×
13.02.2018
218.016.24a5

Способ стабилизации щелочного раствора пероксида водорода

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к неорганической химии. В водный раствор пероксида водорода последовательно добавляют компоненты в следующих количествах (моль вещества/моль пероксида водорода): сульфат магния (MgSO) - 0,0008÷0,0035; ортоборная кислота (HBO) - 0,0008÷0,0035. Ортоборную кислоту вводят в раствор пероксида водорода после полного растворения сульфата магния. Затем в полученный раствор двумя порциями с интервалом не менее 20 минут вводят гидроксид щелочного металла. Обеспечивается увеличение времени стабильности щелочного раствора пероксида водорода до 1921 минуты при использовании меньших количеств стабилизаторов, а также снижение потерь активного кислорода. 2 з.п. ф-лы, 1 табл., 7 пр.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к способам стабилизации щелочных растворов пероксида водорода (выбор ингибиторов процесса разложения перекисных продуктов жидкой фазы тройной системы МеОН-H2O2-H2O), используемых при синтезе из пероксида водорода и соответствующих гидроксидов пероксидных соединений щелочных металлов или их композитных смесей, применяемых затем как основа продуктов для регенерации воздуха в изолирующих средствах защиты органов дыхания человека от поражающих факторов химической и биологической природы.

Способы получения пероксидных соединений щелочных металлов или их композитных смесей из пероксида водорода и соответствующих гидроксидов заключаются во взаимодействии раствора пероксида водорода и соответствующего гидроксида (или смеси гидроксидов) с последующей дегидратацией полученного раствора или суспензии.

Необходимо отметить, что взаимодействие пероксида водорода и гидроксидов щелочных металлов при нормальных условиях - ярко выраженный экзотермический процесс, сопровождающийся каталитическим разложением пероксидных продуктов под воздействием гидроксид-анионов [У. Шамб, Ч. Сеттерфилд, Р. Вентворс. Перекись водорода. - М.: Иностранная литература. - 1958. - 578 с.] и выделением атомарного кислорода. Это не только приводит к снижению содержания пероксидных соединений в продукте синтеза, но и создает дополнительную угрозу возникновения «кислородного» пожара, локализовать который практически невозможно. Поэтому для предотвращения разложения пероксидных соединений в процессе синтеза и хранения полученного щелочного раствора пероксида водорода надо или охлаждать зону реакции до требуемых температур (как правило, не выше 10°С) и поддерживать полученный раствор в течение производственного цикла при этой же температуре, что связано с дополнительными затратами, или использовать вещества, выступающие в качестве стабилизаторов (ингибиторов) реакции. Под стабильностью различных растворов пероксидных соединений понимается их способность сохранять свой активный кислород (уменьшение абсолютного содержания активного кислорода в системе менее 1,0% массовых) в течение длительного времени, т.е. максимальная неизменность химического состава жидкой фазы.

До настоящего времени не существует строго научных основ для выбора стабилизаторов различных растворов пероксидных соединений, препятствующих их разложению [Г.А. Серышев. Химия и технология перекиси водорода. - Л.: Химия. - 1984. - С. 182]. Поэтому их выбор проводят преимущественно эмпирическим путем в зависимости от состава конкретного раствора и его последующего применения. Так как щелочной раствор пероксида водорода в дальнейшем используется для синтеза пероксидных соединений щелочных металлов и далее на их основе регенеративных продуктов для средств защиты органов дыхания человека от поражающих факторов химической и биологической природы, на применяемые в качестве стабилизаторов вещества накладывается ряд ограничений (по токсичности, химической устойчивости к воздействию атомарного кислорода и др.).

Известен способ стабилизации щелочных растворов пероксида водорода [патент РФ №2352522, МПК С01B 15/037, 2009 г.], включающий поэтапное добавление к водному раствору пероксида водорода стабилизаторов. В качестве стабилизаторов используют сульфат магния (MgSO4) и моногидрат пероксида лития (Li2O2⋅H2O). На первом этапе осуществляют введение в раствор пероксида водорода сульфата магния. После его полного растворения осуществляют добавление части гидроксида. При достижении значения pH раствора, равного примерно 10, в него вводят моногидрат пероксида лития. Затем добавляют оставшееся количество гидроксида. Стабилизаторы вводятся в следующих количествах, моль вещества/моль пероксида водорода: сульфат магния (MgSO4) 0,0001÷0,017; моногидрат пероксида лития (Li2O2⋅H2O)0,0001÷0,028.

Однако такой способ является технологически сложным. Это обусловлено, во-первых, многостадийностью процесса, заключающегося в последовательном введении в раствор пероксида водорода сначала одного стабилизатора (сульфата магния), затем добавления гидроксида до достижения строго фиксированного значения pH, затем введении второго стабилизатора и только после этого добавлении оставшегося количества гидроксида.

При этом существенное значение имеют постоянный контроль pH щелочного раствора пероксида водорода, поскольку при отклонении данного параметра от заявленного в изобретении значения может быть нарушен механизм стабилизации, что в конечном счете негативно скажется на протекании процесса получения пероксидных соединений щелочных металлов.

Наиболее близкими к заявляемому способу стабилизации щелочных растворов пероксида водорода является способ [патент РФ №2538836, МПК C01B 15/037, 2015 г.], включающий поэтапное добавление к водному раствору пероксида водорода стабилизаторов. В качестве стабилизаторов используют тетраборат натрия (Na2B4O7) и сульфат магния (MgSO4). На первом этапе осуществляют введение в раствор пероксида водорода тетрабората натрия. После его полного растворения добавляют сульфат магния. При этом стабилизаторы вводят в раствор пероксида водорода в следующих количествах (моль вещества/моль пероксида водорода) : тетраборат натрия (Na2B4O7) - 0,001÷0,004; сульфат магния (MgSO4) - 0,001÷0,004. Затем добавляют гидроксиды щелочных металлов небольшими порциями таким образом, чтобы температура в зоне реакции не превышала 25°C.

Данный способ стабилизации щелочного раствора пероксида водорода позволяет существенно упростить технологический процесс, однако время его стабильности недостаточно велико.

Задачей изобретения является увеличение времени стабильности щелочного раствора пероксида водорода при использовании меньших количеств стабилизатора.

Задача решается тем, что в способе стабилизации щелочного раствора пероксида водорода, заключающегося в последовательном добавлении в раствор пероксида водорода стабилизаторов, в качестве стабилизаторов используют сульфат магния и ортоборную кислоту. При этом сульфат магния и ортоборную кислоту вводят в раствор пероксида водорода в следующих количествах, моль вещества/моль пероксида водорода:

сульфат магния (MgSO4) 0,0008÷0,0035
ортоборная кислота (Н3ВO3) 0,0008÷0,0035

Такой прием обеспечивает стабильность щелочного раствора пероксида водорода в течение длительного времени. Это позволяет снизить расход исходных компонентов, повысить содержание основного вещества (перекисного соединения металла) в конечном продукте и снизить вероятность возникновения пожароопасной ситуации на производстве.

Как уже отмечалось выше, механизм стабилизации различных растворов пероксида водорода неизвестен. Поэтому сложно однозначно оценить влияние того или иного иона или их ассоциатов, содержащихся в многокомпонентном растворе, на стабильность системы в целом. Нахождение стабилизатора для конкретной цели - задача, которая решается только эмпирическим путем. Но было отмечено, что гидроксид щелочного металла следует добавлять в раствор пероксида водорода только после полного растворения стабилизаторов, а ортоборную кислоту предпочтительно вводить в пероксид водорода после растворения в нем сульфата магния. При этом гидроксид щелочного металла следует вводить двумя порциями, причем вторую порцию вводят в образовавшуюся жидкую фазу не менее чем через 20 минут после добавления первой порции. Такой прием обусловлен тем, что при нейтрализации ортоборной кислоты щелочами в водных растворах не образуются ортобораты, содержащие ион (ВО3)3-, поскольку ортобораты практически полностью гидролизуются вследствие слишком малой константы образования [В(ОН)4]-. Е растворе образуются тетрабораты, метабораты и соли других полиборных кислот (nB2O2⋅mH2O), не существующие в свободном состоянии (и которые по этой причине невозможно ввести в жидкую фазу в виде исходных соединений), что хорошо известно из курса неорганической химии [Карапетьянц М.X., Дракин С.И. Общая и неорганическая химия. М.: Химия, 1994].

Способ стабилизации щелочных растворов пероксида водорода осуществляют следующим образом. В водный раствор пероксида водорода любой концентрации при непрерывном перемешивании вводят сульфат магния. После того как кристаллы сульфата магния полностью растворятся, добавляют необходимое количество ортоборной кислоты. При этом стабилизаторы вводят в раствор пероксида водорода в следующих количествах (моль вещества/моль пероксида водорода): сульфат магния (MgSO4) - 0,0008÷0,0035; ортоборная кислота (H3BO3) - 0,0008÷0,0035. Затем двумя порциями с интервалом не менее 20 минут добавляют гидроксиды щелочных металлов таким образом, чтобы температура в зоне реакции не превышала 25°C. Такой режим позволяет максимально нивелировать влияние температурного фактора на разложение пероксидных продуктов. Полученный щелочной раствор пероксида водорода может быть использован для дальнейшего получения пероксидных соединений щелочных металлов или их композитных смесей различными способами. Содержание в получаемых щелочных растворах пероксида водорода активного кислорода можно определять любыми пригодными для этого методами химического или физико-химического анализа.

Примеры, представленные ниже, описывают случай приготовления щелочного раствора пероксида водорода для последующего синтеза надпероксида калия как случай, в котором содержание сильной щелочи в исследуемом растворе максимально (pH раствора больше 13 и каталитическое воздействие анионов OH- на пероксидные продукты так же максимально).

Пример 1

К 1000 мл водного 50% раствора пероксида водорода при непрерывном перемешивании добавляют 1,69 г сульфата магния (мольное соотношение MgSO4/H2O2=0,0008). После его полного растворения добавляют 3,81 г ортоборной кислоты (мольное соотношение Н3BO3/H2O2=0,0035). Затем в полученный раствор вводят двумя порциями с интервалом в 25 минут твердый 85% гидроксид калия (КОН) в количестве 690 г. Первая порция гидроксида калия составляет 112 г. Добавление КОН осуществляют таким образом, чтобы температура в зоне реакции не превышала 25°C. Полученный щелочной раствор пероксида водорода помещают при температуре 25°C в темное место и через определенные интервалы времени проводят анализы по определению активного кислорода в жидкой фазе, т.е. определяют потерю системой активного кислорода. Время стабильности полученного щелочного раствора пероксида водорода с использованием в указанных количествах в качестве стабилизатора сульфата магния и ортоборной кислоты составило 1484 минуты. Потеря системой активного кислорода за 24 часа составила 5,8 л.

Пример 2

К 1000 мл водного 50% раствора пероксида водорода при непрерывном перемешивании добавляют 7,38 г сульфата магния (мольное соотношение MgSO4/H2O2=0,0035). После его полного растворения добавляют 0,87 г ортоборной кислоты (мольное соотношение Н3ВО32О2=0,0008). Затем в полученный раствор вводят двумя порциями с интервалом в 20 минут твердый 85% гидроксид калия (КОН) в количестве 690 г. Первая порция гидроксида калия составляет 112 г. Добавление КОН осуществляют таким образом, чтобы температура в зоне реакции не превышала 25°C. Далее как в примере 1. Время стабильности полученного щелочного раствора пероксида водорода с использованием в указанных количествах в качестве стабилизатора сульфата магния и ортоборной кислоты составило 1247 минут. Потеря системой активного кислорода за 24 часа составила 12,4 л.

Пример 3

К 1000 мл водного 50% раствора пероксида водорода при непрерывном перемешивании добавляют 4,22 г сульфата магния (мольное соотношение MgSO4/H2O2=0,002). После его полного растворения добавляют 2,18 г ортоборной кислоты (мольное соотношение Н3BO3/H2O2=0,002). Затем в полученный раствор вводят двумя порциями с интервалом в 22 минуты твердый 85% гидроксид калия (КОН) в количестве 690 г. Первая порция гидроксида калия составляет 112 г. Добавление КОН осуществляют таким образом, чтобы температура в зоне реакции не превышала 25°C. Далее как в примере 1. Время стабильности полученного щелочного раствора пероксида водорода с использованием в указанных количествах в качестве стабилизатора сульфата магния и ортоборной кислоты составило 1672 минуты. Потеря системой активного кислорода за 24 часа составила 5,3 л.

Пример 4

К 1000 мл водного 50% раствора пероксида водорода при непрерывном перемешивании добавляют 1,69 г сульфата магния (мольное соотношение MgSO4/H2O2=0,0008). После его полного растворения добавляют 0,87 г ортоборной кислоты (мольное соотношение H3BO3/H2O2=0,0008). Затем в полученный раствор вводят двумя порциями с интервалом в 20 минут твердый 85% гидроксид калия (КОН) в количестве 690 г. Первая порция гидроксида калия составляет 112 г. Добавление КОН осуществляют таким образом, чтобы температура в зоне реакции не превышала 25°. Далее как в примере 1. Время стабильности полученного щелочного раствора пероксида водорода с использованием в указанных количествах в качестве стабилизатора сульфата магния и ортоборной кислоты составило 792 минуты. Потеря системой активного кислорода за 24 часа составила 17,2 л.

Пример 5

К 1000 мл водного 50% раствора пероксида водорода при непрерывном перемешивании добавляют 7,38 г сульфата магния (мольное соотношение MgSO4/H2O2=0,0035). После его полного растворения добавляют 3,81 г ортоборной кислоты (мольное соотношение Н3ВO32O2=0,0035). Затем в полученный раствор вводят двумя порциями с интервалом в 25 минут твердый 85% гидроксид калия (КОН) в количестве 690 г. Первая порция гидроксида калия составляет 112 г. Добавление КОН осуществляют таким образом, чтобы температура в зоне реакции не превышала 25°C. Далее как в примере 1. Время стабильности полученного щелочного раствора пероксида водорода с использованием в указанных количествах в качестве стабилизатора сульфата магния и ортоборной кислоты составило 1778 минут. Потеря системой активного кислорода за 24 часа составила 5,0 л.

Пример 6

К 1000 мл водного 50% раствора пероксида водорода при непрерывном перемешивании добавляют 6,33 г сульфата магния (мольное соотношение MgSO4/H2O2=0,003). После его полного растворения добавляют 3,27 г ортоборной кислоты (мольное соотношение H3BO3/H2O2=0,003). Затем в полученный раствор вводят двумя порциями с интервалом в 25 минут твердый 85% гидроксид калия (КОН) в количестве 690 г. Первая порция гидроксида калия составляет 112 г. Добавление КОН осуществляют таким образом, чтобы температура в зоне реакции не превышала 25°C. Далее как в примере 1. Время стабильности полученного щелочного раствора пероксида водорода с использованием в указанных количествах в качестве стабилизатора сульфата магния и ортоборной кислоты составило 1921 минуту. Потеря системой активного кислорода за 24 часа составила 4,4 л.

Пример 7 (сравнительный)

Щелочной раствор пероксида водорода готовили, соблюдая технологические операции и мольное соотношение исходных компонентов, изложенные в Примере 2 патента №2538836, МПК C01B 15/037, 2015 г. Время стабильности полученного щелочного раствора пероксида водорода при использовании в качестве стабилизаторов суммарно 13,43 г тетрабората натрия и сульфата магния составило 552 минуты. Потеря системой активного кислорода за 24 часа составила 41,6 л.

Данные о времени стабильности щелочного раствора пероксида водорода, потере системой активного кислорода за 24 часа и массе используемых стабилизаторов на 1 л H2O2 по примерам 1-7 представлены в таблице.

Как видно из представленных в таблице данных, предложенный способ стабилизации щелочного раствора пероксида водорода, используемого для последующего синтеза пероксидных соединений щелочных металлов и их композитных смесей, позволяет увеличить время стабильности раствора до 1921 минуты. При этом потеря системой активного кислорода за 24 часа не превышает 17,2 л (минимальная потеря щелочным раствором пероксида водорода за 24 часов при применении предложенного способа составляет 4,4 л), а максимальная суммарная масса стабилизаторов, обеспечивающая достижение этих параметров, не превышает 11,19 г на 1 литр Н2O2.

Источник поступления информации: Роспатент

Showing 31-40 of 123 items.
10.05.2018
№218.016.3ccc

Способ получения водного раствора полианилина

Настоящее изобретение относится к способу получения водных растворов полианилина, а также к способу получения многокомпонентных композиционных графеновых материалов на основе полианилина. Способ включает обработку полианилина водным раствором фенолформальдегидной смолы резольного типа (ФФС)....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002647846
Дата охранного документа: 21.03.2018
10.05.2018
№218.016.3ee1

Способ получения графена и устройство для его осуществления

Изобретения относятся к химической промышленности и нанотехнологии. Сначала порошок графита интеркалируют концентрированной серной кислотой, затем окисляют персульфатом аммония. Полученный интеркалированный графит подвергают холодному расширению при 40°С в течение 3 ч и последующему...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002648424
Дата охранного документа: 26.03.2018
10.05.2018
№218.016.409d

Способ получения графеносодержащих материалов и устройство для его осуществления

Изобретения относятся к химической промышленности и нанотехнологии. Сначала получают интеркалированный графит путем обработки кристаллического графита раствором персульфата аммония в серной кислоте и выдерживают его до расширения. Из полученного расширенного соединения графита получают смесь...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002648892
Дата охранного документа: 28.03.2018
10.05.2018
№218.016.4107

Способ переработки титаномагнетитового рудного сырья

Изобретение относится к технологиям переработки рудного сырья и может быть использовано для переработки титаномагнетитового рудного сырья. Способ переработки титаномагнетитового рудного сырья включает дробление исходной руды с последующим выделением ванадийсодержащего концентрата. Исходную руду...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002649208
Дата охранного документа: 30.03.2018
29.05.2018
№218.016.55ae

Способ и система измерения давления и температуры тензомостом

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к измерению температуры и давления. Способ измерения давления и температуры тензомостом включает подачу тока на диагональ питания тензомоста и измерение напряжения на измерительной диагонали U. При смене направления тока питания...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002654311
Дата охранного документа: 17.05.2018
09.06.2018
№218.016.5a1c

Способ определения динамики измерения скорости оседания эритроцитов

Изобретение относится к области медицины, а именно к лабораторной клинической диагностике, и может быть использовано для проведения лабораторных анализов динамики изменения скорости оседания эритроцитов, а также в исследовательских целях. Способ определения динамики изменения скорости оседания...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002655523
Дата охранного документа: 28.05.2018
29.06.2018
№218.016.68cb

Способ определения коэффициента диффузии растворителей в массивных изделиях из капиллярно-пористых материалов

Использование: для определения коэффициента диффузии растворителей в массивных изделиях из капиллярно-пористых материалов. Сущность изобретения заключается в том, что создают в исследуемом изделии равномерное начальное содержание распределенного в твердой фазе растворителя, приводят плоскую...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002659195
Дата охранного документа: 28.06.2018
01.07.2018
№218.016.69af

Сорбент на основе модифицированного оксида графена и способ его получения

Группа изобретений относится к получению сорбентов и может быть использована для очистки сточных вод от красителей и солей тяжелых металлов. Сорбент представляет собой оксид графена, модифицированный полигидрохиноном. Способ получения сорбента включает смешение под воздействием ультразвука...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002659285
Дата охранного документа: 29.06.2018
10.07.2018
№218.016.6eea

Способ определения динамики изменения скорости оседания эритроцитов

Изобретение относится к области медицины, а именно к лабораторной клинической диагностике и может быть использовано для проведения лабораторных анализов динамики изменения скорости оседания эритроцитов, а также в исследовательских целях. Способ включает определение постоянной времени по...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002660710
Дата охранного документа: 09.07.2018
18.07.2018
№218.016.71b7

Способ определения коэффициента диффузии растворителей в листовых ортотропных капиллярно-пористых материалах

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при исследовании процессов массопереноса и для определения коэффициентов диффузии растворителей в изделиях из ортотропных листовых капиллярно-пористых материалов в бумажной, легкой, строительной и других отраслях...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002661447
Дата охранного документа: 16.07.2018
Showing 31-33 of 33 items.
19.10.2018
№218.016.937b

Способ получения продукта для регенерации воздуха

Изобретение относится к способам получения продуктов для регенерации воздуха для систем жизнеобеспечения человека. Для получения продукта для регенерации воздуха осуществляют смешение раствора пероксида водорода с сульфатом магния и гидроксидами лития и калия с последующей дегидратацией...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002669857
Дата охранного документа: 16.10.2018
24.01.2019
№219.016.b395

Способ получения пероксида лития

Изобретение относится к способам получения пероксида лития. Способ заключается во взаимодействии гидроксида лития с пероксидом водорода при мольном соотношении гидроксид лития/пероксид водорода, равном LiOH/HO=1,74-2,0, и последующей дегидратации полученной тройной системы LiOH-HO-HO путем...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002678026
Дата охранного документа: 22.01.2019
29.05.2019
№219.017.67f9

Способ получения сложных эфиров из отходов производства капролактама

Изобретение относится к области синтеза сложных эфиров из спиртовой фракции капролактама. Способ получения сложных эфиров из отходов производства капролактама осуществляется путем реакции этерификации органической кислоты и спирта в условиях автокаталитического выделения тепла, поддерживающего...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002422434
Дата охранного документа: 27.06.2011
+ добавить свой РИД