تُقسّم المجموعات الوظيفية القابلة للسلفنة أو الكبريتات باستخدام SO3 بشكل رئيسي إلى أربع فئات: حلقة البنزين، مجموعة هيدروكسيل الكحول، الرابطة المزدوجة، ذرة كربون A من مجموعة الإستر. المواد الخام المقابلة هي ألكيل بنزين، كحول دهني (إيثر)، أوليفين، إستر ميثيل الأحماض الدهنية (FAME). المنتجات النموذجية هي ألكيل بنزين سلفونات خطي صناعي (يُشار إليه فيما يلي باسم LAS)، AS، AES، AOS، وMES. فيما يلي عرض لحالة تطوير المواد الخافضة للتوتر السطحي من حمض السلفونيك والكبريتات الحالية، وفقًا للتصنيفات حسب المجموعات الوظيفية العضوية القابلة للسلفنة باستخدام SO3.
2.1 ألكيل أريل سلفونات
يشير ألكيل أريل سلفونات إلى فئة من مواد السلفونات الخافضة للتوتر السطحي، المُحضرة بتفاعل السلفنة مع ثالث أكسيد الكبريت ذي الحلقة العطرية كمجموعة وظيفية عضوية. تشمل المنتجات النموذجية: LAS، وألكيل بنزين سلفونات طويلة السلسلة، وألكيل بنزين سلفونات ثقيلة (HABS)، وسلفونات البترول، وألكيل ثنائي فينيل إيثر ثنائي سلفونات، وغيرها.
2.1.1 ألكيل بنزين سلفونات خطي صناعي
يُحصَل على LAS عن طريق السلفنة، والتعتيق، والتحلل المائي، ومعادلة ألكيل بنزين. يُخزَّن LAS ويُباع عادةً على شكل حمض ألكيل بنزين سلفونيك. في الاستخدام الفعلي، يُعادل باستخدام مادة قلوية. كما يُخزَّن ويُباع أيضًا على شكل أملاح الصوديوم. يتميز LAS بخصائص تبليل واستحلاب ورغوة وتنظيف جيدة، كما أنه متوافق جيدًا مع المواد الخافضة للتوتر السطحي الأخرى (AOS، AES، AEO)، وله تطبيقات واسعة في مجالات غسيل الملابس المنزلية، مثل مساحيق الغسيل والمنظفات وسوائل الغسيل. عيب LAS هو ضعف مقاومته للماء العسر. عادةً ما يلزم إضافة عوامل مخلبية من أيونات الكالسيوم والمغنيسيوم أثناء الاستخدام. بالإضافة إلى ذلك، يتميز LAS بقدرته العالية على إزالة الدهون، ويُسبب تهيجًا للجلد.
2.1.2 ألكيل بنزين سلفونات طويل السلسلة
عادةً ما يُشير ألكيل بنزين سلفونات طويل السلسلة إلى فئة من المواد الخافضة للتوتر السطحي بطول سلسلة كربونية أكبر من 13، وتتميز بأداء تطبيقي جيد في استخلاص النفط الثلاثي، وغالبًا ما تُستخدم مع ألكيل بنزين سلفونات ثقيل. وتتمثل العملية العامة في استخدام فلوريد الهيدروجين (HF) كعامل حفاز لإحداث عملية الألكلة بواسطة ناتج نزع الهيدروجين من الشمع السائل الثقيل، مثل الألكانات طويلة السلسلة، أو خليط الأوليليفين مع البنزين أو الزيلين، لتحضير ألكيل بنزين طويل السلسلة. ثم تُستخدم سلفنة غشاء SO3 لتحضير حمض ألكيل بنزين سلفونيك طويل السلسلة.
2.1.3 ألكيل بنزين سلفونات ثقيل
يُعدّ ألكيل بنزين سلفونات الثقيل أحد أهم المواد الخافضة للتوتر السطحي المستخدمة في غمر حقول النفط. مادته الخام، ألكيل بنزين الثقيل، منتج ثانوي لعملية إنتاج دوديسيل بنزين، وعائده أقل (<10٪، لذا فإن مصدره محدود. مكونات ألكيل بنزين الثقيل معقدة نسبيًا، وتشمل بشكل رئيسي ألكيل بنزين، وثنائي ألكيل بنزين،
ديفينيلين، ألكيل إيندان، تيترالين وما إلى ذلك.
2.1.4 سلفونات البترول
سلفونات البترول هي مادة خافضة للتوتر السطحي تُحضّر بسلفنة ثالث أكسيد الكبريت لزيت مُقطّر البترول. عادةً ما يُستخدم في تحضير سلفونات البترول زيت مُقطّر البترول المحلي من حقل النفط كمادة خام. تشمل عملية السلفنة: سلفنة غشائية بغاز ثالث أكسيد الكبريت، وسلفنة غلاية بغاز ثالث أكسيد الكبريت السائل، وسلفنة رذاذ غاز ثالث أكسيد الكبريت.
2.1.5 ألكيل ثنائي فينيل إيثر ثنائي السلفونات (ADPEDS)
ألكيل ثنائي فينيل إيثر ثنائي سلفونات هو فئة من المواد الخافضة للتوتر السطحي الوظيفية، تحتوي جزيئاته على مجموعتين من حمض السلفونيك. له تطبيقات خاصة في بلمرة المستحلبات، والتنظيف المنزلي والصناعي، وطباعة وصباغة المنسوجات. بالمقارنة مع المواد الخافضة للتوتر السطحي أحادية السلفونات التقليدية (مثل LAS)، فإن مجموعات حمض السلفونيك تمنحه خصائص فيزيائية وكيميائية مميزة، منها قابلية ذوبان واستقرار ممتازان في محاليل الأحماض القوية بنسبة 20%، والقلويات القوية، والأملاح غير العضوية، وعوامل التبييض. يتكون من ثنائي فينيل إيثر ثنائي سلفونات أحادي الألكيل (MADS)، ثنائي فينيل إيثر أحادي السلفونات أحادي الألكيل (MAMS)، وثنائي فينيل إيثر ثنائي سلفونات ثنائي الألكيل (DADS)، وثنائي فينيل إيثر أحادي السلفونات ثنائي السالكيل (DAMS). المكون الرئيسي هو MADS، وتبلغ نسبة محتواه أكثر من 80%. المنتج المُسلفن من إيثر ثنائي فينيل ألكيل، وهو حمض ثنائي سلفونيك إيثر ثنائي فينيل ألكيل، يتميز بلزوجة عالية جدًا. يُستخدم ثنائي كلورو الإيثان عادةً كمذيب، ويُحضّر بطريقة سلفنة الغلاية.
وقت النشر: 9 سبتمبر 2020