树脂吸附纯化工业过氧化氢的研究

PAGE6PAGE4树脂吸附纯化工业过氧化氢的研究摘要：过氧化氢是一种良好的广普灭菌消毒剂，分解产物为水和氧气，对环境不造成污染,尤其在食品行业中使用具有更大的优势。但市场上有很多用工业过氧化氢来消毒食品，导致食品中某些离子超标。如果能通过选用合适的树脂来处理工业过氧化氢以有效控制离子含量，从而可达到食品级标准。在一定过氧化氢流速条件，选择合适的树脂组合和处理方法可以有效提高离子去除率。实验表明，过氧化氢通过树脂层的速度太快或太慢均不利于提高离子去除率,控制在100-120ml/min之间比较合适。采用AS1－CS1－DS1三柱串联形式净化工业级过氧化氢的效果较好。关键词：树脂法；过氧化氢;电导率；树脂组合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工业级过氧化氢，具有强氧化性，还原后分解为水和氧气，是一种良好的广普灭菌消毒剂。由于含有大量有机杂质和阴阳离子等有毒有害物质，不能直接用于食品行业中。食品级过氧化氢与工业级过氧化氢严格区分，使过氧化氢中的TOC（总有机碳）、砷、铅、磷酸根等有毒有害物质控制在最低限度，使之不会对人体产生危害，可广泛地作为食品消毒剂、保鲜剂、漂白剂等使用。目前，国内外主要采用精馏法、树脂法、膜分离技术以及超临界和重结晶技术净化过氧化氢。其中，树脂法由其特有的优势而备受关注。本文论述了树脂法对工业级过氧化氢进行净化的研究。使用离子交换树脂净化过氧化氢一直以来是人们研究的重点，是目前生产中采用得较多的处理方法之一。这方面的研究专利很多。国外专利USP5268160,USP5670028,USP5232680,USP4999179等都是关于过氧化氢纯化的研究[1-4]。在纯化研究中，离子交换树脂的选择是至关重要的，所以不同的厂家对其使用的具体树脂和处理方法都不会公开。目前大部分厂家使用的多为自己开发的专用树脂。理论上阳离子交换树脂都可以安全的使用，在较早的专利中，较多的专利认为，阴离子交换树脂不适用于处理过氧化氢，理由是会造成过氧化氢的分解，然而，在最近十年来的专利报导中，多数专利认为阴离子交换树脂比阳离子交换树脂具有更多的优越性。但是，不论是阳离子交换树脂还是阴离子交换树脂，一般都是经特殊处理的专用树脂[5-6]。本实验将用不同的树脂组合形式，采用不同过氧化氢流速和不同的处理方法，达到理想的杂质去除率。以达到纯化工业过氧化氢的目的。1实验部分1.1实验材料与试剂工业级35.0％过氧化氢：福州一化化学品股份有限公司；大孔吸附树脂、阳离子交换树脂、阴离子交换树脂，天津和上海产；所用其它试剂均为分析纯。1.2实验仪器TOC－VCPH型测定仪，日本岛津公司；HG-9602A原子吸收分光光度计：沈阳华光精密仪器有限公司；DDS-11A型电导率仪、PHS-25型（数显）酸度计：上海虹益仪器厂生产。1.3分析方法过氧化氢含量、不挥发物含量及酸根离子含量的测定按GB/T6684－2002之规定分析；总有机碳TOC含量用TOC－VCPH型测定仪（日本岛津公司）测定；金属阳离子含量的测定按GB10725－89之规定分析。1.4实验方法1.4.1过氧化氢流速的确定称取1公斤树脂，装柱，在常温下，将等量30倍床层体积的过氧化氢以不同流速通过床层，测定其流出液TOC含量或电导率。用TOC的含量表征大孔吸附树脂吸附有机杂质的能力。过氧化氢中的阴阳离子对电导率均有贡献，可用电导率表征阴、阳离子交换树脂的交换能力。实验流程如图1所示。1.4.2树脂预处理方法的选择市面上销售的大孔树脂都含有少量的致孔剂、防腐剂等杂质，影响树脂的处理能力，在使用前必须进行预处理。大孔吸附树脂先后用甲醇、去离子水处理合格后待用；阴离子树脂先后用浓度为4％的NaOH溶液、去离子水处理至电导率λ≤30μs/cm后待用；阳离子树脂先后用浓度为3.5％的HCl溶液、去离子水处理至电导率λ≤30μs/cm后待用。1.4.3树脂组合纯化方法由于过氧化氢具有强氧化性，在高温、碱性或含有重金属等条件下会快速分解，并大量放热。因此，树脂的选型尤为重要。普通的凝胶型树脂的抗氧化能力较弱，可采用抗氧化能力较强的大孔树脂。对于过氧化氢净化而言，阴离子交换树脂应采用OH型，以便和阳离子交换树脂释放出来的H＋离子结合为水，不对原产品造成二次污染。而过氧化氢在碱性条件下会大量分解放热，造成安全隐患。因而，选用碱性较弱、稳定性较好的伯胺型阴离子交换树脂，对其进行特殊处理后，不会造成过氧化氢的分解。将其进行一系列的组合试验，考察各树脂的处理能力，确定最佳树脂组合和最佳操作条件。1、5、6、7为不同种类树脂，2为缓冲槽，4为流量计图1过氧化氢纯化处理流程图2结果与讨论3结论实验采用树脂法净化工业级过氧化氢，通过原料在不同流速下处理得到产品的各项指标表明，选择在100～120ml/min的过氧化氢流速下处理效果较好。除TOC的指标偏大外其它都较为合适。而采用不同的6种树脂组合方式可以明显看出产品质量存在较大差异。以AS1－CS1－DS1三柱串联组合的树脂柱得到的产品质量较好。根据所测定的实验指标表明，产品完全可以达到食品工业的使用标准。有些指标甚至超过了电子行业的使用标准。这对过氧化氢的生产提供了新的方法。参考文献：AlbalRS,CochranRN.Purificationofhydrogenperoxide[P].USP5268160,1993.YukioI,YohsukeU,MatanabeW,etcessforpreparinghighpurityhydrogenperoxide[P].USP5670028,1997.[3]HonigHJ,GeigelSW.Methodofpurifyinghydrogenperoxide[P].USP5232680,1993.[4]SugiharaY.Methodofpurifyingim