điều tra ảnh hưởng của nhiều bước carboxymethyl hóa đến chất lượng và cấp độ CMC, các tác giả đã tiến hành bảy bước carboxymethyl hóa liên tiếp bằng cách sử dụng cùng các điều kiện thực nghiệm và hóa chất được liệt kê trong Tài liệu bổ sung (Bảng S2). Nhiều bước carboxymethyl hóa của xenluloza thô đã cho thấy năng suất (%) CMC, DS, trọng lượng phân tử và độ hòa tan trong nước cao. Cụ thể hơn, trong lần carboxymethyl hóa đầu tiên, giá trị DS và năng suất CMC thu được chỉ lần lượt là 0,91 và 360%. Ngược lại, sau khi lặp lại quy trình bảy lần, các giá trị này lần lượt đạt tới 2,84 và 1494%.

Gần đây, Li và cộng sự (2020) đã tổng hợp CMC từ giấy thải văn phòng để chế tạo chất chống bụi vỏ cây thân thiện với môi trường, chi phí thấp. Tuy nhiên, vài năm trước, Joshi và các cộng sự của ông (2015) đã chứng minh tính khả thi của việc tổng hợp CMC từ giấy thải văn phòng hỗn hợp sau khi tẩy mực và nghiền chúng. Điều đáng nói là tẩy mực là một quy trình cổ xưa để tái sử dụng giấy thải. Các hạt mực được loại bỏ khỏi bề mặt sợi bằng các phương pháp xử lý hóa học như đun sôi kiềm. Các hạt mực phân tán được loại bỏ khỏi huyền phù sợi bằng phương pháp nổi]. Do đó, hàng nghìn tấn giấy thải thu được hàng ngày từ các văn phòng và ngành công nghiệp khác nhau có thể được sử dụng làm tiền chất dồi dào của CMC. Bảng S2 trong Tài liệu bổ sung tập hợp một số công trình nghiên cứu hứa hẹn nhất dựa trên việc tổng hợp CMC từ các vật liệu xenluloza thải như vậy. Chúng tôi đã tóm tắt những điểm cốt lõi của chúng một cách ngắn gọn.