掃碼添加微信，獲取更多半導(dǎo)體相關(guān)資料
引言
過(guò)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(zhǎng)，其全球使用量已從過(guò)去三十年的0.5百萬(wàn)工業(yè)使用量和三十年前每年百萬(wàn)噸的狀態(tài)上升到工業(yè)制造領(lǐng)域的450萬(wàn)噸，2014年每年的重要細(xì)節(jié)仍在攀升。與傳統(tǒng)的汽車(chē)氧化工業(yè)和民用部門(mén)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(shí)驗(yàn)
全世界所有商業(yè)生產(chǎn)的H2O2都來(lái)自蒽醌AO工藝。其原料是氫氣、蒽醌和空氣，氫氣是通過(guò)甲烷的蒸汽重整就地制造的，而空氣是免費(fèi)的。因此，現(xiàn)代技術(shù)采用不需要過(guò)濾的固定床反應(yīng)器，而不是裝備有過(guò)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(lái)，以便在AO步驟中用壓縮空氣充氣。
為了提取有機(jī)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(dòng)，同時(shí)工作溶液被泵入塔中。H2O2隨后通過(guò)蒸餾(用蒸汽，過(guò)氧化物不與水形成共沸混合物，并且可以通過(guò)蒸餾完全分離)純化和濃縮至不同的商業(yè)等級(jí)，通常高達(dá)70 %，之后通過(guò)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(chǔ)罐。包括均勻的4納米金屬合金納米顆粒(圖2)。
?
圖2
一個(gè)原因可能是直接合成只能用昂貴的過(guò)量純O2來(lái)實(shí)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?yàn)檠鯕獾膬r(jià)格非常高(3.0-3.2 kmol @ 1)，估算時(shí)的兩個(gè)關(guān)鍵經(jīng)濟(jì)參數(shù)之一直接合成工藝的競(jìng)爭(zhēng)力是所需的氧與氫的過(guò)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(fèi)用(OPEX)。另一個(gè)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(xiàng)研究，基于這種催化劑的獨(dú)立98kt/a @ 1直接合成裝置的OPEX和資本支出估計(jì)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(jìn)行CHC時(shí)，H2O2完全降解(圖5)。
?
圖5
在消除細(xì)菌中通常存在的抗生素抗性基因方面，也獲得了類(lèi)似的優(yōu)異結(jié)果，例如大腸桿菌，通過(guò)將紫外線照射與芬頓氧化(Fe2+/H2O2)結(jié)合，或單獨(dú)與H2O2結(jié)合(圖6)，具有顯著的優(yōu)勢(shì)，即相應(yīng)劑量的急劇減少對(duì)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(kāi)發(fā)一種使用不同原料和突破性經(jīng)濟(jì)的全新工藝，那么哪種新催化劑將會(huì)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(qiáng)調(diào)的直接法的眾多技術(shù)困難表明，有朝一日，由水進(jìn)行的電化學(xué)合成可能會(huì)取代直接合成，[63]特別是現(xiàn)在正在進(jìn)行的太陽(yáng)能光伏熱潮正在快速降低電力成本。
與此同時(shí)，基于這種杰出的綠色化學(xué)物質(zhì)開(kāi)發(fā)環(huán)境友好型技術(shù)將繼續(xù)有益于環(huán)境和人類(lèi)健康。強(qiáng)調(diào)最近的進(jìn)程，并提供一個(gè)關(guān)鍵的概述，這個(gè)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。
?