Как делают перекись водорода? - коротко
В промышленных установках перекись водорода синтезируют автокаталитическим окислением водорода в присутствии катализатора (анти‑мона, серебра) при контролируемой температуре; полученный газ охлаждают, конденсируют и разбавляют водой до требуемой концентрации. Продукт затем фильтруют и упаковывают в защитные сосуды.
Как делают перекись водорода? - развернуто
Перекись водорода получают в промышленных масштабах с использованием нескольких технологических схем, но наиболее распространённым и экономически эффективным является процесс на основе антраконинов. Сначала готовят раствор антраконина в органическом растворителе (обычно в ароматическом углеводороде). Затем в реактор вводят водород под высоким давлением (около 30–50 атм) и при температуре 30–50 °C. В ходе каталитической гидрогенизации антраконин восстанавливается до гидроантраконина, а в раствор высвобождается вода.
После завершения гидрогенизации полученный гидроантраконовый раствор переводят в отдельный реактор, где происходит окисление. К раствору подают кислород (или воздух) при умеренном давлении и температуре 70–80 °C. Окисление приводит к возобновлению антраконина и образованию перекиси водорода, которая остаётся в растворе вместе с органическим растворителем.
Дальнейшие этапы включают отделение перекиси от растворителя и очистку полученного продукта:
- Экстракция. Перекись водорода извлекают из органической фазы в водный, используя её высокую растворимость в воде. При этом растворитель возвращается в цикл для повторного использования.
- Концентрация. Водный раствор перекиси подвергают выпариванию под вакуумом, чтобы удалить избыточную воду и повысить концентрацию перекиси до требуемого уровня (обычно 30–70 % в зависимости от назначения).
- Стабилизация. В готовый концентрат добавляют небольшие количества стабилизаторов (например, фенольные соединения, фосфонаты, хелаты металлов), которые подавляют разложение перекиси при хранении.
- Финишная очистка. Проводят фильтрацию и деионизацию, чтобы удалить микроскопические частицы и ионы, которые могут ускорять разложение продукта.
- Упаковка. Очищенный и стабилизированный раствор разливают в специальные контейнеры из материалов, устойчивых к окислителям (стекло, пластик с добавками), и герметично запечатывают.
Альтернативные методы производства включают электролиз воды с последующим реактивным образованием перекиси в присутствии катализаторов, а также прямую реакцию водорода и кислорода в газовой фазе при использовании специальных фотокаталитических систем. Эти подходы применяются реже из‑за более высокой стоимости оборудования и сложностей в управлении реакцией, которая склонна к взрывоопасному развитию при неправильных условиях.
Итоговый процесс представляет собой замкнутый цикл, в котором органический растворитель и антраконин многократно рециклируются, а конечный продукт – перекись водорода – получает нужную концентрацию, чистоту и стабильность для дальнейшего применения в медицине, химической промышленности и бытовой сфере.