[发明专利]碱性过氧化氢水溶液的生产方法

说明书

本发明涉及一种碱性过氧化氢水溶液的生产方法。属于电化学方法技术领域。

本世纪五十年代，蒽酯法制过氧化氢工业化之后，由于价格的下降，使过氧化氢的应用领域日益扩大，其后人们为了寻求更经济的生产方法，进行了大量的研究工作，其中最有希望投入工业应用的方法之一是氧在阴极还原的方法。该方法的优势在于：为大量需要碱性过氧化氢水溶液的企业提供了现场应用设备，工厂通过设立碱性过氧化氢水溶液发生器，取代购买商品过氧化氢，可以节约过氧化氢的浓缩费、包装费、运输费、储存损耗、流动资金的占用，显著降低过氧化氢的实际使用费。

由于氧在水中或碱水中溶液度都很小，若打算研制具有工业应用价值的过氧化氢发生器，必须寻找提高氧的传质速度和防止副反应产生的方法，以确保在提高电流密度、增加生产能力时，维持很高的电流效率。

为了解决上述技术上的关键问题，出现了很多专利技术，分属于不同种类的技术路线。

美国专利4067787提供了一种在阴极水溶液加入2，7蒽醌二磺酸钠催化剂0.44mol/l的技术。

其工作条件为：

试验电极的有效工作面积  0.36dm²，

阳极材料—白金，

阴极材料—玻璃碳，

在阳极阴极之间隔有阳离子交换膜，

阴极进入的水溶液中含NaOH 20g/l及催化剂0.44mol/l(181g/l)，

阴极进入的氧气：                8 l/h，

在阳极循环的是：                HNO₃ 0.1mol/l。

电极的工作指标是：

槽电压：                      4.2V，

电流密度：                    5A/dm²，

过氧化氢在阴极液中的浓度：    2.76g/l，

电流效率：                    93％。

其主要缺陷在于：由于在阴极水溶液中加入的催化剂浓度较高0.44mol/l，使阴极产生的过氧化氢中混有大量的催化剂，故所产生的过氧化氢无法直接在现场使用，必须经过以下除去催化剂的步骤：

1、阴极产生的过氧化氢中加入消石灰，使过氧化氢转变为CaO₂·8H₂O沉淀析出，在水溶液中所留下的NaOH和催化剂混合物，再送回阴极使用；

2、将CaO₂·8H₂O放在密闭容器中，加入CO₂使之生成CaCo₃↓+H₂O₂，然后把CaCO₃沉淀分离出去，将得到H₂O₂。

本发明人研制的中国专利87103988提供了一种“生产碱性过氧化氢用的电解装置及其制法”，该专利加入催化剂的方法是使用含醌化合物的阴极，其制法是：先把0.5％浓度的2，6蒽醌二磺酸钠水溶液(阴离子)和十二烷基二甲基苄基氯化铵(阳离子)水溶液混合；再把阴极碳毡放在该混合溶液中，经一昼夜在碳毡的孔隙中生成大量针状晶体。这种针状的催化剂和充满电子的阴极碳毡有大量的接触点，当晶体表面的酮基被还原为羟基，增加了亲水性，针晶经过逐渐溶解再吸收在碳阴极上，完成催化过程。

该专利的主要性能指标是：

单位阴极面积的生产能力  338克H₂O₂(100％)/m²·h

单位产量的直流电耗      4.55KWh/kgH₂O₂(100％)

其主要缺点是：含醌化合物的阴极使用寿命太短，经过约一个月的连续运行，针状的催化剂因逐渐溶解而耗完，必须对含醌化合物的阴极再生，其再生办法是先经水洗及离心甩干，再放在热风烘箱中干燥，然后再度进行含醌化合物处理，如此再生后的碳毡孔隙度不如新品，针状的催化剂晶体保有量大大减少，再用时寿命更短，尤其是碳毡在空气中烘干，表面容易氧化，电阻升高，最后导致碳毡报废，因此再生太麻烦了，并且费用高。