Ջրածնի պերօքսիդ

Մաքուր ջրածնի պերօքսիդը անգույն հեղուկ է, որը խառնվում է ջրի հետ։ Այն հաճախ մատակարարվում է որպես 40% (ք/վ) լուծույթ, բայց նաև հասանելի է մինչև մոտ 70% (ք/վ): Այն օգտագործվում է հիմնականում որպես սպիտակեցնող միջոց։

Ջրածնի պերօքսիդի օգտագործումը

Ջրածնի պերօքսիդի սպիտակեցնող հատկությունները օգտագործվում են բազմաթիվ ոլորտներում: Թերևս դրա ամենօրյա օգտագործումը առավել հայտնի է հագուստի լվացման համար օգտագործվող գույքային արտադրանքներում, օրինակ՝ VanishTM-ի որոշ ձևերում: Նատրիումի պերբորատ և նատրիումի պերկարբոնատ պատրաստելու համար օգտագործվում են մեծ քանակությամբ ջրածնի պերօքսիդ, որոնք օգտագործվում են որպես սպիտակեցնող նյութեր հեղուկ և պինդ լվացող միջոցներում։ Նատրիումի պերբորատը՝ NaBO3.4H2O, ստացվում է նատրիումի մետաբորատի և նատրիումի հիդրօքսիդի լուծույթին ջրածնի պերօքսիդ ավելացնելով։ Նատրիումի պերկարբոնատը պատրաստվում է նատրիումի կարբոնատի լուծույթին ջրածնի պերօքսիդ ավելացնելով։

Նկար 1 Ջրածնի պերօքսիդի օգտագործումը:

Նկար 2 Արքայաձուկը կարող է սնվել նախկինում աղտոտված գետում, որը մաքրվել է՝ այն մշակելով ջրածնի պերօքսիդի լուծույթով:
Սոլվեյի բարի թույլտվությամբ:    

Թեև լվացող միջոցներում դրա օգտագործումը պարունակում է մեծ քանակությամբ ջրածնի պերօքսիդ, դրա մեծ մասն օգտագործվում է թղթի սպիտակեցման համար (բարձրացնելով դրա պայծառությունը), փայտի զանգվածը և գործվածքները: Եվ վերջերս շատ մեծ գործարաններ են գործարկվել Անտվերպենում (Բելգիա) և արդյունաբերական համալիրում՝ Map Ta Phut (Թաիլանդ): Երրորդ խոշոր գործարանը կառուցվում է Սաուդյան Արաբիայի արևելյան ափին՝ Պարսից ծոցում՝ Ջուբայիլում: Բոլոր երեք գործարանները կարտադրեն ջրածնի պերօքսիդ, որը կօգտագործվի էպօքսիպրոպան (պրոպիլենօքսիդ) պատրաստելու համար պրոպենի ուղղակի օքսիդացման միջոցով: Էպոքսիպրոպանը, իր հերթին, կօգտագործվի հիմնականում պոլիուրեթանների արտադրության համար:

Նկար 3 Մանթա Փհուտ նավթաքիմիական համալիրի տեսքը Թաիլանդի ծոցում, Կամբոջայի հետ սահմանին մոտ, Համալիրում վերջերս շահագործման է հանձնվել ջրածնի պերօքսիդ արտադրող գործարան: Այն ի վիճակի է տարեկան արտադրել ավելի քան 330 000 տոննա ջրածնի պերօքսիդ՝ աշխարհում ամենամեծ նման գործարանը: Այս լուսանկարում պատկերված են թորման աշտարակներ, որոնք օգտագործվում են բնական գազից ալկանների բաժանման համար: Ջրածինը, որն անհրաժեշտ է ջրածնի պերօքսիդ ստանալու համար, ստացվում է բնական գազի մեթանից:
Love Krittaya-ի բարի թույլտվությամբ (Wikimedia Commons)    

Ջրածնի պերօքսիդի տարեկան արտադրություն

(արտահայտված որպես H2O2 100%)

Աշխարհում 4.3 միլիոն տոննա 1    

Չինաստան 1.5 մլն տոննա2    

ԱՄՆ 400 000 տոննա 2    

Բելգիա 300 000 տոննա 2    

Թաիլանդ 300 000 տոննա 2    

Կանադա 200 000 տոննա 2    

Տվյալներ՝
1. Merchant Research and Consulting Ltd. 2015 թ
2. Գնահատված է Merchant Research and Consulting Ltd.-ից 2015թ

Ջրածնի պերօքսիդի արտադրություն

Ջրածնի պերօքսիդի ավելի քան 99%-ն արտադրվում է ինքնօքսիդացման գործընթացով:

Հիմնական փուլերն են.
ա) անտրախինոնի հիդրոգենացում
բ) ստացված անտրաքինոլի օքսիդացում
գ) ջրածնի պերօքսիդի լուծույթի արդյունահանում
դ) ջրածնի պերօքսիդի մաքրում և կոնցենտրացիան

Նկար 4 Ջրածնի պերօքսիդի արտադրության գործարանի տեսքը Լեունայում, Լայպցիգի մոտ, Գերմանիա:
Arkema-ի բարի թույլտվությամբ:    

Գործընթացը

Ռեակցիաներն ամփոփված են Նկար 4-ում:

ա) անտրոխինոնի հիդրոգենացում

Գործընթացում սովորաբար օգտագործվում է անտրախինոնի 2-էթիլային ածանցյալը:

2-էթիլանտրաքինոնի լուծույթը խառը լուծիչների համակարգում, որը պարունակում է ոչ բևեռային ածխաջրածին և բևեռային լուծիչ, և նիկելի կամ պալադիումի վրա հիմնված կատալիզատորի կասեցումը պինդ հենարանի վրա, ջրածնացվում է ջրածնի օգտագործմամբ մոտ 320 Կ ջերմաստիճանում: Կրճատում առաջանում է 2-ալկիլանտրաքինոլ: Կատալիզատորը հեռացվում է ֆիլտրման միջոցով և վերամշակվում:

բ) անտրաքինոլի օքսիդացում

2-էթիլանտրաքինոլի լուծույթն այնուհետև օդով օքսիդացվում է հիդրոպերօքսիդի, որն արձագանքում է ջրի մեջ՝ վերափոխելով 2-էթիլանտրաքինոնը և արտադրում ջրածնի պերօքսիդի նոսր լուծույթ։

Նկար 5 Ջրածնի պերօքսիդի արտադրություն՝ օգտագործելով 2-էթիլանտրաքինոն:

Այսպիսով, ընդհանուր արձագանքը հետևյալն է.

Նկար 6 Ջրածնի պերօքսիդի արտադրության համար օքսիդացնող միավոր Ժառիում, Գրենոբլից հարավ, Ֆրանսիա:
Arkema-ի բարի թույլտվությամբ:    

գ) ջրածնի պերօքսիդի լուծույթի արդյունահանում

Ջուրը ավելացվում է պերօքսիդի արդյունահանման համար որպես ջրային լուծույթ, որը պարունակում է 40% ջրածնի պերօքսիդ: Օրգանական լուծիչի շերտը վերամշակվում է հիդրոգենացման միավոր՝ հետագա ռեակցիայի համար:

դ) ջրածնի պերօքսիդի մաքրում և կոնցենտրացիան

Ջրածնի պերօքսիդի ջրային լուծույթը մշակվում է օրգանական լուծիչներով և օդի միջոցով մղվում է մնացորդային քինոնը և լուծիչները հեռացնելու և ստանդարտ 40% արտադրանք ստանալու համար: Որոշ ծրագրեր պահանջում են ավելի բարձր կոնցենտրացիայի արտադրանք, որն արտադրվում է վակուումային կոնցենտրացիայի կամ թորման միջոցով մինչև 70% կոնցենտրացիաների:

Ջրածնի պերօքսիդն իր մաքուր ձևով էապես կայուն է: Այնուամենայնիվ, որոշակի աղտոտիչների (հիմնականում ծանր մետաղների) հետ շփման դեպքում այն ​​կարող է քայքայվել: Հետևաբար, արտադրանքին սովորաբար ավելացվում են կայունացուցիչներ: Նրանք գործում են՝ կոմպլեքսավորվելով առկա անցումային մետաղի իոնների հետքերով, որոնք հակառակ դեպքում կատալիզացնում են ջրածնի պերօքսիդի տարրալուծումը: Տիպիկ կայունացուցիչներն են նատրիումի ստանաթը (IV) (որը հիդրոլիզվում է անագի (IV) հիդրօքսիդի) և տարբեր ֆոսֆատներ։

 Նկար 7 Ջրածնի պերօքսիդի լուծույթը բեռնաթափվում է, ճանապարհորդելով այնտեղից, որտեղ այն պատրաստվել է: Այն օգտագործվում է հիդրազին պատրաստելու համար։ Հիդրազինն օգտագործվում է որպես շարժիչային նյութ արբանյակների մեծ մասում և որպես նատրիումի ազիդի (օդային պարկերում գազ ձևավորող նյութ) և մի շարք թունաքիմիկատների ավետաբեր:

Arkema-ի բարի թույլտվությամբ: