[發(fā)明專利]一種高效制備過氧化氫消毒液的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110241016.1
• 申請(qǐng)日: 2021-03-04
• 公開（公告）號(hào): CN113174605B
• 公開（公告）日: 2022-10-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉廣立;黃凱敏;盧耀斌;駱海萍;張仁鐸
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中山大學(xué)
• 主分類號(hào): C25B1/30
• 分類號(hào): C25B1/30;C25B1/50;C25B9/19;C25B9/15;C25B11/032
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 陳娟

本發(fā)明涉及一種高效制備過氧化氫消毒液的方法。該方法包括如下步驟：利用堆疊式三室電合成反應(yīng)器進(jìn)行電解得到；其中堆疊式三室電合成反應(yīng)器包括依次排列的陽(yáng)極室、陰極室和空氣室，及由陽(yáng)極和陰極組成的電極對(duì)；陽(yáng)極液和陽(yáng)極置于陽(yáng)極室內(nèi)，陽(yáng)極液為硫酸鹽溶液，濃度為0.01～1.0mol/L，pH為0.1～7.0；陰極液和陰極置于陰極室內(nèi)，陰極液為硫酸鹽溶液、乙酸鹽溶液、碳酸氫鹽溶液或磷酸鹽溶液中的一種或幾種，濃度為0.05～0.50mol/L；電解的電流密度為10～100mA/cm²。該方法利用堆疊式三室電合成反應(yīng)器進(jìn)行電解，通過優(yōu)化陽(yáng)極液組成、陰極液組成和電流密度，可在較短時(shí)間內(nèi)得到3％的過氧化氫消毒溶液。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電化學(xué)領(lǐng)域，具體涉及一種高效制備過氧化氫消毒液的方法。

背景技術(shù)

2020年新冠冠狀病毒肺炎疫情爆發(fā)，大規(guī)模的環(huán)境消殺以及家庭消毒讓消毒產(chǎn)品嚴(yán)重供不應(yīng)求，市場(chǎng)缺口巨大。目前常用的消毒液有84消毒液、過氧化物類消毒液、來(lái)蘇水等。其中84消毒液是5.5％～6.5％的次氯酸鈉溶液，具有較強(qiáng)烈的刺激性氣味，會(huì)灼傷呼吸道黏膜，部分人群特別是老人應(yīng)慎用。來(lái)蘇水為甲酚的肥皂溶液，對(duì)皮膚有一定的刺激和腐蝕作用，而且甲酚有毒，使用時(shí)需要注意安全。過氧化物類消毒劑主要包括過氧化氫和過氧乙酸，其中過氧化氫溶液無(wú)臭，遇氧化物或還原物即迅速分解，生成水和氧氣，對(duì)腸道性致病菌、化膿性球菌、病毒等均有效。按照《過氧化物類消毒劑衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB26371-2010)，3.0％的過氧化氫溶液可用于“一般物體表面”、“空氣消毒”、“食品用工具、設(shè)備消毒”、“皮膚傷口沖洗消毒”等。

隨著我國(guó)人民生活水平的提高，對(duì)綠色、健康、安全的意識(shí)也越來(lái)越高，家用殺菌、除臭劑的使用也越來(lái)越多，過氧化氫消毒液不僅能夠殺菌消毒，而且無(wú)異味、不易殘留(分解產(chǎn)物是水和氧氣)，便攜式小型化的過氧化氫消毒液發(fā)生器的研發(fā)，對(duì)于家庭的果蔬、碗柜、衣物等的殺菌、消毒、除異味等均有應(yīng)用空間。過氧化氫作為一種環(huán)境友好型的氧化劑，其氧化或者消毒之后并無(wú)有毒副產(chǎn)物的產(chǎn)生。在醫(yī)用消毒領(lǐng)域內(nèi)所需的過氧化氫溶液濃度為3％(30g/L)，可高效殺滅環(huán)境中的病原體微生物，阻斷病原體的空氣傳播途徑。在自來(lái)水的消毒領(lǐng)域，過氧化氫可協(xié)同氯消毒劑對(duì)水廠出水進(jìn)行消毒，可在一定程度上減少氯消毒劑的用量，同時(shí)也能夠很好地減少出水中的消毒副產(chǎn)物總量以及保證水質(zhì)的健康達(dá)標(biāo)。此外，過氧化氫可協(xié)同F(xiàn)e²⁺發(fā)生芬頓反應(yīng)，是一種最常見的高級(jí)氧化技術(shù)，可用于對(duì)常見的難降解有機(jī)物如藥品及個(gè)人護(hù)理品進(jìn)行完全的氧化分解，防止其對(duì)水環(huán)境及個(gè)人健康造成的污染風(fēng)險(xiǎn)。

目前過氧化氫主要通過蒽醌法生產(chǎn)(例如CN101037190)，該法屬于化學(xué)法合成法，雖然蒽醌法效率高，易于規(guī)模化，但無(wú)法現(xiàn)場(chǎng)制備，而且蒽醌法生產(chǎn)出的高濃度過氧化氫(30％)具有強(qiáng)烈的腐蝕性和不穩(wěn)定性，在儲(chǔ)存、運(yùn)輸和使用過程中存在著爆炸的危險(xiǎn)性。

電合成法通過以水和氧氣為原料，為應(yīng)用行業(yè)提供了更安全、可靠、方便的過氧化氫來(lái)源。氧還原陰極電合成法指的主要是氧氣在電極的陰極催化下被還原成過氧化氫的反應(yīng)，目前多通過氣體擴(kuò)散陰極的形式使氧氣在三相條件下被催化還原轉(zhuǎn)化為過氧化氫。電合成法操作簡(jiǎn)單，但由于副反應(yīng)多、電流效率低等原因無(wú)法實(shí)現(xiàn)高濃度過氧化氫溶液(3％)的生產(chǎn)。

因此研發(fā)出一種安全高效過氧化氫消毒液(3％)的電合成方法，有助于現(xiàn)場(chǎng)快速制備消毒劑，可用于致病菌及病毒的消殺，實(shí)現(xiàn)對(duì)個(gè)人健康衛(wèi)生的有效防護(hù)；也可用于對(duì)難降解有機(jī)物的去除分解，實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的安全防控。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服陰極電合成法中過氧化氫產(chǎn)物濃度低、產(chǎn)率慢的缺陷或不足，提供一種高效制備過氧化氫消毒液的方法。本發(fā)明提供的方法，利用堆疊式三室電合成反應(yīng)器進(jìn)行電合成，通過優(yōu)化陽(yáng)極液組成、陰極液組成和電流密度，可在短時(shí)間內(nèi)現(xiàn)場(chǎng)制備得到3％的過氧化氫消毒溶液。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明的目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：