[发明专利]一种高效制备过氧化氢消毒液的方法

说明书

本发明涉及一种高效制备过氧化氢消毒液的方法。该方法包括如下步骤：利用堆叠式三室电合成反应器进行电解得到；其中堆叠式三室电合成反应器包括依次排列的阳极室、阴极室和空气室，及由阳极和阴极组成的电极对；阳极液和阳极置于阳极室内，阳极液为硫酸盐溶液，浓度为0.01～1.0mol/L，pH为0.1～7.0；阴极液和阴极置于阴极室内，阴极液为硫酸盐溶液、乙酸盐溶液、碳酸氢盐溶液或磷酸盐溶液中的一种或几种，浓度为0.05～0.50mol/L；电解的电流密度为10～100mA/cm²。该方法利用堆叠式三室电合成反应器进行电解，通过优化阳极液组成、阴极液组成和电流密度，可在较短时间内得到3％的过氧化氢消毒溶液。

技术领域

本发明属于电化学领域，具体涉及一种高效制备过氧化氢消毒液的方法。

背景技术

2020年新冠冠状病毒肺炎疫情爆发，大规模的环境消杀以及家庭消毒让消毒产品严重供不应求，市场缺口巨大。目前常用的消毒液有84消毒液、过氧化物类消毒液、来苏水等。其中84消毒液是5.5％～6.5％的次氯酸钠溶液，具有较强烈的刺激性气味，会灼伤呼吸道黏膜，部分人群特别是老人应慎用。来苏水为甲酚的肥皂溶液，对皮肤有一定的刺激和腐蚀作用，而且甲酚有毒，使用时需要注意安全。过氧化物类消毒剂主要包括过氧化氢和过氧乙酸，其中过氧化氢溶液无臭，遇氧化物或还原物即迅速分解，生成水和氧气，对肠道性致病菌、化脓性球菌、病毒等均有效。按照《过氧化物类消毒剂卫生标准》(GB26371-2010)，3.0％的过氧化氢溶液可用于“一般物体表面”、“空气消毒”、“食品用工具、设备消毒”、“皮肤伤口冲洗消毒”等。

随着我国人民生活水平的提高，对绿色、健康、安全的意识也越来越高，家用杀菌、除臭剂的使用也越来越多，过氧化氢消毒液不仅能够杀菌消毒，而且无异味、不易残留(分解产物是水和氧气)，便携式小型化的过氧化氢消毒液发生器的研发，对于家庭的果蔬、碗柜、衣物等的杀菌、消毒、除异味等均有应用空间。过氧化氢作为一种环境友好型的氧化剂，其氧化或者消毒之后并无有毒副产物的产生。在医用消毒领域内所需的过氧化氢溶液浓度为3％(30g/L)，可高效杀灭环境中的病原体微生物，阻断病原体的空气传播途径。在自来水的消毒领域，过氧化氢可协同氯消毒剂对水厂出水进行消毒，可在一定程度上减少氯消毒剂的用量，同时也能够很好地减少出水中的消毒副产物总量以及保证水质的健康达标。此外，过氧化氢可协同Fe²⁺发生芬顿反应，是一种最常见的高级氧化技术，可用于对常见的难降解有机物如药品及个人护理品进行完全的氧化分解，防止其对水环境及个人健康造成的污染风险。

目前过氧化氢主要通过蒽醌法生产(例如CN101037190)，该法属于化学法合成法，虽然蒽醌法效率高，易于规模化，但无法现场制备，而且蒽醌法生产出的高浓度过氧化氢(30％)具有强烈的腐蚀性和不稳定性，在储存、运输和使用过程中存在着爆炸的危险性。

电合成法通过以水和氧气为原料，为应用行业提供了更安全、可靠、方便的过氧化氢来源。氧还原阴极电合成法指的主要是氧气在电极的阴极催化下被还原成过氧化氢的反应，目前多通过气体扩散阴极的形式使氧气在三相条件下被催化还原转化为过氧化氢。电合成法操作简单，但由于副反应多、电流效率低等原因无法实现高浓度过氧化氢溶液(3％)的生产。

因此研发出一种安全高效过氧化氢消毒液(3％)的电合成方法，有助于现场快速制备消毒剂，可用于致病菌及病毒的消杀，实现对个人健康卫生的有效防护；也可用于对难降解有机物的去除分解，实现对环境风险的安全防控。

发明内容

本发明的目的在于克服阴极电合成法中过氧化氢产物浓度低、产率慢的缺陷或不足，提供一种高效制备过氧化氢消毒液的方法。本发明提供的方法，利用堆叠式三室电合成反应器进行电合成，通过优化阳极液组成、阴极液组成和电流密度，可在短时间内现场制备得到3％的过氧化氢消毒溶液。

为了实现上述发明的目的，本发明采用如下技术方案：