Hydro peroxit và các hợp chất peroxo

1. BÁO CÁO TIỂU LUẬN
CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÔ CƠ

2. CHỦ ĐỀ: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT
HYDROPEROXIT
VÀ CÁC HỢP CHẤT PEROXO
2

3. Nội Dung
1 Tổng quan về hydroperoxit và các
hợp chất peroxo
2 Công nghệ sản xuất hydroperoxit
3 Công nghệ sản xuất các hợp chất peroxo
4 Thảo luận và kiến nghị
13/03/2017 3

4. i
4
Mở đầu
Được tìm thấy vào năm 1818 bởi Louis
Jacques Thernard khi điều chế BaO2.
Năm 1894, Richard Wolffenstein đã chiết xuất
được 100% H2O2 bằng chưng cất chân không.
Tìm ra CTCT
Sản xuất, Ứng dụng
3,8 triệu tấn/năm. (quy về H2O2 100%).
Sản xuất natri perborat và natri percarbonat.
Chất tẩy trắng, sát trùng, diệt khuẩn.
Cuối thế kỷ 19, CTCT chính xác của H2O2 mớ
được tìm ra (HOOH hoặc H2O2).
Tiến trình phát triển
Lịch sử ra đời

5. Mieu ta noi
dung
I. HYDROPEROXIT
1.1. Giới thiệu
- Tẩy trắng bột giấy.
- Sản xuất các chất
tẩy rửa và các hợp
chất peroxit khác.
- Chất khởi đầu trong
phản ứng polymer hóa.
Trạng thái, tính chất
1 Lỏng, nhớt, trong suốt,
vừa có tính OXH vừa
có tính khử.
Ứng dụng 4 2 Công nghệ sản xuất
- Sát trùng vết thương.
- Tiệt trùng, làm sạch.
- Tạo oxy cho cây thủy sinh.
- Nhiên liệu cho động cơ
tên lửa.
• Oxy hóa isopropanol.
• Điện hóa axit sulfuric
hoặc amoni sulfat.
• Quá trình anthraquinone
Lưu trữ, vận chuyển 3
t0 mát và tránh chiếu nắng trực tiếp, trong chai lọ, xa tầm tay trẻ em. 5

6. I. HYDROPEROXIT
1.2. Tình hình sản xuất và nhu cầu tiêu thụ
hydroperoxit trên thế giới
13/03/2017 6

7. I. HYDROPEROXIT
1.3. Công nghệ sản xuất
• Phương pháp oxy hóa
anthraquinone
Hơn 99% H2O2 trên thế 1 1
giới được sản xuất theo
phương pháp này.
3 3
• Oxy hóa isopropanol
3 quy trình sản
xuất chính trong
Ccóô3nqgunygtrhìniệhp
2
• Điện hóa axit
sulfuric hoặc
amoni sulfat
Lượng axeton sinh ra gấp đôi
lượng hydroperoxit, nên phải sản
xuất và sử dụng tại chỗ.
Chi phí sản xuất khá cao, do
tiêu tốn nhiều năng lượng điện.
13/03/2017 7

8. I. HYDROPEROXIT
1.3. Công nghệ sản xuất
• Phương pháp oxy hóa anthraquinone
- Sử dụng công nghệ hydro hóa xúc tác tầng cố định.f
t-hNehsữunbgccoônntegnđtsoạn chính:
a) Hydro hóa
anthraquinone
b) Oxy hóa
anthraquinol
tạo thành
c) Chiết tách
dung dịch H2O2
d) Tinh chế và
cô đặc H2O2
8

9. I. HYDROPEROXIT
1.3. Công nghệ sản xuất
• Phương pháp oxy hóa anthraquinone
Sơ đồ phản ứng
9

10. I. HYDROPEROXIT
1.3. Công nghệ sản xuất
• Phương pháp oxy hóa anthraquinone
a) Hydro hóa anthraquinone
- Hỗn hợp gồm: anthraquinol (thường sử dụng 2-ethyl anthraquinone), các
chất thơm nặng và tri÷izo octyl phosphate làm dung môi.
- Xúc tác Ni hoặc Pd trên nền chất mang rắn.
- Khí H2 ở t0 320K được phun vào tháp hydro hóa theo nguyên lý ngượcdòng.
b) Oxy hóa anthraquinol tạo thành
- Dung dịch 2-ethylanthraquinol được oxy hóa bởi oxy không khí,
đồng thời tái cấu trúc anthraquinone và tạo ra dung dịch H2O2 loãng.
- Hỗn hợp dung dịch ra tháp oxy hóa được đưa sang công đoạn
chiết suất và tinh lọc sản phẩm H2O2.
10

11. I. HYDROPEROXIT
1.3. Công nghệ sản xuất
• Phương pháp oxy hóa anthraquinone
c) Chiết tách dung dịch H2O2
- Dung dịch H2O2 loãng được chiết suất bằng nước khử khoáng trong tháp
chiết kiểu đĩa lỗ, thu được sản phẩm H2O2 có nồng độ 27,5%.
- Phần dung dịch thải được xử lý bằng dung dịch kiềm đặc để tách nước,
rồi được đưa trở lại công đoạn hydro hoá. Dung dịch kiềm được tách các tạp
chất, sau đó cô đặc để tái sử dụng.
d) Tinh chế và cô đặc H2O2
- Dung dịch H2O2 loãng từ thùng chứa qua bơm; lọc; gia nhiệt rồi vào
thiết bị bốc hơi kiểu tháp đệm.
- Quá trình cô đặc được thực hiện ở điều kiện chân không.
- Sản phẩm sau khi cô đặc có thể đạt được nồng độ 35%; 50%; 70%.
11

12. I. HYDROPEROXIT
1.3. Công nghệ sản xuất
• Phương pháp oxy hóa anthraquinone
e) Lưu trữ, vận chuyển
- H2O2 tinh khiết vốn dĩ rất bền. Tuy
nhiên, nếu nhiễm một chút tạp chất (chủ
yếu là các kim loại nặng) nó có thể bị
phân hủy. Do đó cần thêm chất ổn định
vào sản phẩm điển hình như natri
stannat ( Na2Sn(OH)6).
- Lưu trữ trong các silo trong điều
kiện t0 mát, tránh chiếu nắng trực tiếp và
vận chuyển bằng các thùng chứa lớn lót
poly etylen. 12

13. I. HYDROPEROXIT
1.3. Công nghệ sản xuất
• Phương pháp oxy hóa anthraquinone
A view of the Man Ta Phut petrochemical complex
on the Gulf of Thailand.
It is capable of producing over 330 000 tonnes of hydrogen
peroxide a year, the largest such plant in the world.
13
http://www.essentialchemicalindustry.org/chemicals/hydrogen-peroxide.html

14. II. CÁC HỢP CHẤT PEROXO
2.1. Giới thiệu
- Được phát hiện bởi Gay Luysac và Thenard vào đầu thế kỷ 19.
- Các hợp chất peroxo gồm ít nhất 1 cặp oxy nguyên tử liên kết với nhau bằng
liên kết cộng hóa trị, liên kết đơn, mỗi nguyên tử oxy có số oxy hóa -1.
liên kết ion Peroxohydrat
liên kết cộng hóa trị
liên kết
cho nhận
PHÂN LOẠI
CÁC HỢP CHẤT
PEROXO
Hyperoxit
Ozonit vô cơ
14

15. II. CÁC HỢP CHẤT PEROXO
2.3. Các hợp chất peroxo quan trọng
trong công nghiệp
Canxi peroxit
Natri
peroxoborat
NaBO3 . 4 H2O
- Chất tẩy trắng
bột giấy.
Natri carbonate
peroxohydrate
2Na2CO3.3H2O2
- Chất tẩy trắng
quần áo.
-Sản xuất các
chất tẩy rửa.
Muối
peroxodisulfat
(NH4)2S2O8
- Gồm muối của
natri,kali, amoni.
- Chất khởi đầu
trong tổng hợp poly
acrylonitrin và các
polymer khác.
- Tẩy trắng, tẩy màu
hay làm sạch gỗ.
CaO2
-Tăng tốc độ đông
cứng trong lưu hóa
cao su.
-Tẩy trắng vàng và
bạc khi khai thác.
- Tác nhân oxy hóa
trong sản xuất hợp
kim nhôm – titan.
- Chất làm trắng
15
răng, khử trùng.

16. II. CÁC HỢP CHẤT PEROXO
2.3.1. Natri peroxoborat
Natri peroxohydrat tồn tại dưới các dạng hexahydrat,
tetrahydrat, trihydrat, tinh thể ngậm nước tự do và hợp chất khan.
• Sử dụng phổ
biến nhất trong
công nghiệp là
natri perborat
tetrahydrat và
natri perborat
monohydrat,
dùng để tẩy
trắng bột giấy .
• Sản xuất natri
perborat
tetrahydrat
bằng phương
pháp oxy hóa
khoáng borat
bằng H2O2 .
• Bảo quản trong
điều kiện lạnh
và khô.
• Lưu trữ trong
các silo và vận
chuyển bằng
các thùng chứa
lớn lót poly
etylen.
13/03/2017 16

17. Kết tinh và
tách muối
II. CÁC HỢP CHẤT PEROXO
2.3.1. Natri peroxoborat
* Quy trình sản xuất
H2O2
NaOH
Quặng
borat
Dung dịch
NaB(OH)4
Muối ướt
Tái tuần
hoàn
dung dịch
thải
NaBO3 . 4 H2O
Sấy khô
NaBO3 . 4 H2O
NaBO3 . H2O
13/03/2017
Bùn thải
Hình 2.4. Sơ đồ khối công nghệ sản xuất natri peroxoborat
17
Dehydrat
hóa
Bể chứa dung dịch
thải
Hòa tan khoáng
vô cơ, tách bùn

18. II. CÁC HỢP CHẤT PEROXO
2.3.1. Natri peroxoborat
* Quy trình sản xuất
Bước 1: Na2B4O7 phản ứng với NaOH để thu được dung dịch đặcnatri
tetrahydroxoborat:
Na2B4O7 + 2NaOH + 7H2O → 4NaB(OH)4
Bước 2: Dung dịch loãng natri tetrahydroxoborat được xử lý với H2O2
rồi làm lạnh xuống dưới 300C, natri perborat tetrahydrat sẽ kết tủa:
2 NaB(OH)4 + 2 H2O2 + 2 H2O → Na2[BO2(OH)2]2.6H2O.
Bước 3: Quá trình kết tinh được thực hiện trong hệ hở, làm lạnh và khuấy
đều. Natri perborat tetrahydrat đậm đặc liên tục được lấy ra trong thiết bị li tâm
tự động.
13/03/2017 18

19. II. CÁC HỢP CHẤT PEROXO
2.3.1. Natri peroxoborat
* Quy trình sản xuất
Bước 4: Sấy khô trong lò quay với không khí ở nhiệt độ 1000C. Trong quá trình
sấy chú ý không để nhiệt độ của muối vượt quá 600C để tránh bị nóng chảy.
Bước 5: Làm lạnh ở 250C bằng dòng không khí lạnh. Sản phẩm được tách ra
khỏi dòng khí thải bằng máy lọc hơi đốt. Phần dung dịch thải được tái trở lại
chu trình sản xuất.
Natri perborat được ổn định hóa bằng cách thêm vào dung dịch MgSO4
hoặc muối silicat của kim loại kiềm, kiềm thổ trước và sau giai đoạn kết tinh.
Natri perborat monohydrat được sản xuất bằng cách dehydrat hóa natri
perborat tetrahydrat, nhiệt độ duy trì khoảng 1800C – 2100C.
13/03/2017 19

20. II. CÁC HỢP CHẤT PEROXO
2.3.2. Natri carbonate peroxohydrate
* Giới thiệu
Đặc tính Phương pháp sản xuất
Phương pháp kết tinh
Phương pháp phun
hỗn hợp
Phương pháp khô
13/03/2017 20

21. II. CÁC HỢP CHẤT PEROXO
2.3.2. Natri carbonate peroxohydrate
* Quy trình sản xuất bằng phương pháp kết tinh
Bước 1: Dung dịch natri percarbonat đậm đặc sau lọc được trộn với H2O2,
chất ổn định hóa muối magie hoặc silicat của kim loại kiềm được thêm vào
dung dịch trước khi vào đi thiết bị kết tinh ở 10 – 200C.
Bước 2: kết tinh ở 10 – 200C. thêm một số muối như NaCl, poly phosphat
hay polyacrylat đẻ tăng tốc độ kết tinh.
Bước 4: Li tâm để loại bớt nước, Dung dịch sau ly tâm được cô đặc và bổ
sung thêm Na2CO3, lọc bỏ tạp chất rồi đưa trở lại quá trình kết tinh.
Bước 5: Sấy bằng dòng khí nóng ở nhiệt độ 75 – 1300C.
13/03/2017 21

22. II. CÁC HỢP CHẤT PEROXO
2.3.1. Natri peroxoborat
* Quy trình sản xuất
13/03/2017 22

23. b
O
II. CÁC HỢP CHẤT PEROXO
2.3.3. Muối peroxodisulfat
H2O H2SO4 (NH4)SCN
H2 2
a
Quy trình điện phân c
Lowenstein – Riedel: d
(NH4)2S2O8
a) Anot; b) Catot; c) dòng quá thế;
d) TB kết tinh chân không; e) Máy ly tâm;
NaOH
h
Na2S2O8
e
NH3
g
NH3
f) Máy sấy; g) trung hòa dung dịch gốc;
h) TBPU và giải phóng NH3
Hình 2.6. Sơ đồ công nghệ sản xuất natri
peroxodisulfat và amoni peroxodisulfat. 23
f
NH4
Màng ngăn
+

24. 24
II. CÁC HỢP CHẤT PEROXO
2.3.3. Muối peroxodisulfat
Bảng 2.2. Thành phần
và chế độ điện phân sản xuất
muối amoni peroxodisulfat.

25. II. CÁC HỢP CHẤT PEROXO
2.3.3. Muối peroxodisulfat
Bước 1: Trong quá trình điện phân, ion amoni và nước của quá trình hydrat hóa
làm giàu catot bằng cách di chuyển qua màng ngăn. Kết quả catot quá bão hòa
được trộn với anot để thay thế sự tiêu thụ sulfat.
(NH4)2SO4 + H2SO4 → (NH4)2S2O8 +H2
Bước 2: Sau quá trình kết tinh và tách (NH4)2S2O8, dung dịch còn dư được
trung hòa với amoniac, thêm (NH2)2SO4 và H2SO4 rồi đưa trở lại các điệncực.
Ưu điểm: không cần các thiết bị đặc biệt để xử lý amoniac.
Hạn chế: việc thiết kế hệ thống điện hóa của natri và kali peroxodisulfat,
các điều kiện đặc biệt là mật độ điện cực và thành phần cần phải xem xét để
tránh sự hòa tan điện cực và các vấn đề điện phân.
25

26. II. CÁC HỢP CHẤT PEROXO
2.3.4. Canxi peroxit
13/03/2017
https://en.wikipedia.org/wiki/Calcium_peroxide 26

27. II. CÁC HỢP CHẤT PEROXO
2.3.4. Canxi peroxit
CaO2 được sản xuất bằng cách kết tủa octahydrat từ dung dịch muối hoặc
hydroxit sau đó dehydrat hóa ở nhiệt độ trên 1000C.
Ca(OH)2 + H2O2 → CaO2 + 2H2O
Ca(OH)2
H2O2
Kết tủa
octahydrat
Hỗn hợp sau
phản ứng
Chất rắn
ướt
Tái tuần
hoàn
dung
dịch thải
13/03/2017
CaO2, CaO, Ca(OH)2
và CaCO3.
Hình 2.7. Sơ đồ công nghệ sản xuất canxi peroxit 27
Bể chứa dung
dịch thải
Nghiền bột mịn
Dehydrat hóa
Sấy khôLy tâm, tách
kết tủa

28. II. CÁC HỢP CHẤT PEROXO
2.3.5. Một số hợp chất peroxo khác
Natri chất hấp thụ CO2
Tổng hợp NaBO3 . 4 H2O
và 2Na2CO3 . 3 H2O2
Peroxit
Na O
Kali
hyperoxit
trong thiết bị
dưỡng khí vàmặt
trước đây 2 2 KO2 nạ phòng độc.
Chỉ được ứng
dụng trong sản
xuất pháo hoa,
nó tạo ra
khung hình có
màu đỏ.
Stronti
peroxit
SrO2
Peroxo
Compounds
Kẽm
peroxit
ZnO2
Làm tăng độ bền
kéo cho hợp chất
cao su, làm tác
nhân để tổng hợp
chất đàn hồi, chất
khử trùng vết
thương, vùng da
hoại tử.
Thuốc chữa ợ chua
dạ dày và làm chất
khử trùng.
Magie
peroxit
MgO2

29. 3. THẢO LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
3.1. Độc tính hydro peroxit và các hợp chất peroxo
Chất
Amoni peroxo
Kích thích da
(thỏ)
Kích thích mắt
(thỏ)
Kích ứng da
(chuột bạch)
disunfat
Natri peroxo
disunfat
Kali peroxo
disunfat
Kali bis(peroxo
Không Kích thích nhẹ Kích ứng ( tối ưu)
Không Không Kích ứng (tối ưu)
Không Không
Kích thích
mono sunfat) bis Ăn mòn
sunfat
Natri percarbonat Kích ứng nhẹ
Natri percarbonat
Kích ứng ứng
mono hydrat
Natri percarbonat
mạnh/ăn mòn
Kích thích mạnh
/ăn mòn
Kích thích mạnh
/ăn mòn
Không kích ứng
không kích ứng
không kích ứng
tetra hydrat
Không kích ứng Kích thích

30. 3. THẢO LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
3.2. Các giải pháp phòng ngừa an toàn
✓ Khi tiếp xúc cần mặc trang phục bảo hộ.
✓ Phương pháp lưu trữ: Do hydroperoxit và các hợp chất peroxo dễ
phân hủy khi có ánh sáng nên nó cần phải bảo quản trong điều kiện
lạnh và tránh chiếu nắng trực tiếp.
✓ Bảo quản trong chai lọ phải có dãn nhãn rõ ràng, xa tầm với của trẻ
em.
13/03/2017 30

31. L/O/G/O
Thank You!
For your attention!