雙氧水的工業制法
作者:化工綜合網發布時間:2024-07-28分類:催化劑及助劑瀏覽:33
一、雙氧水的工業制法
工業制法
堿性過氧化氫制法:生產堿性過氧化氫用含醌空氣電極,其特征在于每對電極由陽極板、塑料網、陽離子隔膜和含醌空氣陰極組成,在電極工作區的上、下端設有進入流體的分配室和排出流體的收集室,在流體進口處設有節流孔,多組元電極采用有限制的偶極串聯接法,加長陽極循環堿水進、出口用的塑料軟管后再接至集液總管,多組元電極組由單元極板組裝。
磷酸中和法:其特征在于,用下列步驟從過氧化鈉水溶液制備:
⑴用磷酸或磷酸二氫鈉NaH2PO4將氫氧化鈉溶液中和至pH8.0~8.7,使生成NaH2PO4和H2O2的水溶液。
⑵使所說的Na2HPO4和H2O2水溶液冷卻到+5~-5℃,從而使絕大部分NaH2PO4以NaH2PO4·110H2O水合物形式析出。
⑶在離心分離器中對含有NaH2PO4 ·10H2O水合物和過氧化氫水溶液混合物進行分離,從而使NaH2PO4 ·110H2O結晶從含少量NaH2PO4和過氧化氫水溶液中分離出來。
⑷將所說的含少量NaH2PO4和過氧化氫水溶液在蒸發器中蒸發,得到含H2O2和H2O的蒸汽,而含過氧化氫的NaH2PO4的濃鹽溶液從底部流出并返回中和槽。
⑸將所說的含H2O2和H2O的蒸汽在分餾塔中進行減壓分餾,得到約30%H2O2產品。
電解硫酸法:用電解60%的硫酸,得到過二硫酸,再經水解可得濃度為95%的雙氧水。
2-乙基蒽醌法:工業規?;a主要方法是2-乙基蒽醌(EAQ)法。2-乙基蒽醌在一定溫度壓力在催化劑作用下和氫氣反應生成2-乙基氫蒽醌,2-乙基氫蒽醌在一定溫度壓力下與氧發生氧化還原反應,2-乙基氫蒽醌還原生成2-乙基蒽醌同時生成過氧化氫,再經過萃取獲得過氧化氫水溶液,最后經過重芳烴凈化得到合格的過氧化氫水溶液,俗稱雙氧水,此工藝大多用來制備27.5%的雙氧水,濃度較高的過氧化氫水溶液(如35%、50%的雙氧水)則可以通過蒸餾得到。
過氧化氫化學式為H2O2,純過氧化氫是淡藍色的黏稠液體,可任意比例與水混合,是一種強氧化劑,水溶液俗稱雙氧水,為無色透明液體。其水溶液適用于醫用傷口消毒及環境消毒和食品消毒。在一般情況下會分解成水和氧氣,但分解速度極其慢,加快其反應速度的辦法是加入催化劑——二氧化錳等或用短波射線照射。
二、工業上如何制過氧化氫?
1、用金屬鈉在空氣中燃燒后的產物加入到冰水中,再減壓蒸餾即可。
2、電解法,電解冷的飽和KHSO4溶液,再減壓蒸餾即可。
通常得到的雙氧水濃度只有30%~50%
3、蒽醌法制備,以烷基蒽醌為媒介物,反復氧化還原制得。
三、工業上如何制取過氧化氫
①電解硫酸氫銨飽和溶液:
2NH4HSO4 == (NH4)2S2O8(過二硫酸銨) + H2 (電解)
過二硫酸銨水解:
(NH4)2S2O8 + 2H2SO4 == H2S2O8 + 2NH4HSO4
H2S2O8 + H2O == H2SO5 + H2SO4
H2SO5 + H2O == H2SO4 + H2O2
該法已不常用。
②乙基蒽醌法:
2-乙基蒽醌 + H2 == 2-乙基-9,10-蒽二酚(鈀催化)
2-乙基-9,10-蒽二酚 + O2 == 2-乙基蒽醌 + H2O2
總反應:H2 + O2 == H2O2 (2-乙基蒽醌、鈀催化)
該法是1945年后發展起來的,是主要方法。
四、為啥雙氧水比過氧化鈉便宜
制備難度不同,過氧化氫(雙氧水)的難度遠低于過氧化鈉。
1.堿性過氧化氫制法:生產堿性過氧化氫用含醌空氣電極,其特征在于每對電極由陽極板、塑料網、陽離子隔膜和含醌空氣陰極組成,在電極工作區的上、下端設有進入流體的分配室和排出流體的收集室,在流體進口處設有節流孔,多組元電極采用有限制的偶極串聯接法,加長陽極循環堿水進、出口用的塑料軟管后再接至集液總管,多組元電極組由單元極板組裝。[4]
磷酸中和法:其特征在于,用下列步驟從過氧化鈉水溶液制備:
⑴用磷酸或磷酸二氫鈉NaH2PO4將過氧化鈉水溶液中和至pH9.0~9.7,使生成Na2HPO4和H2O2的水溶液。
⑵使所說的Na2HPO4和H2O2水溶液冷卻到+5~-5℃,從而使絕大部分Na2HPO4以Na2HPO4·10H2O水合物形式析出。
⑶在離心分離器中對含有Na2HPO4 ·10H2O水合物和過氧化氫水溶液混合物進行分離,從而使Na2HPO4 ·10H2O結晶從含少量Na2HPO4和過氧化氫水溶液中分離出來。
⑷將所說的含少量Na2HPO4和過氧化氫水溶液在蒸發器中蒸發,得到含H2O2和H2O的蒸汽,而含過氧化氫的Na2HPO4的濃鹽溶液從底部流出并返回中和槽。
⑸將所說的含H2O2和H2O的蒸汽在分餾塔中進行減壓分餾,得到約30%H2O2產品。[4]
電解硫酸法:用電解60%的硫酸,得到過二硫酸,再經水解可得濃度為95%的雙氧水。[4]
2-乙基蒽醌法:工業規?;a主要方法是2-乙基蒽醌(EAQ)法。2-乙基蒽醌在一定溫度壓力在催化劑作用下和氫氣反應生成2-乙基氫蒽醌,2-乙基氫蒽醌在一定溫度壓力下與氧發生氧化還原反應,2-乙基氫蒽醌還原生成2-乙基蒽醌同時生成過氧化氫,再經過萃取獲得過氧化氫水溶液,最后經過重芳烴凈化得到合格的過氧化氫水溶液,俗稱雙氧水,此工藝大多用來制備27.5%的雙氧水,濃度較高的過氧化氫水溶液(如35%、50%的雙氧水)則可以通過蒸餾得到。
2.工業上制備過氧化鈉的方法是將鈉加熱至熔化,通入一定量的除去二氧化碳的干燥空氣,維持溫度在453-473K之間,鈉即被氧化為氧化鈉,進而增加空氣流量并迅速提高溫度至573-673K,即可制得過氧化鈉。
其化學反應方程式為:
4Na+O2= 2Na2O
2Na2O+O2= 2Na2O2
方法二
純凈的Na2O2·8H2O是用飽和NaOH(純級)溶液與42%H2O2混合制得:
2NaOH+H2O2→Na2O2+2H2O(0℃)
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