Nadtlenek wodoru potrzebny prawie wszędzie

• Strona główna
• Artykuły
• Nadtlenek wodoru potrzebny prawie wszędzie

2021-01-18  / Autor: Tomasz Darowski

Nadtlenek wodoru jako wszechstronny środek wybielający w przemyśle papierniczym

W przemyśle celulozowo-papierniczym nadtlenek wodoru jest stosowany jako wszechstronny środek wybielający w sekwencjach chemicznego bielenia masy celulozowej, w mechanicznym wybielaniu masy celulozowej (jako jedyny lub dominujący środek bielący) oraz w recyklingu papieru z usuwaniem farby drukarskiej (odbarwianie).

W bieleniu masy celulozowej siarczanowej, najważniejszego na świecie rodzaju masy celulozowej, nadtlenek wodoru jest jedną z substancji chemicznych stosowanych w procesach wieloetapowych. Do wytworzenia aktywnego środka wybielającego z nadtlenku wodoru, anionu perhydroksylowego, wymagane są odpowiednie warunki alkaliczne. W związku z tym etapy ekstrakcji mogą być wykorzystywane do dodawania nadtlenków, aby zwiększyć efekt ekstrakcji i jasności.

Zastosowanie nadtlenku wodoru pozwala na uzyskanie najwyższego poziomu jasności przy poprawionej stabilności jasności, zoptymalizowanej ekonomii dzięki oszczędności całkowitej ilości wymaganych chemikaliów, niskiej pozostałości związków chlorowcowanych zarówno w masie celulozowej (OX), jak i ściekach (AOX) oraz niskim zabarwieniu ścieków. Nadtlenek wodoru jest stosowany jako wyłączny środek wybielający w rozjaśnianiu pulpy siarczynowej. W procesach jedno- lub dwustopniowych umożliwia bielenie do pełnej jasności.

Następne wykorzystanie nadtlenku wodoru w przemyśle drzewno-papierniczym odnosi się do masy celulozowej mechanicznej.

Wytwarzana jest ona w konwencjonalnym procesie mielenia drewna lub nowoczesnej technologii rafinacji. Jest bielona nadtlenkiem wodoru do bardzo wysokich poziomów jasności. Konwencjonalne podejście polega na zastosowaniu nadtlenku wodoru razem z sodą kaustyczną jako źródłem alkalicznym, krzemianu sodu do stabilizacji i buforowania oraz chelatu do sekwestrowania śladowych ilości metali ciężkich w masie drzewnej. Nadtlenek wodoru zapewnia wysoką jasność i stabilność w przypadku starzenia i żółknięcia, a także umiarkowany ładunek ścieków i dobrą biodegradowalność.

Ostatni przykład użycia związku to odbarwiona masa celulozowa. W recyklingu papieru usuwanie farby drukarskiej jest bowiem celem najważniejszym, gdy włókna są ponownie wykorzystywane do produkcji papieru drukarskiego lub różnych gatunków bibułki. Jasność i usuwanie koloru to cele drugorzędne. Rozjaśnianie włókien uzyskuje się głównie za pomocą nadtlenku wodoru. Alkaliczne warunki ponownego roztwarzania makulatury idealnie nadają się do jednoczesnego stosowania nadtlenku wodoru. Niewielkie ilości nadtlenku wodoru są wystarczające, aby poprawić jasność i zapobiec alkalicznemu żółknięciu.

Nadtlenek wodoru jako łagodny środek wybielający w tekstyliach

Nadtlenek wodoru jest środkiem wybielającym nadającym się do obróbki włókien naturalnych i syntetycznych (bawełna, wełna, jedwab, len). Zastosowanie nad tlenku wodoru umożliwia nie tylko uzyskanie wysokiego stopnia jasności, ale także pozwala zachować właściwości mechaniczne włókien. Proces ten, podobnie jak bielenie masy celulozowej, odbywa się w środowisku zasadowym. Płyny bielące muszą być stabilizowane, aby zapobiec reakcjom rozkładu spowodowanym śladową obecnością metali takich, jak miedź, żelazo i mangan, które często można znaleźć we włóknach lub w wodzie.

Obecnie głównym włóknem bielonym jest bawełna. Praktycznie cała produkowana bawełna jest bielona. Około 80-90% wszystkich tkanin bawełnianych jest bielonych nadtlenkiem wodoru. Zwykle bielenie roztworami nadtlenku wodoru 0,3-0,6% wag. przy pH 10,5-11,5 prowadzi się przez jedną

– trzy godziny w temperaturze 90-95°C. W przeszłości do bielenia bawełny powszechnie stosowano podchloryn sodu. Z wybielacza podchlorynowego zrezygnowano jednak ze względu na duże uszkodzenia włókien i trudności techniczne.

Konsumenci zaakceptowali wybielacze do prania z nadtlenkiem wodoru jako bezpieczną dla kolorów alternatywę względem wybielaczy zawierających podchloryn sodu. Jedną z jego zalet w porównaniu z wybielaczami na bazie chloru jest to, że nie wpływa na nowoczesne barwniki.

Nadtlenek wodoru jako środek utleniający w syntezie chemicznej

Nadtlenek wodoru jest silnym i przyjaznym dla środowiska środkiem utleniającym, który znalazł wiele zastosowań w przemyśle chemicznym w odniesieniu do produkcji związków organicznych. Ze względu na niską masę cząsteczkową jest wydajniejszym środkiem utleniającym w stosunku wagowym niż dwuchromian lub nadmanganian potasu. Jest stabilną i bezpieczną substancją chemiczną pod warunkiem prawidłowego obchodzenia się z nią i ma tę zaletę, że jest rozpuszczalny w wodzie, w wielu rozpuszczalnikach organicznych lub w samym podłożu. Wreszcie też nadtlenek wodoru ma łagodny dla środowiska profil, ponieważ rozkłada się tylko do wody i tlenu.

Różne zastosowania, w których nadtlenek wodoru jest stosowany jako wybrany środek utleniający, obejmują następujące przykłady w syntezie chemicznej:

• tlenek propylenu (epoksydacja alkenu – proces HPPO),
• organiczne inicjatory nadtlenkowe (np. nadtlenek benzoilu, nadtlenek laurylu),
• epoksydowane plastyfikatory oleju sojowego (epoksydacja kwasów tłuszczowych),
• środki zmniejszające palność (bromowanie),
• inicjator katalitycznych reakcji polimeryzacji (źródło wolnych rodników),
• produkcja katecholu (hydroksylacja),
• przygotowanie prekursorów farmaceutycznych (utlenianie),
• środki powierzchniowo czynne na bazie tlenków amin (n-utlenianie),
• produkcja herbicydów (utlenianie S, N),
• produkcja kwasu nadkarboksylowego (np. kwasu nadoctowego)

Nadtlenek wodoru jako środek utleniający i źródło wolnych rodników w zastosowaniach środowiskowych

Unikalne właściwości chemiczne nadtlenku wodoru, a także jego przyjazność dla środowiska predestynują tę substancję do szerokiego zastosowania w różnorodnych aplikacjach środowiskowych. Istnieje wiele przykładów, w których nadtlenek wodoru pomaga zapobiegać lub zmniejszać negatywny wpływ na środowisko.

Zaawansowany proces utleniania (AOP) jest jednym z najczęściej stosowanych podejść do oczyszczania ścieków. W procesie tym wykorzystuje się siłę utleniania rodników hydroksylowych, najsilniejszego znanego utleniacza, do rozkładu toksycznych substancji lub do zwiększania ich biodegradacji. Nadtlenek wodoru, będący głównym składnikiem AOP, jest źródłem utleniaczy.

Proces AOP jest z powodzeniem stosowany do oczyszczania ścieków rafineryjnych i ścieków z zakładów chemicznych lub farmaceutycznych, a także ścieków komunalnych.

Z racji tego, że nadtlenek wodoru jest szeroko stosowany w procesach technologicznych zmniejszających wpływ na środowisko, to dzięki niemu można znacznie zredukować emisje dwutlenku azotu i podtlenku azotu z przemysłu stalowego, który to przemysł wykorzystuje kwas azotowy w procesie wytrawiania. Usuwanie merkaptanów, H2S i SO2 ze ścieków lub gazów odlotowych odbywa się za pomocą mokrego skrubera z nadtlenkiem wodoru.

Omawiany związek służy również do zmniejszania toksyczności i zapachów w papierniach, zakładach utylizacyjnych, hutach metali, przemyśle farmaceutycznym, pestycydach, zakładach chemicznych lub petrochemicznych.

Nadtlenek wodoru jest także używany do odchlorowywania, aby zapobiec korozji i tworzenia się związków chlorowanych przez producentów chloru, użytkowników chloru i producentów chlorowanych polimerów.

Jednym z najważniejszych środowiskowych zastosowań nadtlenku wodoru jest przygotowanie wody pitnej.

Do eliminacji szkodliwych mikroorganizmów stosuje się zwykle ozon. W następnym etapie nadtlenek wodoru jest stosowany w celu zniszczenia pozostałości ozonu, tak aby woda pitna spełniała wymogi prawne dotyczące wysokiej jakości.

Nadtlenek wodoru jako środek utleniający i źródło tlenu w górnictwie

Nadtlenek wodoru jest często wykorzystywany jako utleniacz w metalurgicznych etapach procesów, takich jak ługowanie rudy, przygotowanie koncentratu lub obróbka eluentu. Także produkcja złota i uranu jest przykładem niektórych ważnych zastosowań nadtlenku wodoru w przemyśle wydobywczym. W zależności od składu rudy oraz warunków ługowania, wykorzystanie nadtlenku wodoru skutkuje oszczędnością eluentów i kwasów, upraszcza zarządzanie chemikaliami lub odpadami oraz poprawia ogólną kontrolę procesu.

Warto zauważyć, że w naturze uran występuje w postaci czterowartościowych lub sześciowartościowych minerałów tlenkowych (uraninitu lub blendy smolistej). Jednak czterowartościowy uran posiada bardzo małą rozpuszczalność zarówno w środowisku kwaśnym, jak i zasadowym. Aby zatem uzyskać ekonomiczne odzyskiwanie uranu, to ogromne znaczenie odgrywa utlenianie do znacznie bardziej rozpuszczalnego stanu sześciowartościowego. Trójwartościowe związki żelaza są powszechnie stosowane w celu zwiększenia stopnia utlenienia uranu. Nadtlenek wodoru służy do regeneracji aktywnych jonów Fe (III) w eluencie.

Natomiast w ramach produkcji złota najczęściej stosowaną obecnie metodą jest cyjanizacja, która polega na ługowaniu rud zawierających złoto poprzez rozcieńczanie wodnych roztworów cyjanku w obecności wapna i tlenu. W zależności od warunków ługowania, całkowitego stężenia zawieszonej rudy, a także stężenia pochłaniaczy tlenu w rudzie, można dodać nadtlenek wodoru, aby zwiększyć całkowite stężenie tlenu w układzie i sprzyjać głębszemu ługowaniu poprzez bezpośrednie utlenianie. W dalszej części strumienia nadtlenek wodoru jest często używany do usuwania cyjanków ze ścieków. Utlenianie cyjanku odbywa się jednoetapowo, bez tworzenia toksycznych produktów pośrednich.

CAŁY ARTYKUŁ ZNAJDĄ PAŃSTWO W NR 6/2020 DWUMIESIĘCZNIKA "CHEMIA I BIZNES". ZAPRASZAMY.

nadtlenek wodoruprzemysł chemiczny