СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ВОДНЫЙ РАСТВОР ПЕРОКСИДА ВОДОРОДА И СПОСОБ ЕГО СТАБИЛИЗАЦИИ Российский патент 1996 года по МПК C01B15/37 

Изобретение относится к водным растворам пероксида водорода, стабилизированным против разложения кислородом и в воде при помощи составов, содержащих органические стабилизаторы, принадлежащие к классу аминополикарбоновых кислот.

Способ стабилизации водных растворов пероксида водорода при помощи таких стабилизаторов включается в объем изобретения.

Известен стабилизированный раствор пероксида водорода и способ его стабилизации [1] содержащий в качестве стабилизатора смесь полифосфата натрия и органического соединения.

Недостатком известного раствора и способа его стабилизации являются большие потери раствора при его длительном хранении.

Изобретение решает задачу повышения эффективности стабилизации пероксида водорода, выражающегося в уменьшении потерь растворов при их длительном хранении. Это достигается тем, что стабилизированный раствор содержит в качестве стабилизатора смесь пирофосфата щелочного или щелочноземельного металла с аминополикарбоновой кислотой или ее солью при массовом отношении указанных компонентов 0,2-0,4, а кислота соответствует следующей общей формуле:

где х 0; 1 или 2;
y 0; 1 или 2.

Раствор содержит указанный стабилизатор в количестве 0,5-1500 мг на 1 кг раствора.

Водным раствором пероксида водорода принято называть любой его водный раствор, в котором массовая концентрация H₂O₂ составляет 0,1-99 г H₂O₂/100 г раствора, а преимущественно 0,5-95% Преимущественно этот раствор представляет собой коммерческий раствор пероксида водорода с массовой концентрацией между 25-70 г H₂O₂/100 г раствора.

Предпочтительно, чтобы в общей формуле аминополикарбоновой кислоты числа х и y были такими, чтобы их сумма не превышала 3, а преимущественно не превышала 2.

По другому предпочтительному варианту используют аминополикарбоновую кислоту, в которой числа х и y были равны.

Аминополикарбоновой кислотой, которая давала наиболее интересные результаты, представляется 1,3-диамино-2-гидроксипропан-N, N,N',N'-тетрауксусная кислота.

Числа х и y у общей формулы аминополикарбоновой кислоты могут быть таковы, чтобы одно из них было 0. В случае необходимости желательно, чтобы другое число отличалось от 0, например, было равно 1.

Соли аминополикарбоновой кислоты включают соли, получающиеся замещением атома водорода одной или нескольких из четырех карбоксильных групп аминополикарбоновой кислоты катионом металла или аммонием. Катион металла представляет предпочтительно катион щелочного или щелочноземельного металла. Особенно рекомендуют щелочные металлы и аммоний.

Термин "аминополикарбоксилат" будет обозначать ниже аминополикарбоновые кислоты и их соли в соответствии с изобретением,
В составах стабилизаторов по изобретению массовое отношение пирофосфата и аминополикарбоксилата может изменяться между 0,2 и 4,0, а преимущественно между 0,7 и 1,3. Отличные результаты были получены для массового отношения пирофосфата (аминополикарбоксилата, равного 1,0).

Оптимальное содержание состава пирофосфата-аминополикарбоксилата в водных растворах пероксида водорода зависит от различных параметров, а именно, от концентрации раствора пероксида водорода, от его рН, а также от выбранного аминополикарбоксилата. Предпочтительное содержание стабилизатора в растворе составляет 1-300 мг на 1 кг раствора.

Изобретение применяется к растворам пероксида водорода, которые являются кислыми, нейтральными или основными. Особенно выгодно применять его для кислых растворов, у которых рН составляет между 2 и 5.

Примерами подобных растворов являются растворы пероксида водорода, используемые для очистки оптических стекол, особенно контактных линз, растворы Н₂O₂ для гидрометаллургии, особенно при экстракции металлов выщелачиванием руд, растворы Н₂O₂ для гравирования, для декапирования и полировки металлов (например, ванны для химической полировки меди), растворы Н₂O₂, используемые для защиты окружающей среды, например, растворы, используемые для детоксикации жидких или газообразных эфлюентов, и растворы, используемые для очистки вод, растворы Н₂O₂, используемые в пищевой промышленности, и особенно, растворы, которые служат для дезинфекции тары и резервуаров.

По выгодному варианту осуществления изобретения водный раствор пероксида водорода может представлять водный отбеливающий раствор, содержащий пероксид водорода в количестве 0,5-50 г Н₂O₂/100 г раствора. Подобными примерами отбеливающих растворов являются промывочные или отбеливающие растворы для текстильных материалов и для бумажной массы.

В способах для отбелки бумажной массы при помощи водных растворов пероксида водорода иногда оказывается выгодным предварительно обрабатывать отбеливаемую бумажную массу составом пирофосфата аминополикарбоксилата, используемым по изобретению, перед осуществлением обработки отбелкой пероксида водорода. Этот последний способ особенно интересен, когда отбеливаемая масса принадлежит к классу масс с высоким выходом.

Изобретение относится также к способу стабилизации водного раствора пероксида водорода, по которому в качестве стабилизатора используют смесь пирофосфата щелочного или щелочноземельного металла с аминополикарбоновой кислотой или ее солью в массовом отношении 0,2-0,4, соответствующей следующей общей формуле:

где х 0; 1 или 2 и
y 0; 1 или 2.

Изобретение позволяет получить водные растворы пероксида водорода, стойкость которых к разложению выше по сравнению с известными органическими и неорганическими стабилизаторами.

Примеры 1-7.

Пассивирование аппаратуры.

Аппаратура, используемая во всех примерах, предварительно была подвергнута обработке пассивированием с целью исключения отрицательного воздействия посторонних примесей, адсорбированных на поверхности при контакте с применяемыми стабилизирующими растворами перекиси водорода.

С этой целью погружают все стекло, способное контактировать с Н₂O₂, в водный раствор, содержащий 65 мас. HNO₃ и поддерживают систему при 75^oС в течение 24 часов.

Тесты по стабильности на длительный срок.

В колбе Эрленмейера емкостью 1 л, пассивированной, как описано выше, перемешивают 85-процентный водный раствор пероксида водорода дважды дистиллированную воду, стабилизатор и раствор ионов металлов, содержащий FeCl₃ и CuCl₂ в отношении 5 мол FeCl₃ на 1 мол CuCl₂. Количества различных применяемых компонентов были таковы, чтобы получить два типа конечной смеси, содержащей соответственно ≈ 35 г H₂O₂/100 г раствора и ≈ 70 г H₂O₂/100 г раствора и также 5 мг металлов (выраженных в Fe + Cu) на 1 кг раствора и 250 мг стабилизатора (со 100% активного вещества) на 1 кг раствора.

Полученные результаты даны в таблицах 1 (содержание H₂O₂ ≈ 35 мас.) и 2 (содержание H₂O₂ ≈ 70 мас.), которые приведены ниже.

В примерах 1 и 8 использованы растворы H₂O₂ без стабилизатора.

В опытах 5, 7, 12 и 14, где применяли смесь двух стабилизаторов, вводили 125 мг каждого из двух стабилизаторов на 1 кг раствора.

В качестве стабилизаторов применяют 1,3-диамино-2-гидроксипропан-N,N,N', N'-тетрауксусную кислоту (называемую ниже ДПТК), известные стабилизаторы, принадлежащие к двум различным группам, а именно, полифосфонат, изготовляемый фирмой Монсато и продаваемый под фабричной маркой ДЕКВЕСТ, и два стабилизатора неорганического типа. Эти стабилизаторы применяют одни или в смеси и обозначают аббревиатурами, которые указаны ниже:
PYRO Na₂H₂P₂O₇ (пирофосфат натрия),
STAN Na₂SnO₃ (станнат натрия),
Д2066 диэтилентриаминпента (метиленфосфофонат Na),
где аббревиатура Д2066 символизирует продукт ДЕКВЕСТ фирмы Монсато.

Потери раствора, содержащего ≈ 70 мас. H₂O₂ через 1 месяц хранения представлены в табл.1
Потери раствора, содержащего ≈ 35 мас. H₂O₂ в табл.2
Из представленных в таблицах данных следует, что изобретение позволяет стабилизировать раствор пероксида водорода с потерями, составляющими через один месяц хранения 0-1,4 мас.

Использование: получение отбеливателей для текстильных изделий и бумаги. Сущность изобретения: готовят стабилизированный водный раствор пероксида водорода, содержащий 0,5-95 мас.% Н₂O₂, 0,5-1500 мг стабилизатора на 1 кг раствора. Стабилизатор-смесь пирофосфата щелочного или щелочноземельного металла и аминополикарбоновой кислоты или ее соли в массовом отношении 0,2-0,4. Кислота имеет общую формулу

где х = 0; 1 или 2, y = 0;1 или 2, х + y = 3, или х = y. В качестве кислоты можно использовать 1,3-диамино-2-гидроксипропан-N, N,N,N-тетрауксусную кислоту. Потери раствора через 1 мес. составляют 0-1,4 мас.%, 2 с. и 6 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Стабилизированный водный раствор пероксида водорода, включающий стабилизатор смесь полифосфата металла с органическим соединением, отличающийся тем, что указанный раствор содержит 0,5 1500,0 мг стабилизатора на 1 кг раствора, при этом стабилизатор содержит в качестве полифосфата металла пирофосфат щелочного или щелочноземельного металла и в качестве органического соединения аминополикарбоновую кислоту или ее соль при массовом отношении указанных компонентов 0,2 0,4, причем аминополикарбоновая кислота имеет следующую общую формулу:

где x 0, 1 или 2;
y 0, 1 или 2. 2. Раствор по п.1, отличающийся тем, что x+y 3 или x y. 3. Раствор по пп.1 и 2, отличающийся тем, что в качестве аминополикарбоновой кислоты он содержит 1,3-диамино-2-гидроксипропан-N,N,N',N'-тетрауксусную кислоту. 4. Раствор по пп.1 3, отличающийся тем, что он содержит 0,5 95,0 мас. пероксида водорода. 5. Способ стабилизации водного раствора пероксида водорода с использованием стабилизатора на основе смеси полифосфата металла с органическим соединением, отличающийся тем, что стабилизатор используют в количестве 0,5 1500,0 мг на 1 кг раствора, в качестве полифосфата металла - пирофосфат щелочного или щелочноземельного металла, а в качестве органического соединения аминополикарбоновую кислоту или ее соль при массовом отношении указанных компонентов 0,2 0,4, причем аминополикарбоновую кислоту используют общей формулы

где x 0, 1 или 2;
y 0, 1 или 2. 6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что выбирают аминополикарбоновую кислоту с x+y 3 или x y. 7. Способ по пп.5 и 6, отличающийся тем, что в качестве аминополикарбоновой кислоты используют 1,3-диамино-2-гидроксипропан-N,N,N',N'-тетрауксусную кислоту. 8. Способ по пп.5 7, отличающийся тем, что используют раствор, содержащий 0,5 95,0 мас. пероксида водорода.