Алкилбензолсульфонат
Алкилбензолсульфонаты представляют собой класс анионных поверхностно-активных веществ , состоящий из гидрофильной сульфонатной головной группы и гидрофобной алкилбензольной хвостовой группы. Наряду с лауретсульфатом натрия они являются одними из старейших и наиболее широко используемых синтетических моющих средств и могут быть обнаружены во многих средствах личной гигиены (мыло, шампуни, зубная паста и т. д.) и средствах бытовой химии (стиральный порошок, жидкость для мытья посуды, спреи). уборщик и т. д.). [1] Они были представлены в 1930-х годах в виде разветвленных алкилбензолсульфонатов (БАС). Однако из-за экологических проблем в 1960-х годах они были заменены линейными алкилбензолсульфонатами (LAS). [2] С тех пор производство значительно увеличилось с примерно одного миллиона тонн в 1980 году до примерно 3,5 миллионов тонн в 2016 году, что сделало их самым производимым анионным поверхностно-активным веществом после мыла . [ нужна ссылка ]
Разветвленные алкилбензолсульфонаты
[ редактировать ]
Разветвленные алкилбензолсульфонаты (BAS) были представлены в начале 1930-х годов, и их значительный рост наблюдался с конца 1940-х годов. [3] в ранней литературе эти синтетические моющие средства часто обозначаются сокращенно синдетами. Они были получены путем Фриделю-Крафтсу алкилирования бензола по «тетрамером пропилена» (также называемым тетрапропиленом) с последующим сульфированием . Тетрамер пропилена - это широкий термин для смеси соединений, образующихся в результате олигомеризации пропилена , его использование дало смесь сильно разветвленных структур. [4]
По сравнению с традиционным мылом BAS обладает превосходной устойчивостью к жесткой воде и лучшим пенообразованием. [5] Однако сильно разветвленный хвост затруднял биоразложение . [6] BAS широко обвиняли в образовании больших объемов стабильной пены в местах сброса сточных вод, таких как озера, реки и прибрежные районы ( морская пена ), а также в проблемах с пенообразованием, возникающих при очистке сточных вод. [7] и загрязнение питьевой воды. [8] Таким образом, в 1960-х годах BAS был постепенно исключен из большинства моющих средств и заменен линейными алкилбензолсульфонатами (LAS), которые биоразлагаются гораздо быстрее. БАВ по-прежнему играет важную роль в некоторых агрохимических и промышленных применениях, где быстрая биоразлагаемость имеет меньшее значение. Например, ингибирование отложения асфальтенов из сырой нефти .
Линейные алкилбензолсульфонаты
[ редактировать ]
Линейные алкилбензолсульфонаты (ЛАС) получают в промышленности путем сульфирования линейных алкилбензолов (ЛАБ), которые сами можно получить несколькими способами. [2] Наиболее распространенным путем бензол алкилируют длинноцепочечными моноалкенами (например, додеценом) с использованием фтористого водорода в качестве катализатора. [9] Очищенные додецилбензолы (и родственные производные) затем сульфируются триоксидом серы с получением сульфоновой кислоты . [10] Сульфоновую кислоту впоследствии нейтрализуют гидроксидом натрия . [1] Термин «линейный» относится к исходным алкенам , а не к конечному продукту, совершенно линейные продукты присоединения не наблюдаются, что соответствует правилу Марковникова . Таким образом, алкилирование линейных алкенов, даже 1-алкенов, таких как 1-додецен , дает несколько изомеров фенилдодекана. [11]
Структурируйте отношения собственности
[ редактировать ]В идеальных условиях очищающая способность BAS и LAS очень схожа, однако в нормальных условиях LAS работает немного лучше, поскольку на него меньше влияет жесткая вода . [12] В самом LAS моющая способность различных изомеров довольно схожа. [13] [14] однако их физические свойства ( точка Крафта , пенообразование и т. д.) заметно различаются. [15] [16] В частности, точка Крафта продукта с высоким содержанием 2-фенила (т.е. наименее разветвленного изомера) остается ниже 0 ° C до 25% LAS, тогда как низкая температура помутнения 2-фенила составляет ~ 15 ° C. [17] Такое поведение часто используется производителями для создания либо прозрачных, либо неясных продуктов.
Экологическая судьба
[ редактировать ]Биоразлагаемость алкилбензолсульфонатов хорошо изучена. [6] [18] [19] и на него влияет изомеризация , в данном случае разветвление. Соль линейного материала имеет ЛД 50 2,3 мг/литр для рыб, что примерно в четыре раза более токсично, чем разветвленное соединение; однако линейное соединение биоразлагается гораздо быстрее, что делает его более безопасным выбором с течением времени. Он быстро биоразлагается в аэробных условиях с периодом полураспада примерно 1–3 недели; [18] окислительная деградация начинается с алкильной цепи. [1] В анаэробных условиях он разлагается очень медленно или не разлагается вообще, что приводит к его существованию в высоких концентрациях в осадке сточных вод , но это не является поводом для беспокойства, поскольку он быстро разлагается после возвращения в насыщенную кислородом среду.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с Курт Коссвиг, «Поверхностно-активные вещества» в Энциклопедии промышленной химии Ульмана, Wiley-VCH, 2005, Вайнхайм. два : 10.1002/14356007.a25_747
- ^ Jump up to: а б Кокал, Джозеф А; Вора, Бипин В; Имаи, Тамоцу (ноябрь 2001 г.). «Производство линейных алкилбензолов» Прикладной катализ А: Общие сведения . 221 (1–2): 295–301. дои : 10.1016/S0926-860X(01) 00808-0
- ^ Ди, Фостер; Снелл, Корнелия Т. (август 1958 г.). «ПУНКТ, посвященный 50-летию — Пятьдесят лет прогресса в области моющих средств». Промышленная и инженерная химия . 50 (8): 48А–51А. дои : 10.1021/ie50584a005 .
- ^ Шайбель, Джеффри Дж. (17 декабря 2015 г.). «Эволюция технологии анионных поверхностно-активных веществ для удовлетворения потребностей индустрии стиральных порошков». Журнал поверхностно-активных веществ и моющих средств . 7 (4): 319–328. дои : 10.1007/s11743-004-0317-7 . S2CID 93889318 .
- ^ Хилл, Дж.А. (22 октября 2008 г.). «Химия и применение моющих средств». Журнал Общества красильщиков и колористов . 63 (10): 319–322. дои : 10.1111/j.1478-4408.1947.tb02430.x .
- ^ Jump up to: а б Хашим, Массачусетс; Куландай, Дж.; Хасан, РС (24 апреля 2007 г.). «Биоразлагаемость разветвленных алкилбензолсульфонатов». Журнал химической технологии и биотехнологии . 54 (3): 207–214. дои : 10.1002/jctb.280540302 .
- ^ МакКинни, Росс Э. (1957). «Синдеты и удаление отходов». Сточные воды и промышленные отходы . 29 (6): 654–666. JSTOR 25033358 .
- ^ Сойер, Клер Н.; Рикман, Девере В. (1957). «Анионные синтетические моющие средства и проблемы водоснабжения». Американская ассоциация водопроводных предприятий . 49 (4): 480–490. Бибкод : 1957JAWWA..49d.480S . дои : 10.1002/j.1551-8833.1957.tb16814.x . JSTOR 41254845 .
- ^ Кан, AOCS]. Ред.: Арно (2003). 5-я Всемирная конференция по моющим средствам: новое изобретение отрасли - возможности и проблемы (изд. [Elektronische Ressource]). Шампейн, Иллинойс: AOCS Press. ISBN 1-893997-40-5 .
- ^ Робертс, Дэвид В. (май 1998 г.). «Технология сульфирования для производства анионных ПАВ». Исследования и разработки органических процессов . 2 (3): 194–202. дои : 10.1021/op9700439 .
- ^ Бипин В. Вора; Джозеф А. Кокал; Пол Т. Баргер; Роберт Дж. Шмидт; Джеймс А. Джонсон (2003). «Алкилирование». Энциклопедия химической технологии Кирка-Отмера . дои : 10.1002/0471238961.0112112508011313.a01.pub2 . ISBN 0471238961 .
- ^ Мэтисон, К. Ли (август 1985 г.). «Сравнение моющих свойств LAS и ABS с использованием граничных диаграмм осаждения сульфоната кальция». Журнал Американского общества нефтехимиков . 62 (8): 1269–1274. дои : 10.1007/BF02541841 . S2CID 98677989 .
- ^ Мэтисон, К. Ли; Мацойм, Тед П. (сентябрь 1983 г.). «Влияние углеродной цепи и распределения фенильных изомеров на потребительские свойства линейного алкилбензолсульфоната: сравнение «высоких» и «низких» гомологов 2-фенил-LAS». Журнал Американского общества нефтехимиков . 60 (9): 1693–1698. дои : 10.1007/BF02662436 . S2CID 97659271 .
- ^ Баумгартнер, ФН (июнь 1954 г.). «Связь молекулярной структуры с моющими свойствами некоторых алкилбензолсульфонатов». Промышленная и инженерная химия . 46 (6): 1349–1352. дои : 10.1021/ie50534a061 .
- ^ Дрозд, Джозеф К.; Горман, Вильма (март 1988 г.). «Характеристики рецептуры линейных алкилбензолсульфонатов с высоким и низким содержанием 2-фенила в жидких моющих средствах». Журнал Американского общества нефтехимиков . 65 (3): 398–404. дои : 10.1007/BF02663085 . S2CID 93127857 .
- ^ Суини, Вашингтон; Олсон, AC (декабрь 1964 г.). «Эффективность алкилбензолсульфонатов с прямой цепью (LAS) в моющих средствах для тяжелых условий эксплуатации». Журнал Американского общества нефтехимиков . 41 (12): 815–822. дои : 10.1007/BF02663964 . S2CID 98586085 .
- ^ Фарн, Ричард Дж. (2006). Химия и технология поверхностно-активных веществ . Оксфорд: Паб Блэквелл. п. 96 . ISBN 978-14051-2696-0 .
- ^ Jump up to: а б Дженсен, Джон (февраль 1999 г.). «Судьба и влияние линейных алкилбензолсульфонатов (LAS) на земную среду». Наука об общей окружающей среде . 226 (2–3): 93–111. Бибкод : 1999ScTEn.226...93J . дои : 10.1016/S0048-9697(98)00395-7 . ПМИД 10085562 .
- ^ Маккей, Дональд; Ди Гуардо, Антонио; Патерсон, Салли; Кичи, Габриэль; Коуэн, Кристина Э.; Кейн, Дэвид М. (сентябрь 1996 г.). «Оценка химической судьбы в окружающей среде с использованием оценочных моделей регионального и местного масштаба: иллюстративное применение к хлорбензолу и линейным алкилбензолсульфонатам». Экологическая токсикология и химия . 15 (9): 1638–1648. дои : 10.1002/etc.5620150930 .