雙氧水的性質(zhì)

1、雙氧水的性質(zhì)雙氧水的性質(zhì)不穩(wěn)定，在放置過程中會逐漸分解，放出氧：HQtH2O+1/2O2受熱和日光照射分解更快，HQ是一種弱二元酸，可在水溶液中可按下式電離：HQ-H+HOOK1=1.5510-12HOO,H+O22-K2=1.010-25但HOO是不穩(wěn)定的，按下式分解：HOO,OH+(O)HOO又是一種親核試劑，具有引發(fā)雙氧水形成游離基的作用：HOO+HQHOO+HO+OH雙氧水也能發(fā)生下列分解：HOOH2HC?+O2在雙氧水溶液中加入堿，能中和其中的H+,這樣便會增加HOO的濃度，當(dāng)pH11.5時，過氧化氫分子大部分以HO存在，所以溶液的穩(wěn)定性很差。的分解能因催化作用而加速，除了某些金屬如

2、ClkFe、Mn和Ni離子等金屬有催化作用外，其他如酶和極細(xì)小的有棱角的固體物質(zhì)、容器器壁、乃至纖維和膠體等固體表面(特別是表面比較粗糙的物體)都具有加速HQ分解的作用。在有亞鐵、高鐵離子或其他金屬離子存在時，可以使HQ迅速而復(fù)雜的分解，形成HOHOO、HOOQ等。亞鐵離子對雙氧水的催化分解反應(yīng)可表示如下：Fe2+H2QFe3+HO?+OHFe2+HO?Fe3+HO?+OHH2O2+HO?tHOC?+H2OFe2+HO。Fe3+HOOFe3+HOO?Fe2+H+O2有高鐵離子存在時，則可被還原成亞鐵離子：Fe3+HOOFe2+HOO?銅和其他的重金屬離子也能發(fā)生類似的反應(yīng)。2、雙氧水的氧化漂白

3、機理關(guān)于雙氧水漂白過程中起作用的物質(zhì)究竟是什么，有如下幾種說法。(1)最早的說法認(rèn)為是雙氧水分解產(chǎn)生的初生態(tài)氧：HQtH2O+(O)現(xiàn)在確認(rèn)(O)特別在強堿、高溫下能氧化纖維素造成織物損傷，但對漂白有多大作用并無確鑿證據(jù)。(2)目前國內(nèi)外廣為引用的是德國彼特奈(PeterNay)的論點:認(rèn)為導(dǎo)致纖維漂白的物質(zhì)是過氧化氫離子HOO,而導(dǎo)致纖維素氧化的主要的物質(zhì)是過氧化氫自由基HOO,因此在漂白過程中要抑制HOO,并使HOO急定以防止纖維素氧化，以獲得良好的漂白效果。這是由雙氧水離解而產(chǎn)生HOOHOH+HOO水中的離解常數(shù)K20=1.78XICT12,從上式可以看出HOO的量隨溶液pH值增加而增加

4、，而漂白是在堿性條件下進行的。(3)20世紀(jì)50年代有人根據(jù)雙氧水和其它過氧化物能生成游離基的可能性提出了游離基理論。H2Q的均裂式為HQ，2HOT均裂需要相當(dāng)大的活化能208.5KJ/mol，一般條件下很難進行，但堿及催化性物質(zhì)都能導(dǎo)致游歷基的產(chǎn)生：HQ+HOOtHOO-+HO-+HOHQ+Me，Me+HO-+HOHQ+HO-，HOO+H2OMe+HOO-Me+O2+HM渦供電子物質(zhì)，可作為催化劑，使反應(yīng)活化能降低，經(jīng)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)加速雙氧水分解，在分解過程中具有氧化性能的H0-及HOO游離基，由于游離基極大的活潑性，一方面加速了氧化反應(yīng)，易使纖維損傷，同時也加速了色素漂白作用。目前，游離基理論已

5、為更多的人所接受，現(xiàn)在人們都己知道在雙氧水漂白過程中，纖維素或多或少會受到損傷，因此在漂白液中必須添加有效的穩(wěn)定劑，以抑制由于催化分解產(chǎn)生過量的游離基，保持纖維最低的損傷，達(dá)到生產(chǎn)和應(yīng)用上可接受的水平。(4)在強堿介質(zhì)中，雙氧水的分解呈競爭反應(yīng)，這一理論對指導(dǎo)生產(chǎn)有一定的意義：*HFc1*HjO+O-*O2cXtOH機化纖施素從反應(yīng)動力學(xué)觀點看，要獲得理想的漂白效果，必要條件是要滿足KK,從而使K4相應(yīng)降到最低水平，而欲使KK,關(guān)鍵是穩(wěn)定劑的結(jié)構(gòu)和組成。因為HQ總消耗量二氧化漂白色素耗量+產(chǎn)生Q的耗量+氧化纖維素耗量。從上述反應(yīng)可知，過氧化氫離子HO端漂白織物的主要成分，與纖維色素起氧化作用，

6、有去雜、消色及漂白作用。從越大，則漂白氧化作用越完全，產(chǎn)品質(zhì)量越趨于理想狀態(tài)；而越減小，產(chǎn)生氧化纖維素的幾率也越小。當(dāng)雙氧水濃度增加或燒堿濃度增加時，則上述反應(yīng)更有利于向正方向進行，則從K、(同步加速，因而為了使K增加、K降低，應(yīng)加入穩(wěn)定劑。因為穩(wěn)定劑的存在，有利于加速K的反應(yīng)速率，而K3反應(yīng)速率就相應(yīng)減慢，使氧化漂白達(dá)到滿意的結(jié)果。(5)近年來以色列盧文(Lewin)等又提出了另一種值得注意的論點。雙氧水是一種弱酸，在水中的離解常數(shù)K20=1.78X10-12,HQ-Hf+HOO,pK20=11.75o在堿性溶液中，隨pH值的增大，雙氧水分解速度增大，生成H2O及O:HbC2+HOOtH2O

7、+OH+Q從動力學(xué)角度看，在堿性介質(zhì)中最大分解速率應(yīng)是：H2Q/HOO=1,即50%勺H2Q離解，此時pH應(yīng)等于pK20=11.75o但與實測并不相符，在高溫時相差更遠(yuǎn)。則上述反應(yīng)式不能解釋，因此可以認(rèn)為在離子反應(yīng)時，鏈?zhǔn)椒磻?yīng)按下式進行：_2+_3+HQ+Fe，HO+OH+FeHOO+Fe3+tHOC?+Fe2+HOOH+?O無催化劑存在時，亦可能產(chǎn)生另一種鏈?zhǔn)椒磻?yīng)：HO+HOOtHO?+H2O+?QHbQ+?QtHO?+OH+QHOO+HO，H2O+?Q在上述反應(yīng)中，鏈?zhǔn)椒磻?yīng)由過氧自由基Q引發(fā)。上述兩種反應(yīng)中都有氫氧自由基HO形成，HO很容易獲得電子而被還原，被認(rèn)為是起纖維素氧化和色素漂白的

8、活性物質(zhì)。而Q一很容易失掉電子被氧化，二者反應(yīng)發(fā)生電子轉(zhuǎn)移生成OH和Q。導(dǎo)致雙氧水的最終分解：HO+?Q，OH+Q在較低溫度時，甚至纖維素本身或其他糖類也能起催化雙氧水的分解，在此過程中形成高濃度的HO-。根據(jù)以上所述，可以認(rèn)為雙氧水在有金屬催化性物質(zhì)存在或在強堿浴中發(fā)生的分解過程中，都有可能形成HO-，而HO被認(rèn)為是導(dǎo)致纖維素氧化和色素漂白的主要活性物質(zhì)。這有助于人們理解穩(wěn)定劑加入的必要性，它可以抑制由金屬催化所形成的HO，但并不能完全防止HO的形成。在雙氧水漂白過程中，上述兩類反應(yīng)同時進行，因此纖維素的損傷難以避免，我們可以利用上述兩類反應(yīng)速率的差異，掌握適當(dāng)?shù)钠胶鈼l件，就可能減少纖維損傷

9、而獲得良好的白度和除雜效果。3。雙氧水分解過程中的一般規(guī)律在自然放置狀態(tài)下，雙氧水分解最終產(chǎn)物為Q和HO。加入作用物原麻或織物后，雙氧水可分解成三個部分：即Q、消耗于化學(xué)反應(yīng)部分和殘留部分(剩余和HO)。研究雙氧水在不同條件下分解過程中三個部分比例的變化，對穩(wěn)定劑的選用及其用量的選擇，有較大的參考價值。其分解的一般規(guī)律如下所述：(1)在一般漂白過程中，雙氧水在反應(yīng)過程(即漂白和去雜)消耗是很少的，而大部分分解為氧氣而無效消耗。(2)在低濃度堿液中漂白織物時，雙氧水的分解率較低，其中參與反應(yīng)部分也很少，這時雙氧水的反應(yīng)主要耗用于漂白。(3)當(dāng)堿液濃度提高到10-36g/l時，雙氧水總的分解率提高

10、并不很多，但其分解參與反應(yīng)部分的比例卻趨向增大，這可認(rèn)為是耗用于糖類、木質(zhì)素以及纖維素的氧化反應(yīng)。(4)當(dāng)堿液濃度繼續(xù)增高到5060g/l時，分解率略有下降，而其中耗用于反應(yīng)部分的卻略有增高，這種現(xiàn)象可解釋為：在漂液中均勻分散的重金屬化合物，在高濃度堿液中重新溶解而使雙氧水分解率下降。不僅分解率不同，而且分(5)不同穩(wěn)定劑在堿液介質(zhì)漂白過程中，解成O,和參與反應(yīng)兩部分的比例也不相同(6)穩(wěn)定劑的用量不僅影響雙氧水的分解率，也同時影響上述兩部分的比例。綜上所述，HQ的氧化漂白作用主要是靠煮漂液中雙氧水分解出的過氧化氫陰離子HOO的氧化作用，將木質(zhì)素和其它雜質(zhì)氧化后從纖維素中析出并最終溶解于堿液中，并且在HQ溶液中由于有NaOH的存在，增加了OH離子的濃度，從而在一定范圍內(nèi)提高了HQ的作用，使木質(zhì)素能夠更徹底地被去除。止匕外，在氧漂助劑硫酸鎂的保護下，HO分解反應(yīng)過程中分解出的氧對木質(zhì)素及其他雜質(zhì)也會產(chǎn)生氧化漂白作用。下圖2.3為雙氧水在不同溫度和PH值