双氧水分解速率和稳定性研究

双氧水分解速率和稳定性研究
作者：陈杰
来源：《E动时尚·科学工程技术》2019年第10期
摘要：双氧水漂白剂因其稳定性好，不腐蚀设备，无污染，而广泛用于纤维素纤维及其它纤维的漂白。

为了使双氧水在漂白过程中均匀、有效地分解，避免织物遭受剧烈损伤，漂液中必须加入一定量的稳定剂。

氧漂稳定剂按其化学组成可以分为含硅类和非硅类两种;按其稳定功能的机理可分为吸附型和螯合型两类。

实际上，在氧漂稳定剂中这两种功能都具有，只是侧重不同。

关键词：双氧水分解速率;稳定性
前言
双氧水作为一种“绿色”试剂，广泛应用于化工、纺织、造纸、军工、电子、航天、医药、建筑及环境保护等行业。

由于双氧水分子结构的低对称性及过氧键的存在，造成双氧水容易发生自分解反应。

同时，高浓度双氧水溶液对杂质特别敏感，许多有机和无机杂质都会使其催化分解。

一、稳定功能
氧漂稳定剂按其化学组成可以分为含硅类和非硅类两种;按其稳定功能的机理可分为吸附型和螯合型两类。

实际上，在氧漂稳定剂中这两种功能都具有，只是侧重不同。

一是吸附型稳定剂。

应用最普遍的是硅酸鈉。

但它会形成硅垢，且耐碱性也很差，当碱浓度超过3 g/L 时形成硅酸，不利于形成吸附性胶体，因此不适用于碱氧一浴法工艺。

吸附型高分子化合物如聚丙烯酰胺及其部分水解物不耐浓碱。

在浓碱中，聚丙烯酰胺会水解成丙烯酸，使悬浮性和活性降低。

二是螯合型稳定剂。

这类大多为有机酸多价螯合剂。

它们能与金属离子螯合形成稳定的水溶性螯合物，可分为羧酸盐、膦酸酯盐和羧羟基。

螯合型稳定剂的最大缺点是不能像吸附型那样将重金属离子富集，也不能螯合金属离子以催化分解双氧水的杂质，更不能用于如液下履带设备的大浴比漂白。

三是吸附及螯合混合型。

具有吸附能力的高分子化合物（包括水玻璃），可使悬浮和分散在漂液中的重金属离子及其氢氧化物富集后与之螯合。

在同一分子结构中既含有吸附型又具有螯合型功能的稳定剂是最新型的，如α-羟基丙烯酸聚合物。

二、双氧水分解速率和稳定性
1.材料及仪器。

织物：14.6 tex（40s）棉针织坯布。

试剂：金属肽配合物（自制），30% 双氧水（分析纯，天津市天力化学试剂有限公司），硅酸钠，精炼剂，渗透剂JFC，氢氧化钠，高锰酸钾（分析纯，西安化学试剂厂），98% 浓硫酸。

2.工艺。

双氧水/ 金属配合物新体系低温漂白工艺漂白液组成：金属蛋白配合物2 g/L，30% H2O210 mL/L，硅酸钠3 g/L，精炼剂0.07 g/L，渗透剂JFC 1 g/L，浴比 30 ∶ 1。

漂白工艺：在室温下将棉坯布投入漂白液中，升温至一定温度，保温一定时间，取出织物，充分洗涤，烘干。

用蒸馏水冲洗锥形瓶、量筒以及移液管，锥形瓶需烘干。

将98% 的浓硫酸和水按体积比1 ∶ 5 配成3 mol/L 的溶液，用量筒量取10 mL（3 mol/L）的硫酸溶液于锥形瓶中。

用5 mL 移液管精确移取配制好的初始工作液于锥形瓶中，标记为0 min 锥形瓶，待滴定。

随后，将工作液放入染色机中进行处理，每隔10 min 取5 mL工作液于锥形瓶中，待滴定。

用配制好的0.02 mol/L的KMnO4 溶液慢慢滴定锥形瓶中的双氧水，摇动至粉红色且0.5 min 不消失即为终点，记录耗用的高锰酸钾体积V x，计算出双氧水分解百分率。

在平行条件下测试2 次，测试误差控制在2% 之内。

3.双氧水分解速率和稳定性。

不同漂白工艺的H2O2 分解率都随。

着漂白时间的延长而增大。

但在相同的漂白时间下，传统漂白织物的H2O2 分解率最高，在10 min 时双氧水的分解率已达到56%。

未加助剂低温漂白工艺中双氧水分解率随时间延长增加缓慢，80 min 时，双氧水分解率仅为19%，加入金属配合物后，双氧水的分解速率显著提高。

金属配合物体系的双氧水分解速率常数远远大于未加助剂体系的分解速率常数，并且半衰期远小于未加助剂体系。

说明金属配合物在低温、低碱下具有很好的促进双氧水分解的作用。

随着漂白温度的升高，
H2O2的分解率增大。

对于未加助剂的漂白体系，温度为60 ℃时，双氧水分解率为14.52%，温度升高至90 ℃时，双氧水分解率为22.23%，双氧水分解率提高不到10%。

加入金属配合物，60 ℃时双氧水分解率为45.45%，升温至70 ℃，双氧水分解率为67.16%，提高幅度较大。

继续升高温度，双氧水分解率提高幅度减小。

但加入金属配合物的体系中，双氧水分解率都高于未加金属配合物体系，说明金属配合物可以在较低温度下促进双氧水分解。

为探究硅酸钠加入方式对双氧水漂白体系的影响，金属配合物体系与未加助剂体系不同加碱方式，其余条件同工艺1.2.1，测定不同时间的双氧水分解率以及织物白度。

金属配合物体系双氧水分解率随时间的延长表现为开始加碱> 优化工艺（20 min后加碱）> 未加碱。

织物白度都呈现为优化工艺> 开始加碱> 未加碱。

未加助剂工艺，即使开始就加碱，随时间延长，双氧水的分解率变化不大。

漂白初期加入硅酸钠，前30 min 双氧水分解率明显高于优化工艺，但时间> 30 min，两者双氧水分解率相近，保持在73% 左右;而织物白度，在开始20 min 前，初始加碱工艺织物白度高于优化工艺织物白度，20 min后，优化工艺织物白度明显大于初始加碱工艺，但都高于未加硅酸钠织物白度。

其原因为硅酸钠在漂白体系中起双重作用，既有碱的活化作用也有稳定剂的作用，不加硅酸钠时，此时双氧水分解率较低，因此，织物白度较低。

若初始漂白时加入硅酸钠，不利于羟自由基生成，同时，双氧水分解太快，造成无效分解多，白度最终并没有后加碱织物的高。

因此，先在弱酸性条件下处理一段时间再加碱有利于织物白度的提高。

随着温度的升高，未加助剂体系与金属配合物体系的织物白度都有所提高。

当温度为60 ℃时，金属配合物体系织物白度为77.1%，未加助剂体系织物白度为74.4%，提高幅度不大。

当升温至
70 ℃时，金属配合物体系织物白度为89.3%，未加助剂体系织物白度为77.1%，提高10 个百分点以上。

但当温度> 70 ℃时，随温度升高，织物白度提高幅度减缓。

金属配合物体系在
65 ℃时的织物白度即可达到未加助剂体系90 ℃时的。

说明金属配合物可以有效降低棉织物漂白的温度。

结束语
本文主要研究随着温度的升高，双氧水的分解速率稍有加快，但总体来说分解速率仍较慢，因此双氧水在室温条件下较为稳定，可长久保存。

双氧水在弱酸性和碱性条件下表现出不稳定性，快速分解，但是在强酸性条件下双氧水是稳定的，因此，双氧水必须保持在酸性条件下，以维持其稳定性。

参考文献
[1]周铉，等.高分子型氧漂稳定剂水解聚丙烯酰胺HPMA稳定机理的探讨[J].印染，2017，18（1）：11～15.
[2]杨文琳，等.耐强碱稳定剂的研究[C].染整前处理论文选集，2018，179～183.
[3]吴自强，等.新型氧漂稳定剂稳定机理的研究[J].印染，2017，22（10）：5～8.。