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Peróxido de hidrógeno

Hora: 2021-04-29 Golpes : 125

El peróxido de hidrógeno puro es un líquido incoloro miscible con agua. A menudo se suministra como una solución al 40% (p / p) pero también se puede obtener hasta aproximadamente el 70% (p / p). Se utiliza principalmente como blanqueador.

 

Usos del peróxido de hidrógeno

Las propiedades blanqueadoras del peróxido de hidrógeno se utilizan en muchas industrias. Quizás su uso diario más familiar sea en productos patentados que se utilizan para lavar la ropa, por ejemplo, en algunas formas de VanishTM. Se utilizan grandes cantidades de peróxido de hidrógeno para producir perborato de sodio y percarbonato de sodio, que se utilizan como agentes blanqueadores en detergentes líquidos y sólidos. El perborato de sodio, NaBO3.4H2O, se obtiene agregando peróxido de hidrógeno a una solución de metaborato de sodio e hidróxido de sodio. El percarbonato de sodio se prepara agregando peróxido de hidrógeno a una solución de carbonato de sodio.

Figura 1 Usos del peróxido de hidrógeno.

 

Figura 2 El martín pescador puede alimentarse en un río previamente contaminado que ha sido limpiado tratándolo con una solución de peróxido de hidrógeno.
Con el amable permiso de Solvay.    

Si bien su uso en detergentes representa grandes cantidades de peróxido de hidrógeno, la mayoría se usa en solución para blanquear papel (aumentando su brillo), pulpa de madera y telas. Y recientemente, se han puesto en funcionamiento plantas muy grandes en Amberes (Bélgica) y en el complejo industrial de Map Ta Phut (Tailandia). Se está construyendo una tercera gran planta en la costa este de Arabia Saudita, en el Golfo Pérsico, en Jubail. Las tres plantas producirán peróxido de hidrógeno que se utilizará para producir epoxipropano (óxido de propileno) por oxidación directa de propeno. El epoxipropano, a su vez, se utilizará principalmente para fabricar poliuretanos.

 

Figura 3 Una vista del complejo petroquímico Man Ta Phut en el Golfo de Tailandia, cerca de la frontera con Camboya. Recientemente se ha encargado una planta para producir peróxido de hidrógeno en el complejo. Es capaz de producir más de 330 000 toneladas de peróxido de hidrógeno al año, la planta de este tipo más grande del mundo. Esta fotografía muestra torres de destilación utilizadas para la separación de alcanos del gas natural. El hidrógeno necesario para producir peróxido de hidrógeno se deriva del metano del gas natural.
Con el amable permiso de Love Krittaya (Wikimedia Commons)    

Producción anual de peróxido de hidrógeno.

(expresado como H2O2 100%)

Mundo 4.3 millones de toneladas1    

China 1.5 millones de toneladas2    

400 000 toneladas2    

Bélgica 300 000 toneladas2    

Tailandia 300 000 toneladas2    

Canadá 200 000 toneladas2    

Datos de:
1. Merchant Research and Consulting Ltd. 2015
2. Estimado de Merchant Research and Consulting Ltd. 2015

Fabricación de peróxido de hidrógeno

Más del 99% del peróxido de hidrógeno se fabrica mediante un proceso de autooxidación.

Las principales etapas son:
a) hidrogenación de una antraquinona
b) oxidación del antraquinol resultante
c) extracción de solución de peróxido de hidrógeno
d) purificación y concentración de peróxido de hidrógeno

Figura 4 Vista de una planta de fabricación de peróxido de hidrógeno en Leuna, cerca de Leipzig en Alemania.
Con el amable permiso de Arkema.    

 

El Proceso

Las reacciones se resumen en la Figura 4.

(a) Hidrogenación de una antroquinona

El derivado 2-etil de antraquinona se usa generalmente en el proceso.

Una solución de 2-etilantraquinona en un sistema de disolventes mixtos que contiene un hidrocarburo no polar y un disolvente polar, y una suspensión de un catalizador a base de níquel o paladio sobre un soporte sólido, se hidrogena usando hidrógeno gaseoso a aproximadamente 320 K. Reducción al 2-alquilantraquinol. El catalizador se elimina por filtración y se recicla.

(b) Oxidación del antraquinol

La solución de 2-etilantraquinol luego se oxida con aire a un hidroperóxido, que reacciona en agua para reformar la 2-etilantraquinona y producir una solución diluida de peróxido de hidrógeno.

Figura 5 Fabricación de peróxido de hidrógeno utilizando 2-etilantraquinona.

Por lo tanto, la reacción general es:

 

Figura 6 La unidad de oxidación para la producción de peróxido de hidrógeno en Jarrie, al sur de Grenoble, Francia.
Con el amable permiso de Arkema.    

(c) Extracción de solución de peróxido de hidrógeno

Se agrega agua para extraer el peróxido como una solución acuosa que contiene un 40% de peróxido de hidrógeno. La capa de disolvente orgánico se recicla a la unidad de hidrogenación para su posterior reacción.

(d) Purificación y concentración de peróxido de hidrógeno

La solución acuosa de peróxido de hidrógeno se trata con disolventes orgánicos y se bombea aire para eliminar la quinona residual y los disolventes y producir el producto estándar al 40%. Algunas aplicaciones requieren un producto de mayor concentración que se produce por concentración al vacío o destilación a concentraciones de hasta el 70%.

El peróxido de hidrógeno en su forma más pura es inherentemente estable. Sin embargo, si entra en contacto con ciertos contaminantes (principalmente metales pesados), puede descomponerse. Por lo tanto, normalmente se agregan estabilizadores al producto. Actúan formando complejos con cualquier rastro de iones de metales de transición presentes que, de otro modo, catalizarían la descomposición del peróxido de hidrógeno. Los estabilizadores típicos son estannato de sodio (IV) (que se hidroliza a hidróxido de estaño (IV)) y varios fosfatos.

 Figura 7 Se está descargando la solución de peróxido de hidrógeno, habiendo viajado desde donde se hizo. Se utiliza para fabricar hidracina. La hidracina se utiliza como propulsor en la mayoría de los satélites y como precursor de la azida de sodio (un agente formador de gas en las bolsas de aire) y para una variedad de pesticidas.

Con el amable permiso de Arkema.

   

   


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