过氧化氢的制备方法

[db:作者] / 2023-01-12 00:00

过氧化氢

[别名]双氧水。

[物化性质]无色透明液体，密度为1.442g/cm3。熔点-0.41℃，沸点150.2℃。溶于水、醇、醚等溶剂。在酸性条件下较稳定，有一定的腐蚀性；在碱性或过氧化酶、过氧化氢酶存在时则易分解成水和氧气，为防止其分解可使用稳定剂。常用的稳定剂有磷酸、焦磷酸钠、六偏磷酸钠、苯甲酸等，其中磷酸盐添加量为1%～2%。

[制备方法]目前工业上制备过氧化氢的方法主要有蒽醌法和氢氧直接化合法，国外绝大部分采用蒽醌法及其改进工艺。

(1)蒽醌法

蒽醌法是以烷基蒽醌和有机溶剂为工作液，并在催化剂存在下，加氢合成蔥氢醌，在纯氧或空气下氧化得到过氧化氢。反应式如下:

典型的生产流程如图7-6所示。

图7-6 蔥醌法制备过氧化氢生产流程

蔥醌法工艺已趋成熟，但优化的空间还非常大，各有关厂商和学者对工艺的个别技术环节进行研究改进。Kemira在专利中，用粉末钯/载体催化剂进行蔥醌悬浮氢化时，借助电磁辐射(微波)加热，提高氢化效率和减少催化剂用量。产生微波能的常用设备为磁控管和速调管，根据不同反应规模，可选用不同的功率。实例中对比了常规加热和微波加热的氢化结果，结果表明，即使减少大量催化剂用量，微波加热的氢化效率仍明显高于水浴加热的氢化效率。

(2)氢氧直接化合法

虽然目前大部分厂商都采用蒽醌法，但该法也存在步骤多、需提纯而且使用大量溶液等不足，基于此国内外加大投入开发新型工艺，以此来降低成本，精简工艺步骤。氢氧直接化合法制备过氧化氢也成了近几年来国内外研究的热点，有关公司和高校对其进行了开发研究，并申请了许多专利。Harold A.Huckins在专利采用管式反应器连续制备较高浓度的H2O2，将H2、O2分别由不同位置喷入充满并流动于反应管内的液体介质中，从而快速流动的液流中形成许多分散的气泡，且被液相包围着，当H2、O2反应时，需足够的液体冷却反应物，防止爆炸。反应产物中H2O2的质量分数约为6%。

Le-Khac在载体中加入一种硫醇盐阻止贵金属的反应，以此来提高过氧化氢的产量。专利中采用铂、钯等贵金属或其化合物为催化剂，以氧化铝/二氧化硅为载体，硫醇或硫酸盐固定在载体上，乙醇、乙醚等作为溶剂。用此催化剂在连续反应器中合成过氧化氢。

(3)电解法

电解法一般在强酸或强碱条件下进行，所制备的过氧化氢需纯化才能用于水的深度处理，生产过程可能带来一定程度的污染。华南理工大学徐科锋等以IrO2·RuO2涂层钛电极(Ir2Ru/Ti)为阳极，将其与活性炭纤维布(ACFC)阴极一起构成电解池来制备过氧化氢，当溶液为中性、不外加化学试剂、空气流量为80mL/min、工作电压为20V、电解反应90min时，生成的过氧化氢浓度达8118×10-4 mol/L。

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