[发明专利]一种去除工业双氧水中蒽醌类物质的方法

说明书

本发明提供了一种去除工业双氧水中蒽醌类物质的方法，依据工业级双氧水中的主要有机物是蒽醌类，而蒽醌在双氧水中呈弱碱性，可看作是蒽醌阳离子和氢氧根的组合，蒽醌阳离子可被阳离子交换树脂吸附去除。根据上述原理，本发明使用两级阳离子交换去除工业双氧水中的蒽醌类物质，依次通过一级和二级抗氧化强酸型阳离子交换树脂交换柱，得到低有机碳含量的工业双氧水。其中，第一级阳离子交换在蒽醌类物质的去除中起主要作用；第二级保证蒽醌类物质去除的稳定性。综合比较，本发明使用阳离子交换树脂的综合成本只有目前有机吸附树脂的三分之一以下，且去除效果更好，工业化成本非常低。

技术领域

本发明属于化工技术领域，涉及工业双氧水有机物杂质去除技术领域，具体涉及一种去除工业双氧水中蒽醌类物质的方法。

背景技术

工业级双氧水在生产过程中会带入大量的有机物，造成总有机碳含量过高，如生产原料(蒽醌)，有机溶剂(磷酸三辛酯、重芳烃、四丁基脲)等物质及其分解物，其中主要为蒽醌类物质。

目前去除工业双氧水中蒽醌类物质的主要方法：一是在生产过程中去除，聚结器分离、萃取法或者精馏法；二是对成品用采用吸附树脂进行吸附去除。

聚结器只能对双氧水中的大量有机物进行初步分离，主要针对不溶性的有机物进行油水分离；对可溶性的有机物一般采用萃取法，将碳九或碳十芳烃和工业双氧水按照1:4比例进行萃取。双氧水的精馏比较危险，高温会促进双氧水分解引起爆炸，生产过程中一般不使用；低压精馏去除蒽醌类物质的效果不好，含量相对较低，难通过精馏分离。

成品中的蒽醌类物质，工业上一般采用有机吸附树脂吸附去除。如专利号为CN109160491A的中国发明专利公开了一种双氧水的纯化方法，将有机碳含量小于1500PPm的双氧水通入吸附树脂柱内，利用吸附树脂将有机碳吸附，纯化双氧水。该吸附树脂在使用前先通过以下方式进行改性处理：先以C1-C4的正构醇或异构醇于50℃～140℃下浸泡8h～24h，然后分三个阶段通入不同高压及高温惰性气体或氮气进行处理，处理时间最少为8～24h，最后进行洗涤和干燥。

常用的吸附树脂包括聚苯乙烯树脂和聚丙烯酸酯树脂等高分子聚合物树脂，为具有多孔立体结构的树脂吸附剂。但采用吸附树脂进行有机碳吸附时，将有机物整体吸附，导致洗脱困难，有机物分子量越大，对树脂容量影响越大，且树脂本身价格高昂且前处理复杂，树脂本身的使用成本较高。

使用吸附树脂去除工业双氧水时，缺点明显：(1)吸附树脂的吸附容量有限，一般处理50～200倍树脂体积的工业双氧水后，吸附饱和或吸附效果变差；工业上，为保证成品符合有机碳要求，一般采用三级或四级吸附(使用三组或四组吸附树脂进行串联)；(2)吸附效果不稳定：新树脂或再生后的树脂刚开始进行吸附时，吸附效果较好，但之后，吸附效果不稳定，被有机树脂吸附的有机物容易被洗脱；(3)再生频繁：第一级和第二级吸附树脂非常容易吸附饱和，平均0.5～3天就需要再生一次，再生时不仅需要使用大量再生液(甲醇或乙醇)，还需要大量的超纯水进行清洗以及相对多的人工；同时再生过程也会导致作业不连续，物料、三废、人工和时间成本都相对较高；(4)树脂吸附的下限较高，达不到要求较高的食品级、医用级和电子级的有机碳要求。

发明内容

本发明是为解决上述技术问题进行的，使用一种低成本、操作简单的方法，将工业级双氧水中溶解的蒽醌类有机物有效去除，达到医用级、食品级双氧水的要求；成品也适用于电子级双氧水的初步处理。

本发明处理方法依据的原理如下：

工业级双氧水中的主要有机物是蒽醌类，蒽醌母核结构中羰基氧原子有孤对电子、其电负性比碳大，成键电子偏向于氧，所以氧的电子云密度大，可以接受双氧水溶液中的质子，形成共振式，所以蒽醌在双氧水中呈弱碱性，可看做是一种阳离子，可被阳离子交换树脂吸附去除。