Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ СТАБИЛИЗАЦИИ ВЫСОКОКОНЦЕНТРИРОВАННОГО ПЕРОКСИДА ВОДОРОДА ДЛЯ ЕГО ХРАНЕНИЯ И ТРАНСПОРТИРОВКИ В ЕМКОСТЯХ ИЗ НЕРЖАВЕЮЩЕЙ СТАЛИ

Изобретение относится к химической технологии в области способов стабилизации высококонцентрированного пероксида водорода (ВПВ) для его хранения и транспортировки в емкостях из нержавеющей стали марки 12X18H10T.

Промышленно освоенный способ стабилизации растворов ВПВ включает введение в их состав в качестве стабилизаторов расчетные количества пирофосфорнокислого и оловяннокислого натрия, а в качестве ингибитора коррозии - азотнокислого аммония. Стабилизированные таким образом растворы ВПВ (например, марки ПВ-85) в соответствии с требованиями ГОСТ Р 50632-93 могут храниться и транспортироваться только в емкостях из алюминия особой марки.

Известен способ стабилизации водных растворов пероксида водорода, в котором для этой цели используют фенилфосфоновую кислоту и ее соли в сочетании с такими известными стабилизаторами как станнаты, нитраты и пирофосфаты (Патент US 4061721, МПК C01B 15/02, 1977).

К недостаткам известного способа можно отнести то, что рассматривается стабилизация пероксида водорода концентрации до 50% и не учитывается состояние поверхности сосуда, как фактора, влияющего на стабильность хранящегося в нем пероксида водорода.

Известно применение аминофосфоновых кислот в качестве стабилизаторов ВПВ (S. Groft, B.C. Gilbert, J.R. Lindsay Smith, J.K. Stell and W.R. Sanderson, J. Chem. Soc, Perkin Trans. 2, 1992, 153-160).

Также известно использование этилендиаминотетра(метиленфосфоновой) и диэтилентриаминопента(метиленфосфоновой) кислот; аминотрис(метиленфосфоновой) кислоты с концентрацией от 0,001 до 5 мас.%; смеси аминотрис(метиленфосфоновой) и нитрило(метиленфосфоновой) кислот с добавкой станната натрия для стабилизации 35 мас.% пероксида водорода (Covette В., Zutterman F., Japanese Jomal of Paper Technology, 42, 5, 51-54, 1999).

Наиболее близким к предлагаемому способу и принятым в качестве прототипа является способ стабилизации окислителей на основе высококонцентрированной перекиси водорода, заключающийся в том, что с целью увеличения длительности хранения окислителя (ВПВ) в изделиях, изготовленных из нержавеющих сталей при одновременном сохранении высоких окисляющих свойств окислителей, в них дополнительно вводят уксусную кислоту и алкилфосфоновую кислоту в количестве, г/л:

(RU 2049722, МПК C01B 15/037, 1993).

Недостатками данного изобретения является то, что не учитывается инертность материала, из которого изготовлен сосуд к высококонцентрированному пероксиду водорода и физические свойства стенок сосуда (например, степень гладкости стенок), а также дополнительное введение уксусной кислоты.

Задачей настоящего изобретения является разработка простого, дешевого, безопасного и экологически чистого способа дополнительной стабилизации высококонцентрированного пероксида водорода для его длительного хранения и транспортировки в емкостях из нержавеющей стали марки 12X18H10T с гарантированным сохранением всего комплекса свойств ВПВ.

Поставленная задача решается тем, что предложен способ дополнительной стабилизации растворов высококонцентрированного пероксида водорода (ВПВ) для их хранения и транспортировки в емкостях из нержавеющей стали, заключающийся в том, что в растворы высококонцентрированного пероксида водорода, содержащих в качестве стабилизатора пирофосфорно-кислый натрий и оловянно-кислый натрий, а в качестве ингибитора коррозии - азотнокислый аммоний, вводят в качестве дополнительного стабилизатора нитрилотриметилфосфоновую кислоту в количестве 0,01-0,05%, причем для уменьшения шероховатости внутренней поверхности емкостей из нержавеющих сталей марки 12Х18Н10Т проводят предварительно механическую (полировка) обработку, заключающуюся в шлифовании и полировке поверхности, при этом качество обработки оценивается визуально по образованию зеркальной поверхности емкости, и химическую (пассивация) обработку, при которой поверхность подвергают обезжириванию, кислотному травлению с дальнейшей промывкой горячей и холодной водой, и выдержке в течение 24 ч в растворе высококонцентрированного пероксида водорода (ВПВ), содержащего нитрилотриметилфосфоновую кислоту (НТМФ) в количестве, в два раза большем, чем требуется для дополнительной стабилизации.

Дополнительную стабилизацию растворов ВПВ проводят следующим образом.

Необходимые навески стабилизатора нитрилотриметилфосфоновой кислоты (НТМФ) взвешивают на аналитических электронных весах ACCULAB ATILON (серия ATL).

Раствор ВПВ (например, марки ПВ-85) отбирают мерным цилиндром по ГОСТ 1770 2 кл точности, вместимостью 1000 см³ с погрешностью ±5,0 см³.

В стеклянную емкость заливают раствор ПВ - 85 (0,1-0,2 дм³) и вносят расчетное количество НТМФ. После тщательного перемешивания полученный раствор переносят в емкость для испытаний. Для оптимального распределения стабилизатора в образце ВПВ используют барботирование азотом в течение 10-30 мин в зависимости от объема ВПВ.

Пример 1 (по прототипу)

В таблице 1 представлены результаты испытаний по исследованию стабильности ПВ при его хранении в нержавеющей емкости марки 12X18H10T, содержащие ингибирующие добавки пирофосфата натрия и нитрата аммония, причем в качестве дополнительного стабилизатора ввели уксусную кислоту и алкилфосфоновую кислоту (АФК) в количестве, г/л: уксусная кислота 1.5, алкилфосфоновая кислота 0.05.

Перед испытанием образцы металлических материалов подвергались пассивации.

Отношение объема продукта к поверхности образцов V/S составило 3 см. Образец подвергался испытаниям в течение 16 недель, после этого определяли изменение концентрации ПВ. Для проведения испытаний использовали ПВ с концентрацией 85%.

Из данных таблицы 1 видно, что изменение концентрации ΔC составило 2.1%.

Пример 2.

Исследована стабильность ПВ, содержащая в качестве стабилизаторов пирофосфорно-кислый натрий и оловянно-кислый натрий, а в качестве ингибитора коррозии - азотнокислый аммоний при контакте с нержавеющей сталью марки 12X18H10T с дополнительной обработкой контактирующей поверхности (только химическая пассивация) и проведена оценка эффективности нитрилотриметилфосфоновой кислоты (НТМФ) и глицилбисметилфосфоновой (ГБМФ) кислоты, в качестве дополнительного стабилизатора.

Для повышения чистоты поверхности образцов НЖС проведена химическая обработка и пассивация изделий.

Контакт ВПВ с поверхностью НЖС осуществляли при комнатной температуре в течение шестнадцати недель.

В процессе хранения с целью оценки состояния ВПВ систематически проводили определение массовой доли ПВ во всех образцах методом перманганатометрии.

В результате проведенных исследований установлено, что обработка поверхности НЖС (химическая пассивация) значительно повышает устойчивость ВПВ к разложению.

Так, при контакте ВПВ, стабилизированной нитрилотриметилфосфоновой кислотой (НТМФ) с НЖС, обработанной химической пассивацией, концентрация ВПВ за 16 недель испытаний уменьшилась на 2% (таблица 1). Глицилбисметилфосфоновой (ГБМФ) кислотой - 2.2% (таблица 1).

Пример 3

Проведены испытания, отличающиеся от примера 2 тем, что емкости, предназначенные для хранения ВПВ, подвергали следующим последовательным операциям: пассивация, шлифовка и полировка. Качество обработки оценивалось визуально по образованию зеркальной поверхности у емкости.

Из таблицы 1 видно, что образцы ПВ, содержащие ГБМФ и НТМФ, при контакте с нержавеющей сталью, обработанной химическим пассивированием с последующей шлифовкой и полировкой более стабильны. Изменение концентрации ΔC составило 2% для образцов стабилизированных ГБМФ и 1.2% для образцов стабилизированых НТМФ.

Пример 4

Проведены испытания, отличающиеся от примера 3 тем, что емкости, предназначенные для хранения ВПВ, дополнительно обрабатывали химическим пассивированием по предлагаемому способу: механическая очистка поверхности и обезжиривание, кислотное травление с дальнейшей промывкой в горячей и холодной воде, и выдерживание в течение 24 часов в растворе ВПВ, содержащем дополнительный стабилизатор - нитрилотриметилфосфоновую кислоту (НТМФ) в удвоенном количестве (0.1%).

Из результатов исследований (таблица 1) видно, что концентрация образцов ПВ, содержащих ГБМФ и НТМФ в качестве дополнительно стабилизатора, при контакте с нержавеющей сталью, обработанной химическим пассивированием по предлагаемому способу, с последующей шлифовкой и полировкой, изменилась на 0.6% для образцов стабилизированных ГБМФ и 0.2% для образцов стабилизированных НТМФ, что меньше абсолютной допускаемой погрешности анализа концентрации ВПВ.

С целью оценки качества стабилизированного ВПВ, образец был проанализирован на показатель термостабильности (таблица 2).

Из полученных данных следует, что физико-химические показатели ПВ марки ПВ-85М соответствуют требованиям ГОСТ Р 50632.

Таким образом, использование в качестве дополнительного стабилизатора НТМФ и комплексная обработка поверхности емкостей из нержавеющей стали марки 12X18H10T предложенным способом позволяют значительно увеличить срок хранения ВПВ в этих емкостях.