掃碼添加微信,獲取更多半導(dǎo)體相關(guān)資料
引言
過氧化氫是一種綠色氧化劑,本文概述了其在水中和氧氣中分解的爆炸式增長,其全球使用量已從過去三十年的0.5百萬工業(yè)使用量和三十年前每年百萬噸的狀態(tài)上升到工業(yè)制造領(lǐng)域的450萬噸,2014年每年的重要細節(jié)仍在攀升。與傳統(tǒng)的汽車氧化工業(yè)和民用部門相比,氧氣和氫氣的不同用途決定了直接生產(chǎn)的可行性。
?
實驗
全世界所有商業(yè)生產(chǎn)的H2O2都來自蒽醌AO工藝。其原料是氫氣、蒽醌和空氣,氫氣是通過甲烷的蒸汽重整就地制造的,而空氣是免費的。因此,現(xiàn)代技術(shù)采用不需要過濾的固定床反應(yīng)器,而不是裝備有過濾器的老式淤漿型加氫反應(yīng)器;產(chǎn)物混合物容易從固定床加氫催化劑中分離出來,以便在AO步驟中用壓縮空氣充氣。
為了提取有機相中存在的H2O2,將軟化水添加到高(> 30 m)液-液萃取塔的頂部,以確保水與工作解決方案。水在穿孔塔板上沿塔向下流動,同時工作溶液被泵入塔中。H2O2隨后通過蒸餾(用蒸汽,過氧化物不與水形成共沸混合物,并且可以通過蒸餾完全分離)純化和濃縮至不同的商業(yè)等級,通常高達70 %,之后通過加入穩(wěn)定劑穩(wěn)定濃縮產(chǎn)品,防止不希望的分解,然后泵入產(chǎn)品儲罐。包括均勻的4納米金屬合金納米顆粒(圖2)。
?
圖2
一個原因可能是直接合成只能用昂貴的過量純O2來實現(xiàn),而不能用自由獲得的空氣。此外,反應(yīng)壓力通常比AO工藝中通常采用的壓力高得多。
因為氧氣的價格非常高(3.0-3.2 kmol @ 1),估算時的兩個關(guān)鍵經(jīng)濟參數(shù)之一直接合成工藝的競爭力是所需的氧與氫的過量,這可能在5∶1和10∶1之間變化,并且在很大程度上決定了操作費用(OPEX)。另一個主要影響資本支出(CAPEX)的參數(shù)是反應(yīng)壓力。根據(jù)后一項研究,基于這種催化劑的獨立98kt/a @ 1直接合成裝置的OPEX和資本支出估計分別高出約25 %和33 %與典型的基于蒽醌的植物相比。當(dāng)在200毫克升@1 H2O2的條件下進行CHC時,H2O2完全降解(圖5)。
?
圖5
在消除細菌中通常存在的抗生素抗性基因方面,也獲得了類似的優(yōu)異結(jié)果,例如大腸桿菌,通過將紫外線照射與芬頓氧化(Fe2+/H2O2)結(jié)合,或單獨與H2O2結(jié)合(圖6),具有顯著的優(yōu)勢,即相應(yīng)劑量的急劇減少對酸堿度的敏感度降低。
?
圖6
討論和結(jié)果
如果新催化劑能夠開發(fā)一種使用不同原料和突破性經(jīng)濟的全新工藝,那么哪種新催化劑將會投入使用,從而導(dǎo)致新工廠的建設(shè)(以及技術(shù)的逐步變革)。]純氧的高成本和本文強調(diào)的直接法的眾多技術(shù)困難表明,有朝一日,由水進行的電化學(xué)合成可能會取代直接合成,[63]特別是現(xiàn)在正在進行的太陽能光伏熱潮正在快速降低電力成本。
與此同時,基于這種杰出的綠色化學(xué)物質(zhì)開發(fā)環(huán)境友好型技術(shù)將繼續(xù)有益于環(huán)境和人類健康。強調(diào)最近的進程,并提供一個關(guān)鍵的概述,這個迷你審查將有望有助于采用H2O2作為當(dāng)代可持續(xù)化學(xué)和綠色技術(shù)的核心化學(xué)品。
?