双氧水学名过氧化氢,分子式H2O2,分子量34.016。它是一种弱酸性的无色无嗅透明液体,可与水互溶,形成不同浓度的双氧水溶液。
双氧水的化学性质活泼,是一种强氧化剂,可与各类还原性物质发生反应,是制备无机过氧化物、有机过氧化物的原料。由于H2O2应用过程中仅产生水及活性氧,具有可贵的无二次污染的特点,被称为绿色化学品,在纺织、造纸、化工、轻工、医药、电子、食品、环保等领域应用广泛。随着环保要求的提高,其应用范围及需求量日益扩大,并在一些应用中逐步取代对环境有严重污染的化学品。
2 、生产工艺
据报道,生产双氧水的工艺方法有十多种,但目前能工业化实践的方法仅有电解法、异丙醇自动氧化法、蒽醌法、氧阴极还原法、氢氧直接合成法等。
电解法——20世纪前半期双氧水的主要生产方法。电解法又可分为过硫酸法、过硫酸钾法和过硫酸铵法3种。
异丙醇法——异丙醇空气氧化联产双氧水和丙酮,有液相和气相两种工艺,不需任何催化剂。由于联产的丙酮的销售市场问题和消耗异丙醇,故在整体上缺乏竞争力,开发受到限制。
氧阴极还原法——此工艺是在含强碱性电解液的电解槽中使氧在阴极还原成羟基离子(HO2-),后者于回收装置中转变成10%~30%的双氧水水溶液。优点是生产装置费用低,产品成本低,缺点是产品为含碱的双氧水水溶液,浓度偏低。
氢氧直接化合法——其工艺特点是采用几乎不含有机溶剂的水作反应介质,采用活性炭为载体的Pt-Pd催化剂,水介质中含有溴化物作助催化剂,反应温度为0~25℃,压力为2.9~17.3MPa,反应产物中双氧水质量分数可达13%~25%,反应可以连续进行。优点是不需蒽醌法所用的许多设备和原料,其装置费用仅为蒽醌法的一半,产品成本也较低。但危险程度高,目前正处小型工业化试验,不具备大规模生产条件。
蒽醌法——蒽醌法是目前世界生产双氧水主要的方法。其工艺为烷基蒽醌与有机溶剂配制成工作溶液,在压力为0.30 MPa,温度50~65℃、有催化剂存在的条件下,通入氢气进行氢化,再在40-50℃下与空气(或氧气)进行氧化反应,经萃取净化、再生、精制与浓缩制得质量分数为27.5%~70%的双氧水水溶液产品。蒽醌法技术先进,自动化控制程度高,产品成本和能耗较低,适合大规模生产,不足之处是生产工艺比较复杂。
在钯触媒存在下,氢气与溶于工作液中的2-乙基蒽醌反应,生成2-乙基氢蒽醌。在氧化中,2-乙基氢蒽醌与空气中氧反应,生成双氧水,同时氢蒽醌又恢复为2-乙基蒽醌。用纯水将生成的双氧水从工作液中萃取出来,得到一定浓度的萃取液,经过净化,就得到浓度为35%的双氧水,萃取出双氧水工作液经干燥再生处理后返回氢化循环使用。
生产工艺过程中,在线过氧化氢浓度在线分析仪--MPR E-Scan。