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双氧水 编辑
双氧水,过氧化氢水溶液(无色、无味、透明)的俗称,作为强氧化剂和消毒剂广泛用于杀菌消毒、污水处理、染织、漂白等领域 ;使用浓度通常介于3%~30%(质量分数),在较低浓度下能迅速分解产生氧气;其中,用于医疗消毒的常用浓度为3%~5%,浓度越高,氧化性越强。
根据《危险化学品目录(2015版)》,浓度在6%以上的双氧水为危险化学品(易爆)并受到管制,需谨慎储存和使用 。
目前,双氧水的工业生产方法主要为蒽醌法,此外还有电解法、异丙醇氧化法、氧阴极电解还原法、氢氧直接合成法。
中文名:双氧水
外文名:hydrogen peroxide solution
化学式:H2O2
外观:无色、有轻微刺激性气味的透明液体
应用:医疗消毒、氧气制备、强氧化剂、染织漂白
本质:过氧化氢水溶液
物理性质
双氧水为过氧化氢的水溶液,无色、有轻刺激性气味且透明的液体。
化学性质
双氧水(常以H2O2(aq.)符号表示)具有强氧化性、漂白性、弱还原性、弱酸性、不稳定性等特点。
不稳定性
浓度高于65 wt%的双氧水与某些有机物接触易发生爆炸 ,的H2O2在光照、加热、某些金属盐(如氯化铁FeCl3)或金属氧化物(如二氧化锰MnO2)存在的条件下极易分解并放出热量。因此,储存双氧水的玻璃容器多为棕色瓶。
强氧化性
在酸性环境下(常以硫酸H2SO4、盐酸HCl酸化)过氧化氢的氧化性较碱性环境更为突出,可作为强氧化剂与还原剂反应,过氧键的氧原子得到电子被还原为更稳定的-2价氧(H2O),以常见的还原剂氯化亚铁(FeCl2)为例。
H2O2%20+%202FeCl2%20+%202HCl%20→%202FeCl3%20+%202H2O
弱还原性
过氧化氢在特定情况下与更强的氧化剂接触时会呈现还原性(被氧化为O2),以高锰酸钾(KMnO4)为例。
2KMnO4%20+%205H2O2%20+%203H2SO4%20→%202MnSO4%20+%20K2SO4%20+%205O2↑+8H2O
弱酸性
过氧化氢为二元弱酸,在水溶液中分两步解离%20,因此,双氧水呈弱酸性。
实验室制取氧气装置图(向上排空气法)
实验室制取氧气装置图(排水集气法)
医疗消毒
鉴于双氧水具有刺激小(相较于酒精)、高效、速效、无毒的特点,3 %浓度的过氧化氢溶液可作为氧化性消毒剂,遇有机物可在过氧化氢酶的作用下分解产生氧气,从而起到杀菌、除臭、去污、止血的作用,它还可破坏破伤风杆菌滋生的厌氧环境,进而预防破伤风病症的产生 ,亦可适用于外耳道炎、扁桃体炎、急诊创伤清创术等的消炎或清洁。
染织漂白
具备(氧化机理)漂白性的双氧水可作为漂白剂使用,例如可用于某些久置家具的翻新。某些油漆的颜料包含碱式碳酸铅,分子式为2PbCO3×Pb(OH)2,长时间与空气接触会与其中的硫化氢(H2S)发生化学反应,从而产生硫化铅(PbS)黑色沉淀附着在家具表面,呈现出色泽暗淡的视觉效果 。
倘若以一定浓度的双氧水擦洗,可使家具恢复本色。原理是,-2价态的硫具有较强的还原性,与H2O2可发生氧化还原反应,从而除去硫化物沉淀。
4H2O2 + PbS → PbSO4 + 4H2O
氧气制取
得益于双氧水易分解(不稳定)的特点,在实验室可通过添加二氧化锰(MnO2)催化剂至过氧化氢溶液中制取氧气。其中,氧气难溶于水且密度比空气大,可用排水集气法或向上排空气法收集。
双氧水的有多种工业生产方法,如电解过硫酸铵((NH4)2S2O8)法、异丙醇(CH3-CH-OH-CH3)氧化法、氧阴极电解还原法、氢氧直接合成法、以及目前应用最广的蒽醌法,其占据了全球九成以上的产量,国内产量占比甚至达到98% 。
双氧水生产流程包含蒽醌氢化和蒽氢醌氧化等反应工序,以及通过纯水萃取分离过氧化氢等的分离工序。
蒽醌法生产双氧水工艺流程图
蒽醌氢化的反应方程式
其中,EAQ、EAQH2、H4EAQH2、H4EAQ分别为2-乙基蒽醌、2-乙基蒽氢醌、四氢-2-乙基蒽氢醌、四氢-2-乙基蒽醌。
对于副反应,H4EAQ的氢解还会生成四氢-2-乙基羟基蒽酮(H4EANOH)、四氢-2-乙基蒽酮(H4EAN);蒽氢醌氧化时还会生成四氢-2-乙基蒽酮环氧化物(EPOXH4EAQ)以及六氢-2-乙基蒽酮环氧化物(EPOXH6EAQ)。
GB/T 1616-2014(代替GB 1616-2003) 工业过氧化氢;
GB 22216-2008 食品添加剂 过氧化氢;
GB/T 6684-2002 化学试剂 30%过氧化氢;
HG/T 5553-2019 造纸工业用二氧化钛、土壤修复用过氧化氢、高纯氯化锶和高纯工业品硝酸。
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