一种基于钡循环的过氧化氢制备方法技术

本发明专利技术涉及一种新型的双氧水制备方法，至少包括以下步骤：将钡基氧载体与含有二氧化碳气体的水溶液混合，反应，得到含有过氧化氢的水溶液和碳酸盐沉淀；碳酸盐沉淀焙烧，得到所述钡基氧载体

【技术实现步骤摘要】
一种基于钡循环的过氧化氢制备方法


[0001]本专利技术涉及双氧水制备领域，具体地涉及一种基于钡循环的过氧化氢制备方法
。

技术介绍

[0002]双氧水是过氧化氢
(
分子式
H2O2)
的水溶液
。
由于其中
H2O2分子含有不稳定的过氧键，在参与反应时易断裂并被还原为氧气或水，因而表现出很强的氧化性
。
此外，该化合物只含有
H
和
O
两种元素，在参与各类反应时，产物一般以水或氧气的形式存在
。
现如今，双氧水由于其强氧化性等特性，已被广泛的应用于造纸
、
冶金
、
环境治理
、
纺织
、
食品加工
、
医药
、
电子工业及化工等众多领域
。
[0003]双氧水的制备方法主要有电解法
、
异丙醇氧化法和蒽醌法
。
其中电解法是最早实现工业化的方法，其所得产品质量好，杂质含量低，利于进一步浓缩，但总体生产规模有限，产量的提升只能靠增加电解槽数量实现，生产成本高
。
异丙醇氧化法是由美国
Shell
公司最早开始使用，该反应优点是不需催化剂，使用空气或氧气直接氧化异丙醇，同时联产过氧化氢和丙酮，工艺流程相对简单，但缺点同样明显，其工艺成本强烈依赖于异丙醇及丙酮的市场价格和需求量
。
现如今，蒽醌法是应用最为广泛的双氧水制备方法，该法制备的双氧水市场规模占到
95
％以上
。
蒽醌法主要分为四个反应过程：蒽醌加氢
、
氢化蒽醌氧化
、
双氧水萃取
、
工作液纯化和循环，该方法具有反应条件温和
、
单程收率高
、
氢气和氧气不直接接触，反应安全性高等优势
。
但是受限于工艺的特点，其中的烷基蒽醌和有机工作液循环重复使用前需进行复杂的提纯，设备投资大，能耗高，且所得双氧水中含有大量有机物，需再次提纯，进一步增加了生产成本，因此，该方法只有大规模使用时才具有一定经济优势
。
此外，该工业过程所用的原料氢气和蒽醌均是易燃易爆物料，存在巨大的安全隐患，同时，该工艺会产生重芳烃
、
磷酸三辛酯等易燃有毒物质以及二噁英
、
三氯甲烷等致癌物质，随着环保
、
安全等要求的提高，蒽醌法的经济效益也在逐渐降低，因此，亟需开发新型
、
高效
、
节能的双氧水制备工艺
。
[0004]早在
20
世纪初，已经有学者提出基于金属过氧化物的
(Na2O2、BaO2等
)
双氧水制备方法
(J.Am.Chem.Soc.,1926,48,3019
‑
3021)
，其原理是利用金属过氧化物与强酸
(
硫酸和硝酸
)
发生反应产生过氧化氢，与此同时生成金属硝酸盐或硫酸盐，虽然反应简单，但由于该过程存在原料成本高
、
设备耐腐蚀性要求高
、
后续分离困难及副产物
(
金属硝酸盐
、
硫酸盐
)
难循环利用等问题，使其难以实现工业应用
。
目前，针对双氧水的高效合成已开展了大量研究，学者相继提出了多种绿色合成工艺，包括光催化法
、
氢氧直接合成法
、
氧阴极还原法
、
等离子体法等，但这些技术仍处于基础研究阶段，生产效率低
、
产物中过氧化氢浓度低等诸多关键科学问题仍有待解决
。

技术实现思路

[0005]为了克服现有技术中的问题，本专利技术的目的是提供一种基于钡循环的新型双氧水制备方法，该方法简单易行，适于大规模生产
。
[0006]根据本申请的一个方面，提供一种基于钡循环的过氧化氢制备方法，至少包括以下步骤：
[0007](1)
将钡基氧载体与含有二氧化碳气体的水溶液混合，反应，得到含有过氧化氢的水溶液和碳酸盐沉淀；
[0008](2)
将
(1)
中得到的所述碳酸盐沉淀焙烧，得到所述钡基氧载体
。
[0009]所述钡基氧载体选自过氧化钡；
[0010]可选地，所述钡基氧载体还包括过氧化钡
、
过氧化钙
、
氧化钙或氧化镁中的至少一种
。
[0011]所述含有二氧化碳气体的水溶液中，所述二氧化碳的质量浓度为
0.1
～7％
。
[0012]所述含有二氧化碳气体的水溶液中二氧化碳的物质的量为所述钡基氧载体的物质的量的
50
％～
100
％
。
[0013]即水溶液中
CO2的总物质的量不高于钡基氧载体的物质的量，确保全部生成碳酸盐沉淀，不产生可溶性盐，避免污染双氧水
。
[0014]所述二氧化碳选自纯二氧化碳
、
含有二氧化碳的工业废气
、
含有二氧化碳的沼气或含有二氧化碳的填埋气中的至少一种
。
[0015]所述反应的温度为
10
～
50℃
；
[0016]所述反应的时间为5～
240min
；
[0017]所述焙烧依次包括高温焙烧和再生焙烧
。
[0018]所述高温焙烧的温度为
800
～
1300℃
；
[0019]所述高温焙烧的时间为1～
12h
；
[0020]所述的高温焙烧分为真空焙烧和辅助焙烧；
[0021]所述辅助焙烧中包括辅助组分；
[0022]所述辅助组分选自焦炭或甲烷；
[0023]所述真空焙烧的环境压力为
0.001
～
0.1mbar
；
[0024]所述辅助焙烧的环境压力为
0.1mbar
～
1bar。
[0025]所述再生焙烧的温度为
500
～
700℃
；
[0026]所述再生焙烧的时间为1～
15h
；
[0027]所述再生焙烧的气氛为氧化性气氛；
[0028]所述氧化性气氛中含有体积浓度为
20
％～
100
％的氧气；
[0029]所述再生焙烧的压力为
0.1
～
10MPa
；
[0030]可选地，所述再生焙烧的压力为2～
4MPa。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于钡循环的过氧化氢制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)
将钡基氧载体与含有二氧化碳气体的水溶液混合，反应，得到含有过氧化氢的水溶液和碳酸盐沉淀；
(2)
将
(1)
中得到的所述碳酸盐沉淀经过再生，得到所述钡基氧载体
。2.
根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述钡基氧载体选自过氧化钡；优选地，所述钡基氧载体还包括过氧化钡
、
过氧化钙
、
氧化钙或氧化镁中的至少一种
。3.
根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述含有二氧化碳气体的水溶液中，所述二氧化碳的质量浓度为
0.1
～7％；优选地，所述含有二氧化碳气体的水溶液中二氧化碳的物质的量为所述钡基氧载体的物质的量的
50
％～
100
％
。4.
根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述二氧化碳气体选自纯二氧化碳
、
含有二氧化碳的工业废气
、
含有二氧化碳的沼气或含有二氧化碳的填埋气中的至少一种
。5.
根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述反应的温度为
10
～
50℃
；所述的反应时间为5～
...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄传德，王晓东，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：