أولا – مصـادر السيليلوز
تعتبر النباتات المصدر الأساسي للسيليلوز ، ولكن لا يمكن الاعتماد على جميع النباتات في إنتاج السيليلوز فهناك نباتات تحتوي على نسبة منخفضة نسبياً من السيليلوز , وهناك نباتات تحتوي على نسبة عالية من السيليلوز ، وأهم النباتات التي يمكن اعتبارها خامة اقتصادية للسيليلوز نذكر :
1= القطــن :
يحتوي القطن على نسبة عالية من السيليلوز تتراوح بين ( 92 – 88 % ) ولا يستخدم القطن في إنتاج كيماويات السيليلوز بالرغم من أنه يحتوي على نسبة عالية من السيليلوز وذلك لأنه غالي الثمن ويستخدم في صناعة الخيوط القطنية .
2 – الخشـــب :
الخشب يتركب من مركبات عضوية مع كمية قليلة من بعض العناصر المعدنية مثل كالسيوم – مغنيزيوم – بوتاسيوم . وهذه العناصر تكون الرماد بعد حرق الخشب . وأهم المركبات العضوية الموجودة في الخشب هي :
آ – السيليلوز : تصل نسبته في الخشب الجاف 40 – 50 % .
ب – الهيمي سيليلوز : وهو مادة تشبه السيليلوز , ولكنه يختلف عنه كونه مؤلف من سلاسل أقصر وأقل انتظاماً وتصل نسبته في الخشب الجاف 15 – 30%
ج – الليغنين : وهو مادة غير منتظمة البنية ويحتوي على مجموعات كربوكسيلية وجذور ميثيل وزمر فينولية , وتقوم هذه المادة بدور اللاصق للسلاسل وتصل نسبته في الخشب الجاف 20 – 25 % .
د – مواد أخرى : مثل الصمغيات – أجسام ملونة – راتنجات .
3- المخلفـات الـزراعيـة :
نظراً لقلة مصادر الخشب وأهميته في الصناعات الأخرى , اتجه البحث إلى مصادر رخيصة ومتوفرة يمكن الاعتماد عليها في إنتاج مشتقات السيليلوز فكانت المخلفات الزراعية ومن أهمها :
آ – قش الرز : ويحتوي على 65 – 75 % سيليلوز .
ب – قش الحنطة : ويحتوي على نسبة 70 –72 % سيليلوز .
ج – حطب القطن : ويحتوي على نسبة ( 60 – 65 % ) سيليلوز .
د- مصاص القصب Bagase : ويحتوي على نسبة 65 – 75 % سيليلوز .
4 – اللنت ( زغب بذور القطن ) :
وهو وبر القطن الملتصق بالبذرة بعد عملية الحلج , ويفصل عن البذرة بواسطة عملية الحلاقة ، ونسبة وزن الزغب إلى وزن البذرة بعد الحلج حوالي 8 % ، لون الزغب رمادي فاتح , مخملي الملمس , وطول شعرة الزغب أقصر من طول شعرة القطن . وقطر شعرة الزغب أكبر من قطر شعرة القطن ، وهناك نوعان من الزغب حسب الحلاقة ، فالزغب الناتج عن الحلاقة الأولى يكون أنظف ويسمى زغب نمرة ( 1 ) . والزغب الناتج عن الحلاقة الثانية يكون لونه أكثر دكنة ويحتوي على بعض القشور ويسمى زغب نمرة ( 2 ) .
وبما أن نسبة السيليلوز في الزغب مرتفعة تتراوح ما بين 88 – 92 % . لذلك يعتبر من أهم خامات السيليلوز التي يمكن الاعتماد عليها في إنتاج مشتقات السيليلوز . يحتوي زغب القطن بالإضافة إلى السيليلوز شوائب لا سيليلوزية أهمها :
الهيمي سيليلوز – مواد دسمة – زيوت وشموع – بكتينات – رماد – مواد سكرية – ليغنين .
وتتوقف جودة الزغب على ثلاثة عوامل :
آ – نوع البذور : ومدى كثافة الزغب عليها : فكلما كان الزغب كثيفاً على البذرة كلما كان الزغب الناتج أجود
ب – نوع الحلج : إذا كان الحلج منشارياً فإن الزغب الناتج عن البذور المحلوجة بهذه الطريقة يكون أعلى مرتبة من زغب البذور المحلوجة حلجاً أسطوانياً .
ج- درجة الحلاقة : كلما كانت الحلاقة جائرة كلما كانت رتبة الزغب الناتج أقل , وبالعكس إذا كانت الحلاقة سطحية كان الزغب الناتج أعلى مرتبة .
ويجري التعامل مع الزغب على أساس مساطر خاصة يتفق عليها بين المتعاملين بهذه المادة ، حسب الخواص المختلفة ( اللون – المواد الغريبة – طول التيلة ….)
وزغب القطن متوفر في القطرين العربي السوري والمصري بكميات كبيرة . ويصدر إلى الخارج يأسعار بخسة ( 200 – 300 دولار للطن الواحد ) . في حين أن الاقطار العربية تقوم باستيراد مشتقات السيليلوز ومنها الكربوكسي ميثيل سيليلوز بأسعار باهظة ( 1.000 – 8.000 دولار للطن الواحد ) ، في حين أنه من الممكن استغلال زغب القطن محلياً في إنتاج مشتقات السيليلوز ومنها الكربوكسي ميثيل سيليلوز . وهذا البحث قامتا به الكيميائيتين : {{ هنـا عبـارة – ونعمـت نبهانـي }} بإشرافي في كلية العلوم بجامعة البعث بحمص عام 3003 م بغية الاستفادة من زعب القطن الناتح في مصانع الزيوت في سورية .
ثانيا – تبييض زغب القطن
يعتبر زغب القطن كمخلف عن صناعة الزيت من بذور القطن , ولا يمكن استخدامه بحالته الطبيعية في إنتاج الكربوكسي ميثيل سيليلوز بل لابد من إجراء معالجات عليه لتخليصه من الشوائب اللاسيليلوزية الموجودة فيه وذلك للحصول على السيليلوز النقي . وتسمى هذه العملية تبييض الزغب .
وتتضمن عملية التبييض المراحل التالية :
الخطوة الاولى : الغلي بالصودا الكاوية الممددة :
ويتم بواسطتها إزالة نسبة كبيرة من الشوائب الموجودة في الزغب
وتتم عملية الغلي باستخدام الصودا الكاوية بتركيز 2 – 3 % والتي تدوم مدة ثمان ساعات وتحت ضغط 4 كغ / سم 2 ودرجة حرارة 120- 130 م
والعمليات الفيزيائية والكيميائية التي تتم أثناء عملية الغلي بالصودا الكاوية هي :
1 ـ تحلل البروتينات بواسطة الصودا الكاوية إلى أحماض أمينية منحلة بالماء .
2 ـ تحول المواد الدسمة إلى صابون ينحل في الماء ويساعد على إزالة الأوساخ .
3 ـ المواد الشمعية والتي هي عبارة عن كحولات أحادية مرتفعة الوزن الجزيئي يتحول جزء منها إلى مستحلب وذلك بوجود الحرارة والضغط والصابون .
4 ـ الأملاح المعدنية مثل أملاح Mg , Fe , Ca تتحول إلى هيدروكسيدات راسبة على الزغب .
5 ـ المواد البكتينية تتحول إلى بكتينات الصوديوم القابلة للذوبان في الماء .
المواد المساعدة والمستخدمة في الغلي مع محلول الصودا الكاوية :
آ- سيليكات الصوديوم :
تساعد على ترسب هيدروكسيد الحديد الغروي 3Fe(OH) الناتج عن المياه الحديدية على شكل راسب قليل الانتشار . كما أنها تمتص نواتج انحلال الشوائب الطبيعية الموجودة في السيليلوز وتمنع ترسبها على الخيوط . وقد بينت الدراسة أن بياض زغب القطن يتحسن عند إضافة سيليكات الصوديوم .
ب- هيكسا ميتا فوسفات الصوديوم 2Na [4Na6(4PO)] :
تضاف هذه المادة لتخفيف قساوة الماء المستخدم في الغليان في حالة عدم توفر مياه يسرة .
ج- عوامل التنشيط السطحية :
بإضافة عوامل التنشيط السطحية إلى سائل الغليان تزداد قابلية الزغب للامتصاص , وتساعد هذه المواد في بداية الغليان على تسريع استحلاب المواد الشمعية الموجودة في الزغب .
د – المفاعلات المستخدمة في الغليان :
المفاعل المفتوح :
يعتبر المفاعل المفتوح أول جهاز استخدم في الغليان ويعمل تحت الضغط الجوي العادي . عند درجة حرارة بحدود 100 C, ومدة الغليان 20 ساعة .
المفاعل المغلق :
يعمل هذا المفاعل تحت ضغط 5 كغ / سم2 . مما يؤدي إلى اختصار زمن الغليان .
عملية الغسيل بالماء لإزالة آثار الصودا الكاوية :
تهدف هذه العملية إلى إزالة آثار الصودا الكاوية والمواد المترسبة على الزغب ثم تجري للزغب المغسول عملية عصر للتخلص من الماء الوسخ .
الخطوة الثانية : المعالجة بحمض كلور الماء HClالممدد 2 % :
الهدف من هذه العملية إزالة هيدروكسيدات المعادن المترسبة على الزغب وذلك بتحويلها إلى أملاح قابلة للذوبان في الماء والتخلص منها , ثم الغسيل بالماء لإزالة آثار حمض كلور الماء .
الحطوة الثالثة : عملية التبييض : التي تجرى إما :
1 – بمحلول هيبوكلوريت الصوديوم NaOCl : عند درجة : 20 – 25 م
2 – بفوق أكسيد الهيدروجين 2O2 H عند درجة : 75 ~ 90 CO .
3 – بفوق حمض الخل COOOH3CH : تمتاز عملية التبييض بفوق حمض الخل بأنها لا تؤدي إلى تخريب السيليلوز كما يحدث في حالة المواد المبيضة , وكذلك فإن القماش أو الزعب المبيض بفوق حمض الخل يكتسب بياضاً ثابتاً وناصعاً , ويمكن إجراء عملية التبييض بفوق حمض الخل عند درجات حرارة منخفضة : 20 – 25 م .