樹脂吸附純化工業(yè)過氧化氫的研究

PAGE6PAGE4樹脂吸附純化工業(yè)過氧化氫的研究摘要：過氧化氫是一種良好的廣普滅菌消毒劑，分解產(chǎn)物為水和氧氣，對(duì)環(huán)境不造成污染,尤其在食品行業(yè)中使用具有更大的優(yōu)勢(shì)。但市場(chǎng)上有很多用工業(yè)過氧化氫來消毒食品，導(dǎo)致食品中某些離子超標(biāo)。如果能通過選用合適的樹脂來處理工業(yè)過氧化氫以有效控制離子含量，從而可達(dá)到食品級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。在一定過氧化氫流速條件，選擇合適的樹脂組合和處理方法可以有效提高離子去除率。實(shí)驗(yàn)表明，過氧化氫通過樹脂層的速度太快或太慢均不利于提高離子去除率,控制在100-120ml/min之間比較合適。采用AS1－CS1－DS1三柱串聯(lián)形式凈化工業(yè)級(jí)過氧化氫的效果較好。關(guān)鍵詞：樹脂法；過氧化氫;電導(dǎo)率；樹脂組合PurifyingTechnologyGradeHydrogenPeroxidebyUsingResinChenJun-an1,ChengXian-su2＊,LiZheng1,QiuYing-qing1,FangHua-shu21.FuzhouYihuaChemicalsstockCo.,Ltd,Fuzhou,China,3500112.ChemistryandChemicalEngineeringDepartment,MinjiangUniversity,Fuzhou,China,350011Abstract:Hydrogenperoxideisabroad-spectrumantimicrobicide.Thedecompositionproducts,hydrogenandoxygen,arenon-pollutionforcircumstance.Thischaracteristicisadvantageforthefoodindustryifusingfoodgradehydrogenperoxide.Butsomecompanyorpersonusethetechnologygradehydrogenperoxideinsteadofthefoodgrade,whichwillresulttosomepollutionionredundantinthefood.Wechosetheappropriateresinandthesuitvelocityofflowofhydrogenperoxidetodealwiththetechnologygradehydrogenperoxideforcontrollingthecontentofion.Theresultofexperimentshowedthecontentofioninthefoodisraisedinthevelocityfasterorslowerthan100-120ml/min,butitisreducedforusingAS1－CS1－DS1resincombination.Keyword:theMethodofResin,HydrogenPeroxide,Conductance,ResinCombination工業(yè)級(jí)過氧化氫，具有強(qiáng)氧化性，還原后分解為水和氧氣，是一種良好的廣普滅菌消毒劑。由于含有大量有機(jī)雜質(zhì)和陰陽離子等有毒有害物質(zhì)，不能直接用于食品行業(yè)中。食品級(jí)過氧化氫與工業(yè)級(jí)過氧化氫嚴(yán)格區(qū)分，使過氧化氫中的TOC（總有機(jī)碳）、砷、鉛、磷酸根等有毒有害物質(zhì)控制在最低限度，使之不會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生危害，可廣泛地作為食品消毒劑、保鮮劑、漂白劑等使用。目前，國(guó)內(nèi)外主要采用精餾法、樹脂法、膜分離技術(shù)以及超臨界和重結(jié)晶技術(shù)凈化過氧化氫。其中，樹脂法由其特有的優(yōu)勢(shì)而備受關(guān)注。本文論述了樹脂法對(duì)工業(yè)級(jí)過氧化氫進(jìn)行凈化的研究。使用離子交換樹脂凈化過氧化氫一直以來是人們研究的重點(diǎn)，是目前生產(chǎn)中采用得較多的處理方法之一。這方面的研究專利很多。國(guó)外專利USP5268160,USP5670028,USP5232680,USP4999179等都是關(guān)于過氧化氫純化的研究[1-4]。在純化研究中，離子交換樹脂的選擇是至關(guān)重要的，所以不同的廠家對(duì)其使用的具體樹脂和處理方法都不會(huì)公開。目前大部分廠家使用的多為自己開發(fā)的專用樹脂。理論上陽離子交換樹脂都可以安全的使用，在較早的專利中，較多的專利認(rèn)為，陰離子交換樹脂不適用于處理過氧化氫，理由是會(huì)造成過氧化氫的分解，然而，在最近十年來的專利報(bào)導(dǎo)中，多數(shù)專利認(rèn)為陰離子交換樹脂比陽離子交換樹脂具有更多的優(yōu)越性。但是，不論是陽離子交換樹脂還是陰離子交換樹脂，一般都是經(jīng)特殊處理的專用樹脂[5-6]。本實(shí)驗(yàn)將用不同的樹脂組合形式，采用不同過氧化氫流速和不同的處理方法，達(dá)到理想的雜質(zhì)去除率。以達(dá)到純化工業(yè)過氧化氫的目的。1實(shí)驗(yàn)部分1.1實(shí)驗(yàn)材料與試劑工業(yè)級(jí)35.0％過氧化氫：福州一化化學(xué)品股份有限公司；大孔吸附樹脂、陽離子交換樹脂、陰離子交換樹脂，天津和上海產(chǎn)；所用其它試劑均為分析純。1.2實(shí)驗(yàn)儀器TOC－VCPH型測(cè)定儀，日本島津公司；HG-9602A原子吸收分光光度計(jì)：沈陽華光精密儀器有限公司；DDS-11A型電導(dǎo)率儀、PHS-25型（數(shù)顯）酸度計(jì)：上海虹益儀器廠生產(chǎn)。1.3分析方法過氧化氫含量、不揮發(fā)物含量及酸根離子含量的測(cè)定按GB/T6684－2002之規(guī)定分析；總有機(jī)碳TOC含量用TOC－VCPH型測(cè)定儀（日本島津公司）測(cè)定；金屬陽離子含量的測(cè)定按GB10725－89之規(guī)定分析。1.4實(shí)驗(yàn)方法1.4.1過氧化氫流速的確定稱取1公斤樹脂，裝柱，在常溫下，將等量30倍床層體積的過氧化氫以不同流速通過床層，測(cè)定其流出液TOC含量或電導(dǎo)率。用TOC的含量表征大孔吸附樹脂吸附有機(jī)雜質(zhì)的能力。過氧化氫中的陰陽離子對(duì)電導(dǎo)率均有貢獻(xiàn)，可用電導(dǎo)率表征陰、陽離子交換樹脂的交換能力。實(shí)驗(yàn)流程如圖1所示。1.4.2樹脂預(yù)處理方法的選擇市面上銷售的大孔樹脂都含有少量的致孔劑、防腐劑等雜質(zhì)，影響樹脂的處理能力，在使用前必須進(jìn)行預(yù)處理。大孔吸附樹脂先后用甲醇、去離子水處理合格后待用；陰離子樹脂先后用濃度為4％的NaOH溶液、去離子水處理至電導(dǎo)率λ≤30μs/cm后待用；陽離子樹脂先后用濃度為3.5％的HCl溶液、去離子水處理至電導(dǎo)率λ≤30μs/cm后待用。1.4.3樹脂組合純化方法由于過氧化氫具有強(qiáng)氧化性，在高溫、堿性或含有重金屬等條件下會(huì)快速分解，并大量放熱。因此，樹脂的選型尤為重要。普通的凝膠型樹脂的抗氧化能力較弱，可采用抗氧化能力較強(qiáng)的大孔樹脂。對(duì)于過氧化氫凈化而言，陰離子交換樹脂應(yīng)采用OH型，以便和陽離子交換樹脂釋放出來的H＋離子結(jié)合為水，不對(duì)原產(chǎn)品造成二次污染。而過氧化氫在堿性條件下會(huì)大量分解放熱，造成安全隱患。因而，選用堿性較弱、穩(wěn)定性較好的伯胺型陰離子交換樹脂，對(duì)其進(jìn)行特殊處理后，不會(huì)造成過氧化氫的分解。將其進(jìn)行一系列的組合試驗(yàn)，考察各樹脂的處理能力，確定最佳樹脂組合和最佳操作條件。1、5、6、7為不同種類樹脂，2為緩沖槽，4為流量計(jì)圖1過氧化氫純化處理流程圖2結(jié)果與討論3結(jié)論實(shí)驗(yàn)采用樹脂法凈化工業(yè)級(jí)過氧化氫，通過原料在不同流速下處理得到產(chǎn)品的各項(xiàng)指標(biāo)表明，選擇在100～120ml/min的過氧化氫流速下處理效果較好。除TOC的指標(biāo)偏大外其它都較為合適。而采用不同的6種樹脂組合方式可以明顯看出產(chǎn)品質(zhì)量存在較大差異。以AS1－CS1－DS1三柱串聯(lián)組合的樹脂柱得到的產(chǎn)品質(zhì)量較好。根據(jù)所測(cè)定的實(shí)驗(yàn)指標(biāo)表明，產(chǎn)品完全可以達(dá)到食品工業(yè)的使用標(biāo)準(zhǔn)。有些指標(biāo)甚至超過了電子行業(yè)的使用標(biāo)準(zhǔn)。這對(duì)過氧化氫的生產(chǎn)提供了新的方法。參考文獻(xiàn)：AlbalRS,CochranRN.Purificationofhydrogenperoxide[P].USP5268160,1993.YukioI,YohsukeU,MatanabeW,etcessforpreparinghighpurityhydrogenperoxide[P].USP5670028,1997.[3]HonigHJ,GeigelSW.Methodofpurifyinghydrogenperoxide[P].USP5232680,1993.[4]SugiharaY.Methodofpurifyingim