过氧化氢(双氧水)

过氧化氢(hydrogen peroxide)，化学式H2O2，又叫双氧水，无色、无味透明无毒，是一种强氧化性物质，但遇到比它更强的氧化剂，则呈还原性质。其化学性质比较活泼，可以参加分解、分子加成、取代、氧化还原等反应。

过氧化氢也具有较弱的二元酸性质，与某些碱反应可能生成盐。由于它的内在结构关系及杂质的存在，呈现出一定的不稳定性，在一定条件下，分解成为氧和水，并放出大量热量。由于其具有比较独特的物理和化学性质，被称为“最清洁”的化工产品，广泛使用在化工、造纸等行业。

过氧化氢基本资料

1、过氧化氢的分子结构

过氧化氢是含有极性键和非极性键的极性分子，其结构式为H-O-O-H。

2、过氧化氢的物理性质

过氧化氢是一种无色黏稠的液体，它的水溶液俗称双氧水。

3、过氧化氢的化学性质

①H2O2是二元弱酸，具有酸性

②氧化性

H2O2+2KI+2HCl=2KCl+I2+2H2O

2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O

H2O2+H2S=S↓+2H2O

H2O2+SO2=H2SO4

注：在酸性条件下H2O2的还原产物为H2O，在中性或碱性条件其还原产物为氢氧化物。

③还原性

2KMnO4+5H2O2+3H2SO4=2MnSO4+K2SO4+5O2↑+8H2O

H2O2+Cl2=2HCl+O2

注：H2O2的氧化产物为O2

④不稳定性

4、H2O2的保存方法

实验室里常把H2O2装在棕色瓶内避光并放在阴凉处。

过氧化氢制备方法

目前，世界上过氧化氢的生产方法有异丙醇法、电解法、氢氧直接化合法、阴极阳极还原法、真空富集法、蒽醌法等。其中蒽醌法是目前国内外生产过氧化氢最主要的方法。

1、异丙醇法

异丙醇法是以过氧化物为诱发剂，用空气或氧气对异丙醇进行液相氧化，生成过氧化氢和丙酮。氧化生成物通过蒸发器，将过氧化氢同有机物及水分离，再经有机溶剂萃取净化，得到过氧化氢，同时副产丙酮。

该法的不足之处是联产的丙酮也要寻找消费市场，且要消耗大量的异丙醇，因此装置在整体上缺乏竞争力，目前已经被淘汰。

2、电解法

电解法是生产过氧化氢的最早方法。它又可分为过硫酸法、过硫酸钾法和过硫酸铵法三种生产方法。其中工业上主要采用过硫酸铵法。

该方法具有电流效率高和工艺流程简单等优点。不足之处是能耗高，设备生产能力低，要消耗贵重金属铂，成本高，目前只有极少数厂家采用该法进行生产。

3、氢氧直接化合法

由氢氧化合制备过氧化氢是一种具有环保意义的最直接最简捷和最经济的合成方法，其工艺特点是采用几乎不含有机溶剂的水作反应介质，采用活性炭为载体的Pt-Pd催化剂，水介质中含有溴化物作助催化剂，在 0～25℃、2.9～17.3 MPa条件下，生成13%～25%的过氧化氢。

该方法设备投资省，耗用原料少，但是，氢氧直接合成法在生产过程存在重大安全隐患，对生产工艺以及设备的要求很苛刻，最终难以达到降低生产成本的目的。

该合成方法一时还难以实现工业化，需要做进一步的改进。

4、阴极阳极还原法

该方法的工艺是在含强碱性电解液的电解槽中使氧在阴极还原成羟基离子，然后再在回收装置中转变成过氧化氢。从电解液中借助钙盐的沉淀作用，生成过氧化钙，后者经过滤、分离，再以二氧化碳分解，即得到过氧化氢和碳酸钙。

该法的优点是生产装置费用低，产品成本低，缺点是产品为含碱的过氧化氢水溶液，浓度偏低。

5、真空富集法

这是一种最近提出的新方法，其解决了过氧化氢直接生产方法中反应混合物净化效率不高的问题。此方法中反应混合物的反应是在一种有机溶剂中发生，而不是在水中进行。反应进行到使过氧化氢含量刚好低于过氧化氢在该溶剂中的饱和度，再将反应混合物置于真空中，使过氧化氢蒸发再凝结成纯净的过氧化氢产品，这样生产出的过氧化氢浓度高且成本低。

目前，该生产方法仍然处于中试前的开发阶段。

6、蒽醌法

蒽醌法生产过氧化氢是目前最成熟的生产方法之一，国外大型的生产厂家都采用蒽醌法生产过氧化氢。该方法是20世纪初，人们发明以2-烷基蒽醌作为氢的载体循环使用生产过氧化氢的工艺，后经多次改进使该技术日趋成熟。

这也是国内目前过氧化氢最主要的生产方法。其工艺在本文中重点论述。

蒽醌法生产过氧化氢

1、工艺原理

钯催化剂固定床蒽醌法工艺，是以烷基蒽醌为载体，以重芳烃和磷酸三辛酯(或甲基环己基醋酸酯或二异丁基甲醇)为溶剂组成工作液，在一定压力和温度下，工作液中的2-乙基蒽醌(2-EAQ)和2-乙基四氢蒽醌(2-ETHAQ)在钯催化剂作用下，与氢气发生加氢反应生成相应的2-乙基氢蒽醌(2-EHAQ)和2-乙基四氢氢蒽醌(2-ETH-HAQ)，即含有相应烷基氢蒽醌的溶液(简称氢化液)。加氢反应式为：

2-EAQ+H2=2-EAHQ

2-ETHAQ+H2=2-ETH-HAQ

该氢化液在氧化塔内再与空气中的氧在一定的温度和压力下进行氧化反应，生成过氧化氢。氢蒽醌包括四氢氢蒽醌与氧的反应为自动反应，无需催化剂。氧化反应式如下：

2-EAHQ+O2=2-EAQ+H2O2

2-ETH-AHQ+O2=2-ETHAQ+H2O2

同时，烷基氢蒽醌被还原为原来的烷基蒽醌。利用过氧化氢在水与工作液中的溶解度不同，将其送入萃取塔并用纯水(去离子水)萃取得到浓度不低于27.5%或35%(wt)的过氧化氢溶液，再经溶剂净化处理，即可得到27.5%或35%(wt)的过氧化氢产品;工作液在系统中循环使用，萃余液经过碱溶液洗涤和白土处理后返回氢化系统，再进行氢化。

2、工艺流程

该工艺流程主要包括氢化、氧化、萃取、净化、工作液后处理和配制等工序。生产工艺流程简图如下图所示。

工艺流程说明：

①氢化工序

来自配制工序的工作液经冷却器冷却到一定的温度后与来自氢气站、经氢气过滤器过滤后的氢气在混合器中混合一同进入氢化塔顶部。工作液和氢气并流通过催化剂床，在一定温度和压力下，工作液中的蒽醌与氢气发生氢化反应，形成氢化液。每吨产品(27.5%H2O2，下同)消耗的氢气为200 Nm3(Nm3是指在0摄氏度1个标准大气压下的气体体积)，钯催化剂为0.08 kg。

催化剂对过氧化氢有分解作用，因此在氢化液进入氧化工序前，设置精细氢化液过滤器，滤去氢化液中可能携带的催化剂和氧化铝。

部分氢化液从主物流中分离出来，通过氢化液再生床，在这里，少量生产过程中形成的副产降解物得到再生。为了使氢化液进入氧化工序后呈酸性，稳定氧化过程中生成的过氧化氢，在氢化液中加入磷酸、硝酸铵，经混合后，由氢化液泵送至氧化工序。此工序中每t产品的磷酸消耗量为0.8 kg。

②氧化工序

氢蒽醌包括四氢氢蒽醌氧化在两节反应塔中进行。

来自氢化工序的氢化液被送至氧化塔上塔的底部，与来自氧化塔下塔被分散成细小气泡的空气并流向上发生反应。在一定温度和压力下，烷基氢蒽醌和四氢烷基氢蒽醌与空气中的氧反应成为相应的烷基蒽醌和四氢烷基蒽醌，并生成过氧化氢。

在氧化塔上塔顶部氧化工作液同空气经气液分离后溢流进入下塔。氧化工作液和来自下塔的被分散成细小气泡的空气在氧化下塔进一步氧化直至烷基氢蒽醌完全变为相应的烷基蒽醌。氧化工作液被冷却水冷却。在氧化塔下塔顶部的工作液同空气经气液分离后进入氧化液贮槽，由氧化液泵送至萃取塔。

③萃取和净化工序

氧化液中的过氧化氢在筛板塔中用纯水苯取。氧化液和水在塔内逆向流动，氧化液从塔底部进入，在萃取塔中通过连续相自行上漂，经过每一块筛板形成分散相液滴，逐渐到达塔顶，自行溢出，进入萃余液分离器，此时的工作液称为萃余液，萃余液分离夹带的水分后进入后处理工序。

连续相纯水从塔顶部进入，经每块筛板上的降液管逐级下流至塔底，下流过程中不断萃取氧化工作液中的过氧化氢，形成粗过氧化氢，从塔底流出，称为萃取液。

经萃取而获得的粗过氧化氢萃取液，靠自身压力压入净化塔中用芳烃处理。芳烃从塔底进入，稀过氧化氢从塔顶进入，从过氧化氢中萃取出有机物从而净化。

净化后的过氧化氢送至贮存和灌装工序的产品贮槽或被送至产品浓缩工序。

从净化塔顶部出来的芳烃将再次回到工艺系统。

④工作液后处理工序

萃余液和处理液分别进入干燥塔的底部和上部，在碱塔中进行充分接触，去除萃余液中部分水分和盐分，分解萃余液中的少量过氧化氢，萃液工作液从碱塔的顶部溢流进入碱分离器，分离夹带的碱后进入工作液再生床。工作液中的降解物在工作液再生床中得到进一步的净化再生，同时工作液携带的微量碱液被工作液再生床中的白土吸附。净化后的工作液进入循环工作液贮槽。

⑤产品贮存和灌装工序

来自净化工序的过氧化氢溶液直接送至相应的产品贮罐，然后送到自动灌装系统或计量后送至槽罐车，产品的浓度一般为27.5%、30%、35%。需要高浓度的产品，如50%、70%，低浓的成品要进入浓缩系统提高产品浓度后再灌装出厂。

⑥工作液配制工序

工作液是通过混合计量好的芳烃、磷酸三辛酯(或其他溶剂)和烷基蒽醌，在加热使烷基蒽醌溶解的条件下，于配制釜中分批配制的。每t产品消耗这3种物料量分别为4 kg、0.5 kg、0.4 kg。

在烷基蒽醌溶解后，工作液用纯水洗涤，用一些过氧化氢处理以除去浑浊物和其他杂质，然后洗过的工作液经澄清与洗水分离，过滤后送至工作液贮罐。配制好的新工作液送至工艺系统，洗水排至污水系统。

来自碱塔和碱分离器的稀碱液被蒸发浓缩，浓缩后碱液得以再生。新鲜碱液加入到再生系统，等量稀碱定期排出。

过氧化氢的应用领域

作为性能优异的氧化剂、漂白剂、消毒剂、脱氧剂、聚合物引发剂和交联剂，过氧化氢已广泛应用于化工、纺织、造纸、军工、电子、食品、环境保护等行业。

1、化学合成

过氧化氢是一种重要的化学合成原料，广泛用于制取环氧化合物，有机过氧化物和无机过氧酸及其盐，氧化有机含氮、有机和无机含硫化合物，还用于催化聚合反应，等等。国内外多年来用于过碳酸钠、过硼酸钠、过氧化钙、过氧甲乙酮、过氧二酰、过氧二烷、环氧大豆油、水合肼、二元酚、己内酰胺、盐酸VB、地塞米松、强的松的制备。

2、造纸

漂白是过氧化氢在造纸行业中的重要功能。用于纸浆漂白时，主要用于机械浆 (磨木浆、竹浆)的漂白;用于处理废纸时，能使油墨颗粒与纸张纤维分离，并最终使回收纸浆获得满意的白度，这将是今后过氧化氢在造纸工业中最有前途的应用领域。

3、纺织

主要用作纤维的漂白剂，特别适合漂白天然的植物和动物纤维，如棉花的纤维素、亚麻和其他韧皮纤维以及蛋白质纤维等。过氧化氢被用来赋予天然纤维(棉、毛、丝、麻)和人造纤维(人造丝)稳定的化学白度而不损害纤维本身。

4、电子

电子工业中，可用过氧化氢与其他化学品配制成腐蚀液和清洗剂。超纯过氧化氢可作为硅片清洗剂，用于印刷电路板的蚀刻过程，氯化铜的还原等。由于电子工业的飞速发展，超纯过氧化氢需求量得到较快增长。

5、食品

在许多国家，过氧化氢在食品行业中早已得到普遍应用，如蛋制品的脱糖，食品防腐，洗涤消毒，无菌包装。在乳品及饮料等食品的无菌包装以及啤酒、乳品、水产品、瓜果等食品的生产过程之中都广泛使用过氧化氢。还可对动植物食品进行漂白和脱色等。

6、环境治理

在废水处理中，几乎可处理各种有毒废水(包括除毒、去味、脱色)，不产生二次污染。在酸性条件下，用亚铁盐作催化剂，或在碱性条件下，借助光或热，均可使过氧化氢分解，产生大量的活泼氢氧游离基，具有极强的氧化性，可将很多有机污染物分解成水和二氧化碳。过氧化氢也能和氨、硫化氢、氰化物等许多无机有毒物质反应，并将其去除。

7、冶金

过氧化氢用于铜、铀、钼等矿石的浮选剂、氧化剂和还原剂，可用于铜和钼的分离，铀和钒的沉淀析出。在钴的提炼中，过氧化氢作为还原剂，可使金属钴很容易沉淀下来得以提炼。还可用于提取黄金、钒等金属。

8、其它

过氧化氢还用作医疗卫生的消毒剂等。

过氧化氢酶(hydrogen peroxidase)是一类广泛存在于动物、植物和微生物体内的末端氧化酶，是在生物演化过程中建立起来的生物防御系统的关键酶之一...[查看全部]

过氧化氢（双氧水）可以分解生成水和氧气，一般条件下，水不容易再分解。过氧化氢常温下即可分解，只是比较慢，但久置后会稀很多。此外，加入二氧化锰等等作催化剂能加快分解速度。

一、过氧化氢制取氧气改进实验

(一)实验装置的改进

1、改进后实验装置用20mL注射器将过氧化氢溶液加入250mL输液瓶中，将二氧化锰配置成悬浊液，用20mL注射器注入输液袋中，然后把输液瓶与输液袋用输液管连接起来，装置如下图所示。

2、实验仪器250mL输液瓶1个、输液袋、水槽、药匙、集气瓶、玻璃片、铁架台、20mL注射器2个、输液管1根。

(二)反应过程的改进

1、实验原理：过氧化氢在二氧化锰做催化剂的条件下分解生成氧气和水。

2、实验药品改进

(1)过氧化氢

①用20mL注射器将过氧化氢溶液加入250mL输液瓶中。

②过氧化氢溶液的浓度最好是15%左右。

设计如下实验探究过氧化氢溶液浓度对分解速率的影响：在4支试管中分别加入0.5g二氧化锰，然后依次加入浓度是5%、10%、15%、20%的过氧化氢溶液各20ml，并记录收集50ml氧气所用的反应时间，数据如下表所示：

分析表中数据可知，过氧化氢溶液浓度低于15%，反应太慢，高于15%反应较快，并且反应速度基本稳定。所以，考虑反应速度的控制，过氧化氢溶液的浓度最好是15%。

③加入15%过氧化氢溶液的量。我们设计了如下实验探究不同量的15%过氧化氢溶液收集的氧气量：在4支装有二氧化锰的试管中依次加入5ml、10ml、15ml、20ml的15%过氧化氢溶液，并记录下收集到的氧气量(用50ml集气瓶收集)，数据如下表所示：

分析表中数据可知，大约15ml15%过氧化氢溶液可以收集50ml氧气。

(2)二氧化锰

①二氧化锰用量在0.4g-0.5g为宜。

设计如下实验探究二氧化锰的量对过氧化氢溶液分解速率的影响：在5支试管中分别

过氧化氢酶(hydrogen peroxidase)是一类广泛存在于动物、植物和微生物体内的末端氧化酶，是在生物演化过程中建立起来的生物防御系统的关键酶之一。

一、过氧化氢酶的发展

过氧化氢酶的研究可以追溯到100多年前。

最初Thenard发现了动植物组织可以分解过氧化氢，产生氧气。

1892年Jacobson证明了过氧化氢酶的存在。后来经过人们的不断努力，不仅考察其化学活性，而且对其活性中心、活性基团进行深入的研究，并从牛肝中分离得到过氧化氢酶的结晶。

1948年Herbert和Pinsent第一次从藤黄微球菌中获得原核过氧化氢酶。随着研究的深入，人们获取了真核生物所产过氧化氢酶，到后来也可以从酵母中获取过氧化氢酶。目前，研究者们已筛选出越来越多产过氧化氢酶菌株。

1951年，Brizuela等首次报道了用杆菌Bacillus发酵生产过氧化氢酶。随后，Petruccioli等在1994年通过研究发现变幻青霉生产过氧化氢酶的强度达0.1U/(ml·h)。

2004年筛选出的溶壁微球菌所产过氧化氢酶酶活可达到1100U/ml。

到2008年，Nakayama等从枯草杆菌中获得的过氧化氢酶产量达18000U/ml，生产强度已高达1000U/(ml·h)。

随着菌种筛选工作的不断展开，人们对于产酶水平的要求也不断提高，但是通过筛选和培养难以获得大量且低成本的过氧化氢酶，因此采用基因工程菌来获取高产量且能满足不同应用条件的过氧化氢酶成为研究热点。

Furuta等在1990年首次报道了以大肠杆菌为宿主构建产过氧化氢酶的基因工程菌，基因来源是小鼠肝脏细胞，但获得的产量不高，仅为总可溶蛋白的0.1%。为了获取产酶量高的过氧化氢酶重组菌，人们开始尝试不同来源的过氧化氢酶基因和不同表达宿主。

1997年Nagy等将结核分枝杆菌中的过氧化氢酶基因克隆并导入大肠杆菌，所得

过氧化氢溶液的俗称双氧水，是无色澄明液体，无臭或有类似臭氧的臭气，遇氧化物或还原物即迅速分解并发生泡沫，遇光易变质。

一、过氧化氢溶液的作用

过氧化氢溶液可以形成抗氧化能力很强的自由氨基，能够破坏蛋白质分子结构，使去氧核糖核酸(DNA)断链和作用于细胞膜脂质等，从而抑制细菌生长以致将其消灭，杀死各种微生物。

双氧水的浓度是不一样的，在医院使用的浓度高一些，要采用一些相对的保护措施，家用型的浓度低一些，也许效果慢一些，但是更安全。加入食品中可分解放出氧，起漂白、防腐和除臭等作用。过氧化氢溶液适用于化脓性外耳道炎和中耳炎、文森口腔炎、齿龈脓漏、扁桃体炎及清洁伤口。

除此之外，过氧化氢溶液用途广泛，用途分医用、军用和工业用三种，日常消毒的是医用双氧水，医用双氧水可杀灭肠道致病菌、化脓性球菌，致病酵母菌，一般用于物体表面消毒。双氧水具有氧化作用，但医用双氧水浓度等于或低于3%，擦拭到创伤面，会有灼烧感、表面被氧化成白色并冒气泡，用清水清洗一下就可以了，过3到5分钟就恢复原来的肤色。

二、过氧化氢溶液的使用方法

1、对皮肤、粘膜和伤口的消毒，用3%溶液涂抹数次，作用5-10分钟。

2、口腔消毒可用0.1-0.5%溶液漱口或局部涂抹。

3、阴道消毒，用0.1-0.5%溶液冲洗。

4、对医疗器材，消毒时用3%-6%溶液浸泡，作用5-15分钟;灭菌处理时，以25%-30%溶液浸泡作用60分钟以上(25℃)。处理前应将沾有的有机物清洗或擦净。

三、过氧化氢溶液的危害

1、过氧化氢可致人体遗传物质DNA损伤及基因突变，与各种病变的发生关系密切，长期食用危险性巨大。

2、过氧化氢可导致老鼠及家兔等动物致癌，从而可能对人类具有致癌的危险性。

3、过氧化氢可能加速人体的衰老进程。过氧化氢与老年痴呆，尤其是早老性痴呆的发生或发展关系密切。

4、过氧化氢与老年帕金森氏病、脑中风、动脉

双氧水(过氧化氢，化学式H2O2)，是一种重要的无机化工产品，也是工业领域重要的氧化剂、漂白剂、消毒剂和脱氯剂。在纺织、造纸、化工、轻工、医药、电子、食品、环保等领域应用广泛。目前我国双氧水产品分工业级、试剂级、医药级和电子级，浓度有27.5%，35%，50%，70%等多种规格。

过氧化氢含量的测定

H2O2在化学工业、医药工业、印染工业和食品行业等领域有着广泛的应用，可作为氧化剂、消毒剂、漂白剂等使用。但H2O2在使用的过程中会产生一些羟基自由基，具有很强的氧化性，对人体有一定危害。近年来，H2O2在环境中也普遍存在，因此对H2O2的检测具有重要的意义。检测H2O2的方法主要有:分光光度法、滴定法、电化学法、色谱法、化学发光法、共振散射光谱法、荧光光度法、原子吸收光谱法等。

荧光光度法测定过氧化氢

(一)实验部分

1、仪器和试剂

Cary Eclipse型荧光分光光度计。

H2O2储备溶液:取2mL30% H2O2稀释至500mL，用KMnO4法标定得准确浓度为4.06×10-2mol/L;

H2O2工作溶液:1.624×10-4mol/L(临用前用储备溶液稀释);

NaOH溶液:1mol/L;

邻苯二胺:2×10-3mol/L;

四羧基铁酞菁(FeC4Pc)0.0186g用3.5mL 0.2mol/L NaOH溶液溶解，用水定容至250mL，得到浓度为1.0×10-4mol/L。

所用试剂均为分析纯，实验用水均为二次去离子水。

2、实验方法

在2支5mL刻度试管中，分别加入0.2mL NaOH，0.1mL FeC4Pc，0.4mL OPDA，其中1支管中加入一定量的H2O2工作液，用水稀释至5mL，摇匀，静置80min。然后在荧光光度计上用1cm石英比色皿，设置电压为700V，狭缝宽度为10nm，激发波长为423nm，发射波长为577nm，分别测