ماده شیمیایی هیدروژن پراکسید یا آب اکسیژنه (H2O2)

ماده شیمیایی هیدروژن پراکسید یا آب اکسیژنه (H2O2)

ماده شیمیایی هیدروژن پراکسید یا آب اکسیژنه یک ترکیب شیمیایی با فرمول H₂O₂ می‌باشد. ماده شیمیایی آب اکسیژنه کمی آبی رنگ بوده و نسبت به آب ویسکوزیته بالاتری دارد. پراکسید هیدروژن به عنوان یک اکسید کننده، عامل سفیدکننده و ضد عفونی کننده مورد استفاده قرار می‌گیرد. هیدروژن پراکسید ساده‌ترین پراکسید (پراکسیدها ترکیباتی هستند که دارای یک پیوند یگانه اکسیژن-اکسیژن) است. ماده شیمیایی آب اکسیژنه یک ماده ناپایدار است و در حضور نور به آرامی تجزیه می‌شود. به دلیل این ناپایداری، این ماده معمولاً با یک پایدارکننده در یک محلول اسیدی ضعیف نگه داری می‌شود. شکل (1) نشان دهنده ساختار مولکولی آب اکسیژنه است.

شکل 1 – ساختار مولکولی آب اکسیژنه

پراکسید هیدروژن در سیستم های بیولوژیکی مثل بدن انسان یافت می‌شود. آنزیم‌هائی که این ماده را مصرف و یا آن را تجزیه می‌کنند را پراکسیدازها می‌نامند. این ماده برای ضدعفونی کردن زخم های عفونی در گذشته کاربرد داشته اما امروزه با اثبات اثرات جانبی که می تواند به بافت برساند، دیگر در پانسمان استفاده نمی‌شود اما برای حذف مواد آلی و معدنی که موجب فاسد شدن آب استخر می‌شوند، آب اکسیژنه گزینه مناسبی به شمار می‌رود.

فرآیند تولید آب اکسیژنه

در سال ۱۹۹۳ اولین کارخانه تجاری تولید هیدروژن پراکسید بر پایه فرآیند الکترولیتی در ژاپن راه اندازی شد و از آن زمان تا کنون این تولید کننده درحال عرضه این محصول به مشتریان داخل و خارج کشور ژاپن است. همچنین شرکت های پاشا ترکیه و دگوسا بلژیک نیز از تولید کنندگان مطرح آب اکسیژنه در جهان می باشند که این محصول را در درصد خلوص‌های مختلف از جمله به صورت محلول‌های %35، %50 و %60 عرضه می‌کنند. چهار روش صنعتی برای تولید آب اکسیژنه وجود دارد:

• روش اکسیداسیون
• روش الکتروشیمیایی
• روش تر
• روش اکسیداسیون آنتراهیدروکینون

در فرآیند اکسایش یکی از مشتقات آنتراکینون مثل ۲- اتیل آنترا هیدروکینون، بر اثر واکنش با هیدروژن در مجاورت کاتالیزور پالادیم به اتیل آنتراکینون تبدیل می شود. با عبور هوا (O₂) از ماده اخیر محلول پراکسید هیدروژن ۲۰ درصد وزنی بدست می آید

در فرآیند الکترولیز نیز محلول سولفوریک اسید ۵۰ درصد وزنی، یا از الکترولیز محلول سولفوریک اسید و سولفات هیدروژن آمونیوم، با شدت جریان زیاد، در آند پراکسید هیدروژن و در کاتد H₂ حاصل می شود. در این واکنش، یون پراکسو دی سولفات تشکیل می شود که از هیدرولیز آن H₂O₂ بدست می آید. پراکسید هیدروژن به دست آمده را به وسیله تقطیر در دمای بالا و فشار پایین به سرعت جدا می کنند، سپس محلول رقیق پراکسید هیدروژن را در فشار کم تقطیر می کنند تا محلول آب اکسیژنه ۳۰ درصد وزنی بدست آید.

در حال حاضر بیش از حدود %80 آب اکسیژنه تولیدی در جهان طی فرایند آنتراکوینون که در سال 1936 به رسمیت شناخته شد و در سال1939 اجرا شد، تولید می‌گردد. تولید آب اکسیژنه با این روش  شامل چهار مرحله هیدروژناشیون، اکسیداسیون، استخراج و خالص سازی است. شکل (2) نشان دهنده شمایی ساده از فرآیند تولید آب اکسیژنه با استفاده از این فرآیند است.

شکل (2) – فرآیند تولید آب اکسیژنه

در سال های اخیر تولید جهانی هیدروژن پر اکسید به حدود ۳.۳ میلیون تن در سالانه افزایش پیدا کرده است و پیش بینی می شود که هر سال حدود ۴ درصد این مقدار افزایش پیدا می کند. با توجه به میزان مصرف این ماده شیمیایی میزان تولید آن  در سال ۲۰۲۰ به حدود 2/5 میلیون تن در سال رسیده است. افزایش تولید آب اکسیژنه وابسته به مصرف آن به ویژه در بخش های سنتز مواد شیمیایی می باشد. جدول زیر نشان دهنده کاربرد گریدهای مختلف آب اکسیژنه (درصد خلوص‌های مختلف) این ماده است.