一種過氧化氫的制備方法

本發(fā)明涉及化合物制備，尤其涉及一種過氧化氫的制備方法。

背景技術(shù)：

1、過氧化氫(h2o2)又稱雙氧水，是一種有價值的化學(xué)品，在臨床、日常消毒、有機(jī)合成、環(huán)境等領(lǐng)域具有重要意義。

2、然而，工業(yè)上過氧化氫的生產(chǎn)采用的是成熟的蒽醌氧化工藝，這并不是一種理想且環(huán)保的方法，它涉及昂貴的鈀加氫催化劑，并且低效的蒽醌氧化會產(chǎn)生大量有機(jī)廢物?；蛘?，由氫氣和氧氣直接生成過氧化氫，該方法需要貴重金屬和高壓環(huán)境，存在氫氣爆炸的危險，不利于擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。目前，依靠聚四氟乙烯(ptfe)顆粒和去離子水之間的接觸電催化能夠生產(chǎn)過氧化氫，為過氧化氫的綠色、安全生產(chǎn)工藝的開發(fā)帶來了可能，但該方法存生產(chǎn)效率低的問題，限制了過氧化氫的大規(guī)模生產(chǎn)。所以，目前過氧化氫的大規(guī)模生產(chǎn)存在成本高、環(huán)境污染大、危險性高或生產(chǎn)效率低等問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、(一)要解決的技術(shù)問題

2、鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點、不足，本發(fā)明提供一種過氧化氫的制備方法，其解決了現(xiàn)有過氧化氫大規(guī)模生產(chǎn)技術(shù)存在成本高、環(huán)境污染大、危險性高或生產(chǎn)效率低等技術(shù)問題。

3、(二)技術(shù)方案

4、為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的主要技術(shù)方案包括：

5、第一方面，本發(fā)明實施例提供一種過氧化氫的制備方法，包括以下步驟：s1、氟碳聚合物顆粒的預(yù)處理：干燥氟碳聚合物顆粒；s2、氟碳聚合物的改性：將s1中干燥后的氟碳聚合物顆粒同時進(jìn)行研磨和空氣等離子體表面改性，制得改性氟碳聚合物；s3、反應(yīng)生成過氧化氫：在空氣/氧氣氛圍中，將改性氟碳聚合物與水混合，施加振動反應(yīng)生成過氧化氫。

6、其中，在氟碳聚合物的改性之前，對氟碳聚合物顆粒進(jìn)行干燥處理，干燥處理至質(zhì)量恒重，避免水分降低氟碳聚合物表面活性，以確保后續(xù)等離子體表面改性處理的效果。

7、作為本發(fā)明的一個較佳實施例，所述的過氧化氫的制備方法，s1中，氟碳聚合物顆粒的粒徑為0.1-25μm。

8、作為本發(fā)明的一個較佳實施例，所述的過氧化氫的制備方法，s2中，研磨過程中為球磨，其中，氟碳聚合物顆粒和磨珠的質(zhì)量比例為1:5-10，磨珠的粒徑為0.5-1mm；球磨時間為5-30min，球磨轉(zhuǎn)速500-1500rpm。

9、作為本發(fā)明的一個較佳實施例，所述的過氧化氫的制備方法，s2中，球磨時間為5-10min，轉(zhuǎn)速900-1000rpm。

10、作為本發(fā)明的一個較佳實施例，所述的過氧化氫的制備方法，s2中，空氣等離子體表面改性中采用等離子體電源放電，放電頻率為27.0-29.0khz，放電功率為40-50w。

11、作為本發(fā)明的一個較佳實施例，所述的過氧化氫的制備方法，s2中，等離子體電源的放電頻率為27.0khz，放電功率為40w。

12、作為本發(fā)明的一個較佳實施例，所述的過氧化氫的制備方法，s3中，振動反應(yīng)采用超聲振動，超聲頻率為40-50khz，超聲時間30-35min。

13、作為本發(fā)明的一個較佳實施例，所述的過氧化氫的制備方法，s3中，改性氟碳聚合物與水的質(zhì)量比為1-1.5:400-450。

14、作為本發(fā)明的一個較佳實施例，所述的過氧化氫的制備方法，s1中，預(yù)處理的過程中為將氟碳聚合物顆粒于50-60℃下干燥處理2-3h。

15、作為本發(fā)明的一個較佳實施例，所述的過氧化氫的制備方法，氟碳聚合物為聚四氟乙烯、全氟乙烯丙烯共聚物、聚偏二氟乙烯、全氟烷氧基樹脂和聚氟乙烯中的一種或兩種以上的組合。

16、(三)有益效果

17、本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的一種過氧化氫的制備方法，在氟碳聚合物進(jìn)行接觸式電催化反應(yīng)之前，通過對氟碳聚合物顆粒同時進(jìn)行研磨和空氣等離子體表面改性，氟碳聚合物顆粒在短時間內(nèi)同時受到機(jī)械應(yīng)力和電處理產(chǎn)生的熱應(yīng)力轟擊作用，使得改性氟碳聚合物表面形貌發(fā)生改變，比表面積增大，能夠顯著加快氟碳聚合物顆粒與去離子水及氧氣界面物理接觸過程中的電子轉(zhuǎn)移效率，高效誘導(dǎo)產(chǎn)生反應(yīng)性自由基(·oh和·o2-)，這些自由基進(jìn)一步反應(yīng)生成過氧化氫。同時，改性的氟碳聚合物顆?？梢苑磸?fù)使用。相對于現(xiàn)有技術(shù)而言，本發(fā)明可以提高過氧化氫的生產(chǎn)效率，同時具有生產(chǎn)成本低、環(huán)境友好以及生產(chǎn)過程安全可控的優(yōu)勢，具有非常好的應(yīng)用前景。

18、氟碳聚合物顆粒的粒徑為0.1-25μm，改性處理之后更利于電子的轉(zhuǎn)移和聚集，提高了氟碳聚合物顆粒的催化活性，有助于提高過氧化氫的生產(chǎn)效率。

19、在氟碳聚合物顆粒球磨的過程中，氟碳聚合物顆粒和磨珠的質(zhì)量比例為1:5-10，磨珠的粒徑為0.5-1mm，球磨時間為5-30min，轉(zhuǎn)速500-1500rpm，使得研磨充分且均勻，有效避免了過度研磨導(dǎo)致的顆粒結(jié)塊和高能耗。優(yōu)選的，球磨時間為5-10min，轉(zhuǎn)速900-1000rpm，在該條件下研磨效果最佳，制備出的改性氟碳聚合物顆粒參與制備過氧化氫的產(chǎn)率最高。

20、對氟碳聚合物顆粒球磨處理的同時配合等離子體電源放電處理，放電頻率27.0-29.0khz，放電功率40-50w，優(yōu)選的，放電頻率27.0khz，放電功率40w；通過等離子體電源放電引起氣體分子的電離和激發(fā)，形成等離子場，在等離子場內(nèi)，氟碳聚合物顆粒在短時間內(nèi)同時受到機(jī)械應(yīng)力和氣體放電產(chǎn)生的等離子體轟擊作用，可顯著增強(qiáng)氟碳聚合物顆粒表面的反應(yīng)活性。同時，選用以上放電頻率和放電功率，改性效果明顯且能耗較低。

21、氟碳聚合物顆粒參與的水和氧氣的超聲振動反應(yīng)中，超聲頻率為40-50khz，超聲時間30-35min，采用該超聲條件，氣-液-固三相界面反應(yīng)顯著，制備過氧化氫的效率高。改性氟碳聚合物與水的質(zhì)量比為1-1.5:400-450，該質(zhì)量配比條件下，改性氟碳聚合物在反應(yīng)過程中促進(jìn)更多電子的轉(zhuǎn)移，促進(jìn)自由基的產(chǎn)生，提高了過氧化氫的產(chǎn)率。

技術(shù)特征：

1.一種過氧化氫的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.如權(quán)利要求1所述的過氧化氫的制備方法，其特征在于，s1中，氟碳聚合物顆粒的粒徑為0.1-25μm。

3.如權(quán)利要求2所述的過氧化氫的制備方法，其特征在于，s2中，研磨過程中為球磨，其中，氟碳聚合物顆粒和磨珠的質(zhì)量比例為1:5-10，磨珠的粒徑為0.5-1mm；

4.如權(quán)利要求3所述的過氧化氫的制備方法，其特征在于，s2中，球磨時間為5-10min，轉(zhuǎn)速900-1000rpm。

5.如權(quán)利要求1所述的過氧化氫的制備方法，其特征在于，s2中，空氣等離子體表面改性中采用等離子體電源放電，放電頻率為27.0-29.0khz，放電功率為40-50w。

6.如權(quán)利要求5所述的過氧化氫的制備方法，其特征在于，s2中，等離子體電源的放電頻率為27.0khz，放電功率為40w。

7.如權(quán)利要求1所述的過氧化氫的制備方法，其特征在于，s3中，振動反應(yīng)采用超聲振動，超聲頻率為40-50khz，超聲時間30-35min。

8.如權(quán)利要求1所述的過氧化氫的制備方法，其特征在于，s3中，改性氟碳聚合物與水的質(zhì)量比為1-1.5:400-450。

9.如權(quán)利要求1所述的過氧化氫的制備方法，其特征在于，s1中，預(yù)處理的過程中為將氟碳聚合物顆粒于50-60℃下干燥處理2-3h。

10.如權(quán)利要求1所述的過氧化氫的制備方法，其特征在于，氟碳聚合物為聚四氟乙烯、全氟乙烯丙烯共聚物、聚偏二氟乙烯、全氟烷氧基樹脂和聚氟乙烯中的一種或兩種以上的組合。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種過氧化氫的制備方法，其中，包括以下步驟：S1、氟碳聚合物顆粒的預(yù)處理：干燥氟碳聚合物顆粒；S2、氟碳聚合物的改性：將S1中干燥后的氟碳聚合物顆粒同時進(jìn)行研磨和空氣等離子體表面改性，制得改性氟碳聚合物；S3、反應(yīng)生成過氧化氫：在空氣/氧氣氛圍中，將改性氟碳聚合物與水混合，施加振動反應(yīng)生成過氧化氫。其有益效果是，本發(fā)明可以提高過氧化氫的生產(chǎn)效率，同時具有生產(chǎn)成本低、環(huán)境友好以及生產(chǎn)過程安全可控的優(yōu)勢，具有非常好的應(yīng)用前景。

技術(shù)研發(fā)人員：丁隆真,曾俊,胡清,宋羽璇
受保護(hù)的技術(shù)使用者：南方科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/31