试析电子级过氧化氢的制备

周凡

摘 要：本文重点分析国内外10年时间内电子级过氧化氢的制备方法，对各种方法的优劣势展开详细阐述和说明，最后结合现今发展趋势，对未来发展方向展开预测分析，希望对我国电子领域的拓展有所帮助。

关键词：电子级过氧化氢;制备方法;未来发展

电子化工产业是随着我国技术不断完善发展起来的，虽然在我国的发展时间较短，但起到的作用却是非常巨大的。电子级过氧化氢是产业发展中应用最为广泛的材料，制备质量关乎产品性能，所以加强对电子级过氧化氢制备方法的研究具有非常重要的现实意义。

1 电子级过氧化氢

电子级过氧化氢属于一种交换树脂，抗氧化性较强，是目前电子化工生产中的主要材料。电子级过氧化氢是由过氧化氢为主要材料，以三塔连续树脂吸附工艺生成的电子级过氧化氢材料，操作简单、生产环境安全、无污染，成本低廉，且产品登记符合国家规定标准要求，对于行业发展及我国综合实力提升有着积极意义。此外，电子级过氧化氢生产后产生的材料，经过负压精馏作业可生成电子级的双氧水，做到材料的重复利用，不过能耗较大，需慎重使用。

2 电子级过氧化氢的制备分类

电子级过氧化氢在制备过程中因使用材料不同，制备方式也存在较大差异。最常见的电子级过氧化氢原材料有氢气和氧气、双氧水、水这几种。在制备工作中，可根据原材料性能和最终等级要求，开展制备工作。

3 析电子级过氧化氢的制备

3.1 氧气和氢气原料的制备方式

3.1.1 催化合成法

催化合成法可保证原材料及制备流程中不含有任何杂质或污染物，制备后成品的质量会以有机碳纯度展开科学判定，准确性高。该方法制备的电子级过氧化氢满足工业半导体清洗的基本要求，但其中会添加少量的催化剂和稳定剂，容易产生无机杂质。有很多专家学者对该方法进行研究，利用周密性密度泛函理论、低温常压作业原理等制备H2O2。得出结果表明，该方法可很好地保证电子级过氧化氢的性能，减少有机杂质带来的污染，提高成品纯度。

3.1.2 膜渗透合成法

该方法的优势为操作简单、损耗低、不存在有机杂质，副产品以水为主。与其他制造方式相比，其洁净度更强。但同样的，该方法也存在一些劣势，生产过程的安全性不高，容易因为故障发生降低生产效率，且生产中气体混合会产生一定的压力，如果不能科学管控，容易发生爆炸事故。曾有专家学者将渗透膜中的氧和反应溶液中的氢实行三相反应试验，将氢气压力控制在0.3-0.5MPa左右，氧气压力控制在0.1MPa，鼓泡流率控制在每分钟10mL以内，借助两者的反应，成功制造出分数超过0.05的过氧化氢物体。

3.2 双氧水原料制备方法

在处理以工业化双氧水为主要材料的电子级过氧化氢时，由于生产工艺、生产设备的不同，容易出现有机、无机或机械杂质，要想剔除杂质，可采用以下五种方式。

3.2.1 精馏法

精馏法是过氧化氢前期净化的常用方式，一般是将工业双氧水进行离子交换或整流预处理，虽然该方法能够将无机和机械杂质清除干净，但也存在一些问题：如能源损耗较大;整流过程中会伴随杂质的回流;金属设备可能会出现氧化情况，从而增加新杂质的覆盖面积;整流中的氧化分解会带来较大损耗和危险。

根据存在的问题，使用先进技术，对该方法实行创新和优化，生成蒸发--精馏净化技术，解决双氧水制备中存在的问题，提高产品纯净度。该技术可将企业混合物实施分离处理，部分进入冷凝器、部分进入蒸发器，以此减少杂质的生成。该方法应用后，制备过程中金属杂质量低于2*10-9，磷酸盐杂质质量在20*10-9以下。

3.2.2 离子交换树脂法

离子交换树脂是带有可交换离子的不溶性固体高分子混合物。将其应用到双氧水为原料的电子级过氧化氢制备中，可对其中含有的金属杂质予以有效剔除，保证电子级过氧化氢的纯度。常见的离子交换树脂以强酸性阳离子交换数值、亲水性多孔交换树脂、鳌型树脂和含卤素多孔交换树脂为主。不过第一种和最后一种在与过氧化氢溶液融合中会产生一些化学反应，增加饱和度，加大杂质含量，故而很少应用。

通常由于树脂中活性基团的不同而去除不同的阴阳离子，但单一的某一种树脂不可能含有所有的活性基团，而且过氧化氢溶液有一定的氧化性。为此，国内外大多采用抗氧化离子交换树脂、转型的阴、阳离子交换树脂，根据各种树脂特点来组合串联多种树脂达到净化的目的。如纯化过氧化氢水溶液的制备方法，解决一般离子交换树脂除去硅杂质效果差这一问题，其在溶液中利用絮凝剂、磷化物、氟型阴离子交换树脂，将含有的不溶性和可溶性二氧化硅实施过滤清除处理，减少杂质含量。

3.2.3 膜分离法

膜分离技术可采用物理方式对一定范围内的杂质展开分离处理，且操作流程简单，危险系数低，产品提纯效果良好。但膜过滤操作压力高，而且过滤膜使用寿命短，需要频繁更换过滤膜，成本过高。因此，目前膜过滤更多的是与其他方法配合使用。如在超高过氧化氢生产中，通过负载整合剂过滤、超滤膜过滤来得到纯度较高的过氧化氢，保证其纯度达到国家规定标准要求。再者，还可利用膜过滤、混合碳吸附及多级精馏融合的方式，来改进过氧化氢的纯度，符合国家标准等级。

3.2.4 溶剂萃取法

该方法利用两种溶剂间的不溶性，经过多次萃取处理，实现化合物的分离和剔除。萃取法操作简单，能耗低，产量不受限制，工作液可作萃取剂，所用萃取剂可以是液体。其缺点是产品质量较差，因此一般用于过氧化氢粗产品的前期处理。如使用非极性溶剂和极性溶剂组成的混合溶液，利用两者间的不溶性，在蒸汽与处理后，将溶液放置在20-40℃的温度下，达到对过氧化氢净化提纯的效果。整个处理过程中，有机碳杂质的浓度会降低到每升36mg以下。且随着反复蒸馏处理，浓度还会逐步降低，达到每升12mg左右。

3.2.5 吸附法

吸附法是处理有机杂质的重要手段。吸附法应用范德华力原理，以物理吸附的方式将存在的杂质吸附到吸附剂原子表面，再通过对吸附剂的转换和清除，达到杂质剔除提纯的效果。目前常用的吸附剂是活性炭，由于活性炭拥有丰富的孔结构和较大的表面积，因而具有很强的吸附能力。如氧化剂预处理活性炭方法，就是将活性炭浸泡在常温环境下的氧化剂溶液中，用纯水洗涤至洗涤液无酸根离子，干燥，再在80-250℃下烘干活化。用改性過的活性炭吸附过氧化氢水溶液中的有机杂质，吸附效果较好。

3.3 水原料的制备方式

以水为原料进行电子级过氧化氢制备时，主要采用电解法。其应用范围广泛，尤其是在大批量制备工作中有很好的效果，成本低廉，工艺简单，制备流程安全性高，能够保证电子级过氧化氢产品质量，提高其纯度。同时电解法对于处理生产中存在的无机杂质有较好效果。不过在使用该方法中，需要制定合理的能源管控方案，以免能源过量损耗。目前电解法在电子级过氧化氢制备中已经形成较为完善的系统体系，整个制备系统是由铂网氢电极和过氧化氢碳材料电极组成的，生产过程中不需要实施过量氧气的处理，减少氢气与氧气混合反应，优化产品性能。在生产过程中，过氧化氢的流量在每秒2.3mol左右。

4 结语

上文对不同类型原材料生成电子级过氧化氢的制备方式方法展开详细分析和探讨，并对每种方式方法的优缺点加以说明。希望对相关从业人员有所帮助，结合自身实际情况，科学选择电子级过氧化氢制备方法，加强电子级过氧化氢制备过程的安全性，提高电子级过氧化氢的纯度，保证其质量，进而为电子化工产业的发展奠定基础。

参考文献：

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[2]柴春玲，郭晓冉，沈冲.电子级过氧化氢水溶液制备技术进展[J].化学推进剂与高分子材料，2017（3）.