Aplicarea peroxidului de calciu în tratarea apei. Metodă de producere a peroxidului de calciu
A. V. Artlmov, T. A. Tripolskaya, I. V. Pokhabova, P. V. Prihodchenko, Institutul de Chimie Generală și Anorganică. N.S. Kurnakova RAS Universitatea de Stat de Design și Tehnologie din Moscova
Peroxidul de calciu CaO2 este cunoscut chimiștilor de multă vreme: primul studiu detaliat al acestei substanțe a fost efectuat în 1810 de chimistul francez J. Gay-Lussac. Peroxidul de calciu este unul dintre puținii compuși de peroxid care își găsesc o varietate de întrebuințări. Compozițiile de peroxizi pe bază de CaO2 conțin de obicei 30-70% (greutate) din substanța principală, restul este CaCO3 și/sau Ca(OH)2 amestecat cu agenți naturali de legare și umpluturi. Peroxidul de calciu este de obicei aplicat ca o compoziție solidă, a cărei descompunere lentă, pe o perioadă lungă de timp, duce la eliberarea de peroxid de hidrogen, hidroxid de calciu și oxigen activ:
CaO2 + 2H2O → Ca(OH)2 + H2O2 2H2O2 → 2H2O + O2
Prezența acestor produse de descompunere (H2O2 și O2) contribuie la dezvoltarea unui număr de procese oxidative, care stă la baza utilizării pe scară largă a CaO2 în practică (albire, albire, eliminarea mirosurilor neplăcute, efect dezinfectant local etc. ). În plus, formarea hidroxidului de calciu ajută la neutralizarea acizilor nedoriți.
Interesul crescut pentru peroxidul de calciu se explică nu atât prin specificul acțiunii sale, cât prin siguranța mediului înconjurător a produselor finite ai transformării acestuia (CaCO3, O2, H2O), și anume, acest aspect al utilizării substanțelor chimice a primit recent. mare atentie.
Metoda preparativă pentru obținerea peroxidului de calciu este cunoscută încă de la începutul secolului al XIX-lea. CaO2 este izolat de obicei din CaO2⋅8H2O octahidrat prin încălzire atentă la o temperatură de ~130°C. Peroxidul de calciu octahidrat însuși este sintetizat după cum urmează: CaCl2⋅6H2O se dizolvă într-o cantitate mică de apă și se tratează cu o soluție 3% de H2O2, la soluția rezultată se adaugă amoniac apos 25%.
CaO2⋅8H2O octahidrat este un cristal alb lucios, care devin opace în aer sub acțiunea dioxidului de carbon cu formarea carbonaților corespunzători. Hidrat CaO2⋅8H2O se hidrolizează în apă, nu se dizolvă în alcool absolut și eter.
În stare anhidră, CaO2 poate fi obţinut prin precipitare directă dintr-o soluţie de CaCl2⋅6H2O în peroxid de hidrogen 3% prin tratare cu amoniac apos 25%.
Peroxid de calciu CaO2 - cristale albe tetragonale, inodore, prezintă următoarele caracteristici fizico-chimice de bază: se descompune la o temperatură de 275°C; densitate în vrac ∼600 kg/m3; solubilitate în apă la 20 °C ~1,65 g/l; pH-ul unei soluții saturate la 20 °C 12,3; la o concentrație de 75% (masă) conținutul de oxigen activ este de aproximativ 17%.
Producția modernă de peroxid de calciu se bazează în principal pe metode revendicate în brevete. B propune o metodă bazată pe interacțiunea soluției de CaCl2 cu soluția 10% NaOH și soluția 30% H2O2; soluţia de NaOH mai poate conţine 6-10 % în greutate NaCI. Precipitatul format este filtrat, spălat cu apă şi uscat la 125°C. Conținutul de CaO2 din produsul rezultat este de 81-88% (masă), randamentul de peroxid de hidrogen este de 76-90% (masă).
Peroxidul de calciu poate fi obținut și în alt mod - prin interacțiunea directă a hidroxidului de calciu și a soluției de peroxid de hidrogen 50%:
Ca(OH)2 + H2O2 → CaO2 + 2H2O Utilizarea varului de construcție ca materie primă reduce semnificativ costul produsului final. Izolarea și purificarea produsului țintă se efectuează la o temperatură de 50-60 °C. Produsul este obținut sub formă de pulbere (dimensiunea particulelor nu mai mult de 0,5 microni), care poate fi apoi transformată în tablete sau granule de orice formă dorită. Conținutul produsului țintă ajunge la 60% (de obicei 40-50%). Produsul nu conține impurități de metale grele în cantități inacceptabile din punct de vedere ecologic. Principalele impurități care sunt incluse în CaO2 atunci când este obținut prin această nouă metodă sunt substanțe prietenoase cu mediul - carbonat de calciu și aluminosilicat de calciu Aceste impurități sunt prezente fie în produsul original, fie sunt rezultatul unor procese secundare.
Produs și utilizat pe scară largă în țările europene, peroxidul de calciu are următorii indici de clasificare și certificare:
CAS-1305-79-9; EINECS - 215-139-4; TSCA - R117-7967.
Din păcate, peroxidul de calciu nu este la fel de utilizat în Rusia precum este în țările vest-europene. Prin urmare, scopul principal al acestei lucrări este de a trece în revistă cele mai interesante aplicații ale CaO2.
După cum sa menționat mai sus, utilizarea peroxidului de calciu, precum și a peroxidului de hidrogen, este asociată în principal cu aspectul de mediu al acțiunii sale (generare de oxigen, abilități de oxidare și neutralizare). În consecință, utilizarea CaO2 are o orientare ecologică și sanitar-igienică (albire, dezodorizare, dezinfecție, aerare etc.). Avantajul incontestabil al CaO2 este stabilitatea sa crescută și durata de valabilitate mai lungă în comparație cu alți compuși cu peroxid. Principalele domenii de aplicare a peroxidului de calciu sunt prezentate în fig. unu.
Peroxidul de calciu este introdus în produse farmaceutice și cosmetice. Face parte din pastele de dinți - ajută la îndepărtarea particulelor de alimente reziduale din cavitatea bucală, previne formarea tartrului, iar în combinație cu Ca (OH) 2 asigură o neutralizare mai eficientă a acizilor alimentari. În special, peroxidul de calciu face parte din pasta de dinți Tooth White, care are un efect intens de albire. Pe lângă CaO2, această pastă conține glicerină, carbonat de calciu, dioxid de siliciu, dioxid de titan, lauril sulfat de sodiu și arome. Studiile clinice au confirmat puterea mare de albire a produselor acestei linii - dintii sunt luminati cu 2-3 tonuri. Oxigenul activ continut de peroxidul de calciu elimina bacteriile care contribuie la respiratia urat mirositoare.
Compoziția medicamentului „Sunsmile” (tablete masticabile) include peroxid de calciu (împreună cu xilitol, sorbitol, bicarbonat de potasiu, acid citric, dioxid de siliciu, hidroxipropil celuloză etc.). Acest medicament are un efect tonic și împrospătează respirația.
O altă zonă de aplicare a preparatului de CaO2 este asociată cu lucrările agricole în cabanele de vară și pe terenurile de grădină și cu cultivarea plantelor acasă. Efectul principal al CaO2 în acest caz este redus la aerarea (oxidarea) solului, care îmbunătățește germinarea rădăcinilor și accelerează adaptarea plantelor transplantate. Udarea frecventă și abundentă a plantelor nu afectează în mod deosebit „performanța” CaO2 datorită solubilității sale scăzute în apă.
Peroxidul de CaO2 accelerează descompunerea biologică a deșeurilor de origine vegetală și animală și reduce semnificativ mirosul neplăcut atunci când deșeurile putrezesc. Prin urmare, adăugarea de CaO2 în așa-numitele gropi de compost este eficientă - în prezența CaO2, degradarea ierbii și a frunzelor este accelerată. În același timp, CaO2 este utilizat sub formă de tablete (pentru a prelungi acțiunea CaO2 pe toată perioada de degradare) într-o cantitate care de obicei nu depășește 1-2% din greutatea materialului de compost primar. Accelerarea dezintegrarii se realizează datorită excluderii aproape complete a formării zonelor anaerobe, în care procesul de degradare este încetinit semnificativ. CaO2 introdus în sol simultan are un efect dezinfectant și fungicid (datorită peroxidului de hidrogen eliberat în timpul transformărilor CaO2) asupra toxinelor formate în timpul descompunerii plantelor. Introducerea CaO2 face posibilă și reglarea pH-ului prin introducerea unui alt produs, Ca(OH)2, în sol.
În unele țări, în special în SUA, în aluat se adaugă peroxid de calciu la coacerea produselor de pâine.
Cantitatea acestui aditiv este de obicei 0,001-0,004% (masă), introducerea acestuia îmbunătățește textura pâinii, crește durata de valabilitate a pâinii și își menține moliciunea pentru o lungă perioadă de timp.
Introducerea aditivilor de peroxid de calciu în produsele de panificație este recomandată în Rusia de Institutul de Cercetare de Stat al Industriei de panificație.
Acest medicament aparține (împreună cu peroxidul de benzoil, perborații, persulfații, acidul ascorbic etc.) îmbunătățitorilor acțiunii oxidative. O caracteristică a amelioratorilor oxidanți este capacitatea lor de a regla proprietățile reologice ale aluatului prin întărirea structurii aluatului, inactivarea proteinazei și activarea proteolizei. Ca urmare a acestor procese, capacitatea de gaz și de reținere a aluatului crește, crește volumul pâinii coapte, scade răspândirea produselor din vatră, iar pesmetul devine mai alb. Dozele de amelioratori de tip oxidativ, în funcție de tipul specific al acestor substanțe, variază într-un interval larg: de la 0,0004 la 0,02% (greutate) în raport cu masa făinii. Peroxidul de calciu, fortificat cu enzime alimentare și vitamine, poate servi ca supliment natural pentru dieta zilnică. Peroxidul de calciu este utilizat ca aditiv nu numai în produsele de panificație, ci și în fabricarea biscuiților. Aspectele producției industriale și ale utilizării amelioratorilor de coacere complecși, inclusiv CaO2, sunt luate în considerare în lucrare.
CaO2 sintetizat a fost evaluat pentru conformitatea cu standardele de mediu în ceea ce privește conținutul de metale grele și alte elemente prin analiză elementară și izotopică cu ionizare în plasmă cuplată inductiv folosind un dispozitiv VG PLASMA QUAD PQ 2-TURBO (fabricat în SUA).
Această metodă face posibilă determinarea concentrațiilor de elemente și izotopi la nivelul de 10–9 g/mL. Rezultatele determinării conținutului de impurități elementare din CaO2 sintetizat sunt prezentate în Fig. 2.
Analiza a arătat că conținutul elementelor nu depășește nivelul MPC. Singura excepție este aluminiul (marcat cu un asterisc în Fig. 2), a cărui cantitate depășește ușor nivelul necesar. Elemente precum P, Mn, Fe, Ni, Co, Cu, As, Te nu au fost găsite în probă.
În multe țări europene, nu există restricții cantitative fundamentale privind adăugarea de CaO2 la produsele alimentare. De exemplu, în hrana pentru găinile ouătoare se adaugă CaO2, ceea ce duce la un efect cumulativ: oxigenul și calciul intră în corpul găinilor - componente necesare pentru producerea ouălor și pentru dezinfectarea furajelor.
O altă aplicație industrială a peroxidului de calciu este introducerea acestuia în compoziția de etanșare (de exemplu, polisulfură) ca activator de vulcanizare. Acțiunea peroxidului introdus în amestecul de etanșant anhidru, în acest caz, se bazează pe faptul că acesta absoarbe umiditatea atmosferică, care inițiază procesul de vulcanizare. De obicei, astfel de substanțe de etanșare includ 5-15 gr. incluzând CaO2 (cu conținutul componentului principal de aproximativ 75%) la 100 gr. h. polimer polisulfuric (inclusiv aditivi ai plastifianților etc.). Etanșanții care conțin CaO2 pot fi combinați și colorați cu alte componente. La temperatura normală și umiditatea aerului, etanșantul se întărește de pe suprafață în 24 de ore de la aplicare, întărirea completă se realizează după 2-4 săptămâni.
Peroxidul de calciu este folosit ca sursă de oxigen în procese aluminotermice și alte procese metalurgice. Aditivii de CaO2 fac posibilă reglarea regimului de temperatură al procesului, ușurează separarea zgurii de metal și ajută la reducerea defectelor produsului.
Peroxidul de calciu are o gamă largă de aplicații în domeniul protecției mediului împotriva poluării pentru a rezolva probleme specifice de inginerie. De exemplu, peroxidul de calciu poate fi folosit cu succes pentru a oxigena apa potabilă și pentru a elimina mucusul de pe filtrele concepute pentru purificarea apei. În același timp, substanțele urât mirositoare sunt îndepărtate. Utilizarea CaO2 în sistemele de tratare a apei elimină eficient fierul, manganul și alți cationi metalici din apă. Prin urmare, este foarte promițătoare utilizarea CaO2 ca parte a unui adsorbant (cărbune activat cu alți aditivi) pentru purificarea directă a apei potabile.
Nu mai puțin promițătoare este utilizarea tabletelor de CaO2 (sau a altor forme solide) pentru saturarea cu oxigen a straturilor inferioare (profunde) ale rezervoarelor artificiale sau naturale. Aerarea este de obicei folosită în acest scop, cu toate acestea, aceasta duce adesea la rezultate nesatisfăcătoare din cauza amestecării excesive, deplasarea nutrienților la suprafață, ceea ce inițiază creșterea algelor. Spre deosebire de această metodă, tabletele de CaO2, care se scufundă în fundul rezervorului și generează treptat oxigen, asigură un mod mai satisfăcător de saturație în oxigen a straturilor inferioare. Acest principiu de acțiune al CaO2 a fost folosit în timp util pentru a curăța Lacul Geneva de algele roșii, care se înmulțesc cel mai intens în condiții anaerobe.
Utilizarea CaO2 pentru aerarea apei face posibilă purificarea suplimentară a apei din ionii nedoriți, cum ar fi ionii de fluor, prin formarea de compuși care sunt slab solubili în apă.
Este cunoscută utilizarea peroxidului de calciu în purificarea biologică a solului contaminat cu ulei. Gradul de purificare a solului de poluarea cu petrol cu acțiunea combinată a biosorbantului „S-Verad” și CaO2 este de 70-72% în trei luni, ceea ce în condiții naturale se realizează abia după 1,5 ani.
Este promițător să se utilizeze simultan CaO2 ca agent alcalin și peroxid pentru albirea fără clor a deșeurilor de hârtie. Tehnologia de albire face posibilă obținerea albului pulpei de 88-90% și reducerea semnificativă a consumului de apă (de la 100-150 m3 la 10-20 m3 la 1 tonă de pastă). Utilizarea CaO2 face posibilă înlocuirea cel puțin parțială a scumpului NaOH utilizat ca aditiv alcalin în acest proces.
Când lucrați cu CaO2, trebuie respectate anumite precauții. Medicamentul trebuie păstrat într-un loc răcoros și uscat, de preferință în recipiente etanșe. Conform listei ONU (Lista Substanțelor Potențial Periculoase), peroxidul de calciu aparține clasei de pericol 5.1 și poate fi aprobat pentru transportul rutier.
Dacă se aplică măsuri de precauție destul de simple - depozitarea în recipiente speciale la o temperatură care nu depășește temperatura camerei și protejarea de umiditate și poluare, atunci CaO2 poate fi păstrat timp de doi ani fără pierderi vizibile de activitate. Este permisă depozitarea peroxidului de calciu în cantitate de 25 kg în pungi de hârtie sau polipropilenă cu căptușeală din polietilenă sau în pungi duble de polietilenă. În acest caz, produsul este depozitat în ambalajul producătorului în depozite acoperite la o temperatură care să nu depășească 40 °C în condiții care exclud lumina directă a soarelui. Perioada de garanție de depozitare este de 6 luni. Sub acțiunea vaporilor de apă se pierde oxigenul și se formează Ca (OH) 2 . La amestecarea CaO2 cu alte substanțe, trebuie să se asigure că aceste substanțe nu au activitate catalitică față de CaO2 sau activitate reductivă în condițiile de utilizare. În caz contrar, aceste operațiuni pot duce la o descompunere rapidă a CaO2, o creștere a presiunii și o posibilă explozie, iar dacă se formează o cantitate mare de oxigen, chiar la aprindere. Amestecarea CaO2 cu produse organice poate crește riscul potențial atunci când se lucrează cu peroxid de calciu.
O gamă largă de posibile aplicații ale CaO2 și siguranța mediului înconjurător a produselor sale de degradare creează premise necondiționate pentru o producție și o utilizare mai largă a acestui medicament. În concluzie, observăm că peroxidul de calciu este produs la uzina chimică Cheboksary (la comandă).
Bibliografie
1. Ghid de chimie anorganică preparativă. Ed. G. Bauer. M.: Izdatinlit, 1956, p. 440.
2. Auth. certificat URSS Nr 153254 MPK S01V 15/043, 1989.
3. Auth. certificat URSS Nr 421621 IPC S01V 15/04, 1971.
4. Auth. certificat URSS Nr 1281507 IPC S01V 15/043, 1986.
5. Brevet rus nr. 2069171 m.cl. C01B 15/04, 1994.
6. Brevet rus nr. 2006115939, IPC S01V 15/043, 2007.
7. http://www.ark-inform.com
8. http://www.kolobok.biz
9. http://rusbiz.net
10. http://www.babyton.ru
11. Polandova R.D., Whitehest B. Problems of industrial production of complex coking improvers // http://www.hleb.net.
12. Ponomareva L.V., Krunchak V.G., Torgovanova V.A. Biotehnologie, 1998, nr. 1, p. 79-84.
13. Zosin A.P., Priymak T.I., Aleev N.G., Sulimenko L.P.
Utilizarea biosorbantului „S-Verad” pentru biodegradarea poluării cu petrol în timpul remedierii terenurilor perturbate //http://www.bstu.ru.
Aditivul alimentar E 930 este un reprezentant al grupului de peroxizi. Utilizarea principală a substanței este asociată cu capacitatea sa de a elibera oxigen activ, de a avea un efect dezinfectant și imunostimulant.
Potențialul ridicat de oxidare al peroxidului de calciu îi permite să fie utilizat pentru purificarea și dezinfecția apei. Aditivul ecologic este exclus din producția de alimente, dar este utilizat pe scară largă în păsări de curte, produse farmaceutice și agricultură.
Peroxidul de calciu este denumirea oficial acceptată a produsului.
Sinonime:
- Peroxid de calciu, internațional;
- E 930 (E-930), cod european;
- peroxid de calciu, denumirea substanței în SanPiN 2.3.2.2795-10;
Tipul de substanță
Până în 2010, E 930 a fost inclus în grupul de substanțe care îmbunătățesc calitatea făinii și a pâinii.
Peroxidul de calciu este un produs anorganic, un compus activ de oxigen și calciu. Există mai multe modalități de a obține suplimentul. În industrie, cea mai comună metodă este interacțiunea unei soluții de peroxid de hidrogen 50% cu o suspensie (var stins).
Reacția se desfășoară la o temperatură de 25-30ºC; în etapa finală, masa rezultată este uscată prin pulverizare.
Proprietăți
Pachet
Aditivul E 930 este ambalat în pungi de hârtie multistrat sau polipropilenă cu o căptușeală interioară din polietilenă nestabilizată. Este permisă ambalarea produsului în pungi duble de plastic etanșe.
Pentru a preveni pierderea activității, produsul este depozitat bine ambalat la o temperatură sub 40ºC.
Aplicație
Peroxidul de calciu din producția alimentară a îndeplinit funcția tehnologică de ameliorator de făină și pâine. Introducerea a cel mult 50 mg/kg de aditiv oxidant permite:
- crește proprietățile reologice ale aluatului (elasticitate, vâscozitate și alți indicatori);
- obțineți o firimitură mai ușoară și mai poroasă;
- reduce aciditatea pâinii;
- crește volumul produsului finit;
- extinde durata de valabilitate.
Capacitatea peroxidului de calciu de a se descompune lent cu eliberarea de oxigen activ, peroxid de hidrogen și hidroxid de calciu formează o serie de calități utile ale aditivului E 930:
- acțiune dezinfectantă;
- proprietăți ridicate de albire;
- eliminarea mirosurilor neplăcute;
- asigurarea aerării naturale;
- neutralizarea unui număr de acizi.
Toate acestea și-au găsit aplicație în diverse domenii ale activității umane.
Industriile cosmetice și farmaceutice
Aditivul E 930 ca ingredient activ este inclus în compoziția produselor dentare cu efect intens de albire (de exemplu, Plus White, SUA).
peroxid de calciu: 
- neutralizează efectul distructiv al acizilor alimentari;
- reduce probabilitatea formării tartrului;
- oprește reproducerea bacteriilor patogene;
- împrospătează respirația.
Proprietățile dezinfectante ale aditivului sunt folosite de producătorii de geluri de ras.
Peroxidul de calciu poate fi găsit în cremele antibacteriene și unguentele medicale.
Păsări de curte, vite
Aditivul alimentar E 930 a fost utilizat activ în creșterea industrială a păsărilor de curte de la mijlocul secolului trecut.
Aditivul protejează furajele de infecția cu bacterii putrefactive, prelungește perioada de valabilitate.
Numeroase studii au demonstrat beneficiile aditivului în creșterea puilor de carne. Introducere în dieta cu peroxid de calciu:
- afectează în mod favorabil dezvoltarea animalelor tinere, accelerează creșterea;
- mărește procentul de siguranță a păsărilor în cuști și păstrarea podelei;
- contribuie la creșterea greutății corporale.
Peroxidul de calciu este solicitat în etapa de creștere a vacilor și a porcilor tineri ca medicament mineral și antibacterian cu un efect antidiareic ridicat. Utilizarea substanței vă permite să salvați animalele, să creșteți creșterea în greutate.
Sectorul agricol
Aditivul E 930 este un aerator de sol prietenos cu mediul. Substanța saturează pământul cu oxigen, împiedică acidificarea acestuia.
Aplicarea peroxidului de calciu: 
- crește fertilitatea solului;
- întărește sistemul radicular al plantelor;
- crește adaptarea culturilor la un loc nou în timpul transplantului;
- accelerează creșterea;
Produsul are un efect fungicid. Este activ împotriva nematodului auriu al cartofului - principalul motiv pentru scăderea producției de cartofi.
Peroxidul de calciu este adăugat în gropile de compost pentru a accelera procesul de biodegradare. Un factor important în acest caz este capacitatea unei substanțe de a descompune produșii toxici de degradare, pentru a preveni apariția unui miros neplăcut.
Beneficiu și rău
Ingerarea suplimentului E 930 este, în general, sigură pentru sănătate. Excluderea din lista substanțelor permise se datorează proprietății substanței de a distruge vitaminele, acidul folic și alte ingrediente utile care alcătuiesc produsele alimentare.
Daunele sunt cauzate de contactul direct cu peroxidul de calciu (de exemplu, în creșterea păsărilor de curte sau în munca agricolă). Produsul este un alergen puternic. In cazul contactului cu pielea, provoaca iritatii, arsuri, mancarimi.
Inhalarea peroxidului de calciu este periculoasă pentru dezvoltarea următoarelor complicații:
- dispnee;
- umflarea membranelor mucoase;
- spasm bronșic.
Când lucrați cu produsul, este necesar echipament individual de protecție: mănuși, respirator.
Principalii producatori
Cel mai mare producător rus de aditiv E 930 este UniPeK Research and Production Association (regiunea Nijni Novgorod). Întreprinderea produce peroxid de calciu sub numele comercial Kosoks.
Producători de top la nivel mondial:
- SOLVAY Chemicals (Belgia);
- Shangyu Jiehua Chemical Co., Ltd (China).
Fapt interesant! Peroxidul de calciu crește durata de valabilitate a florilor tăiate. Substanța adăugată în apă eliberează oxigen activ timp de 20 de zile, împiedicând creșterea bacteriilor și a microflorei putrefactive.
Invenţia se referă la tehnologia peroxidului de calciu. În metoda de producere a peroxidului de calciu, hidroxidul de calciu reacţionează cu o soluţie apoasă de peroxid de hidrogen la un raport molar de H2O2:Ca(OH)2 egal cu 1,2-7,0 pentru a forma peroxid de calciu hidrat. Hidroxidul de calciu este introdus în reacție sub formă de suspensie apoasă de oxid de calciu, se introduce o soluție de peroxid de hidrogen prin alimentare controlată cu o viteză de 0,006-0,060 mol H2O2 per mol Ca(OH)2 pe minut. Înainte de etapa de deshidratare termică, precipitatul de peroxid de calciu hidrat este separat de soluție prin decantare. Deshidratarea termică se realizează într-un curent de aer încălzit. Interacțiunea hidroxidului de calciu cu o soluție apoasă de peroxid de hidrogen se realizează în prezența unui stabilizator de peroxid cu o concentrație de 10 -3 -10 -5 mol/l, care este selectat din seria: fosfat de metal alcalin, acid etilendiaminotetraacetic. , complex de polietilen glicol cu oxid de fosfor (V). Metoda propusă face posibilă extinderea bazei de materie primă a tehnologiei peroxid de calciu, eliminarea etapelor consumatoare de energie de răcire a amestecului de reacție și filtrare a peroxidului de calciu hidrat fin dispersat și simplificarea lanțului procesului. 1 z.p. f-ly, 1 filă.
Invenția se referă la o tehnologie de producere a peroxidului de calciu, a cărei aplicare practică este asociată cu generarea de oxigen pentru procesele de oxidare, ceea ce determină posibilitatea utilizării acestuia ca sursă de oxigen în industria alimentară, parfumurilor, agriculturii, medicinei. , produse chimice de uz casnic etc.
Avantajele CaO 2 în comparație cu alți purtători solizi ai oxigenului activ sunt puritatea ecologică a produșilor finali ai transformării sau descompunerii sale - Ca(OH) 2 , CaCO 2 , O 2 , H 2 O, precum și stabilitatea crescută a acestuia. în condiţii de depozitare.
O metodă cunoscută pentru producerea peroxidului de calciu prin reacția unei soluții apoase de clorură de calciu cu amoniac 3,8-20% soluție de peroxid de hidrogen la 20-60°C, urmată de deshidratarea hidratului de peroxid de calciu la presiunea atmosferică [și cu. URSS nr. 1281507, 1987]. Dezavantajul acestei metode este complexitatea tehnologiei asociate cu utilizarea soluției de amoniac, care impune restricții severe asupra siguranței zonei de producție.
O metodă cunoscută pentru producerea peroxidului de calciu prin reacția unei soluții apoase de clorură de calciu, soluție 10% NaOH și soluție 30% H2O2. Soluția de NaOH conține în plus 6,02-10% în greutate NaCI. Amestecul de reacție are un pH de 10-12. Precipitatul rezultat este filtrat, spălat cu apă şi uscat la 125°C. Dezavantajul acestei metode este complexitatea tehnologiei asociată cu necesitatea de a controla conținutul de NaCl din soluție și consumul crescut de energie pentru implementarea acesteia.
Este cunoscută o metodă pentru producerea peroxidului de calciu prin deshidratarea diperoxosolvatului de peroxid de calciu. Conform unei variante a acestei metode, deshidratarea se realizează la o presiune reziduală P=10-10 -2 mm Hg. si o temperatura initiala de 0-10°C cu o crestere a temperaturii in procesul de deshidratare pana la 140-160°C. Conform unei alte variante, deshidratarea se realizează la presiunea atmosferică și la o temperatură de 0-250°C într-un curent de aer uscat, fără dioxid de carbon. Solvatul diperoxo al peroxidului de calciu este tratat cu un lichid inert anhidru răcit înainte de deshidratare. Deshidratarea se realizează în prezența unui absorbant de vapori de apă. Dezavantajul acestei metode este complexitatea tehnologiei și consumul crescut de energie.
O metodă cunoscută pentru producerea peroxidului de calciu prin reacția hidroxidului de calciu uscat sau a suspensiei sale apoase 50% cu o soluție apoasă 16-35% de peroxid de hidrogen într-un raport dintre peroxid de hidrogen și hidroxid de calciu egal cu 1,2-2,0. Produsul de interacțiune este supus deshidratării la 40-170°C cu filtrare preliminară la o presiune reziduală de 0,1-10,0 mm Hg. sau prin sublimare la o presiune reziduală de 10 -2 -10 -3 mm Hg. . Dezavantajul acestei metode este complexitatea tehnologiei în stadiul de izolare a produsului, ceea ce duce la creșterea consumului de energie.
O metodă cunoscută pentru producerea peroxidului de calciu prin deshidratarea peroxidului de calciu diperoxohidrat la presiunea atmosferică în prezența unui absorbant de vapori de apă. Deshidratarea se realizează la temperaturi negative până la -15°C. Dezavantajul acestei metode este complexitatea tehnologiei asociată cu prezența unei etape suplimentare pentru obținerea diperoxohidratului, precum și necesitatea descompunerii acestuia la temperaturi scăzute.
O metodă cunoscută pentru producerea peroxidului de calciu prin reacția hidroxidului de calciu sau a sărurilor într-un mediu alcalin cu peroxid de hidrogen. Substanțele organice care conțin oxigen cu un punct de fierbere de cel mult 300 ° C sunt introduse în peroxid de hidrogen, de exemplu, alcool etilic, acetonă, dioxan [a.s. URSS nr. 421621, 1974]. Dezavantajul acestei metode este utilizarea de substanțe organice care contaminează produsul țintă și, prin urmare, limitează utilizarea acestuia sau necesită o purificare suplimentară a produsului.
Cea mai apropiată de metoda revendicată este o metodă de producere a peroxidului de calciu, incluzând interacțiunea hidroxidului de calciu uscat cu o soluție apoasă de peroxid de hidrogen cu formarea de peroxid de calciu hidrat și deshidratarea sa termică ulterioară [și.cu. URSS Nr. 1532547, SW 15/043, 1982] (prototip). Se foloseşte o soluţie apoasă 3-35% de peroxid de hidrogen la un raport molar de H2O2:Ca(OH)2 egal cu 1,2-7,0. După cum rezultă din exemple, soluţia este răcită, filtrată şi deshidratată sub vid. Temperatura de deshidratare este de 20-140°C.
Principalul dezavantaj al acestei metode este utilizarea hidroxidului de calciu uscat ca materie primă, un produs scump, care este supus unor cerințe stricte de siguranță tehnologică, cum ar fi protecția împotriva umidității și a dioxidului de carbon. Utilizarea vidului în stadiul de deshidratare termică complică și crește costul tehnologiei. Dezavantajele metodei includ prezența etapei de răcire forțată a amestecului de reacție și etapa laborioasă de filtrare a precipitatului fin de peroxid de calciu hidrat.
Sarcina tehnică este extinderea bazei de materie primă în tehnologia peroxidului de calciu.
Invenția are ca scop găsirea unei metode de producere a peroxidului de calciu din var nestins, excluzând etapa consumatoare de energie de răcire a produsului intermediar, simplificând totodată întregul lanț tehnologic.
Rezultatul tehnic este atins prin faptul că se propune o metodă de producere a peroxidului de calciu, inclusiv interacțiunea hidroxidului de calciu cu o soluție apoasă de peroxid de hidrogen la un raport molar de H 2 O 2:Ca(OH) 2 egal cu 1,2- 7.0, cu formarea hidratului de peroxid de calciu, deshidratarea termică a acestuia, în timp ce, conform invenției, hidroxidul de calciu este introdus în reacție sub formă de suspensie apoasă de oxid de calciu, o soluție de peroxid de hidrogen este introdusă prin alimentare controlată la un viteză de 0,006-0,060 mol H 2 O 2 per mol Ca(OH) 2 pe minut, înainte de etapa de deshidratare termică, precipitatul de peroxid de calciu hidrat este separat de soluție prin decantare, iar deshidratarea termică se efectuează într-un curent de aer încălzit.
De preferință, interacțiunea hidroxidului de calciu cu o soluție apoasă de peroxid de hidrogen se realizează în prezența unui stabilizator de peroxid cu o concentrație de 10-3-10-5 mol/l, care este selectat din seria: fosfat de metal alcalin; acid etilendiaminotetraacetic; complex de polietilen glicol cu oxid de fosfor (V).
Reducerea consumului de energie în metoda revendicată este realizată prin furnizarea controlată a unei soluții apoase de peroxid de hidrogen la o suspensie apoasă de oxid de calciu. Viteza de alimentare de 0,006-0,060 mol H 2 O 2 per mol Ca(OH) 2 pe minut este aleasă din condiția ca, pentru toate rapoartele molare declarate de H 2 O 2 la Ca(OH) 2, temperatura din zona de reacția exotermă de formare a peroxidului de calciu hidrat nu va depăși 40°C. Alimentarea controlată cu soluție de H 2 O 2 elimină etapa de răcire forțată a amestecului de reacție.
Utilizarea varului nestins la prețuri accesibile și ieftine - oxid de calciu - ca reactiv inițial extinde în mod semnificativ baza de materie primă a tehnologiei peroxidului de calciu.
Simplificarea tehnologiei se realizează prin eliminarea răcirii forțate a amestecului de reacție datorită alimentării controlate a unei soluții de peroxid de hidrogen, precum și prin înlocuirea procesului de filtrare cu decantare în etapa separării precipitatului fin de peroxid de calciu hidrat de lichiorul mamă.
Prezența unui stabilizator de peroxid de hidrogen asigură un randament mai complet al produsului intermediar și, în consecință, al peroxidului de calciu.
Peroxidul de calciu se obține după cum urmează.
La o suspensie apoasă 20-30% de oxid de calciu se adaugă o soluție apoasă 3,0-37% de peroxid de hidrogen într-o cantitate care asigură un raport molar de H 2 O 2: Ca (OH) 2 egal cu 1,2-7,0, la un rata de 0,006-0,060 mol H2O2 per mol Ca(OH)2 pe minut. Precipitarea peroxidului de calciu hidrat fin se efectuează timp de 2 ore, după care precipitatul este separat de lichidul mamă prin decantare. Precipitatul se usucă într-un curent de aer încălzit timp de 2 ore. Produsul rezultat este analizat pentru conținutul de oxigen activ, după care se determină randamentul acestuia.
Mai jos sunt exemple de implementare a metodei revendicate.
Se adaugă 100 ml de H20 la 30 g de CaO timp de 30 de minute. 42 ml de H202 35% sunt turnați în suspensia rezultată cu o viteză de alimentare de 0,006 mol H202 per mol Ca(OH)2 pe minut. În aproximativ 30 de minute, se atinge un raport molar de H2O2:Ca(OH)2 egal cu 1,2. Temperatura din zona de reacție este menținută în intervalul 30-40°C. Precipitarea Ca(OH)2 cu soluţia mamă este lăsată să se depună în vasul de reacţie timp de 2 ore. Precipitatul compactat este separat de lichidul mamă prin decantare și deshidratat într-un curent de aer încălzit timp de 2 ore. Se obţin 26,4 g de CaO2 cu un randament de 49,8 % în greutate. Analiză: găsit O act. - 11,1% în greutate
Exemplele 2-12 sunt implementate în mod similar cu Exemplul 1 și sunt rezumate în Tabel.
| masa Exemple de implementare a metodei de producere a peroxidului de calciu |
|||||
| N | raportul molar al H2O2: Ca (OH)2 | Viteza de alimentare mol H2O2 per mol Ca (OH)2 pe minut | O acționează. , % în greutate | Randament de CaO2, % în greutate | Stabilizator, mol/l |
| 1 | 1,2 | 0,006 | 11,1 | 49,8 | |
| 2 | 4,0 | 0,006 | 12,1 | 54,6 | |
| 3 | 7,0 | 0,006 | 13,5 | 60,9 | |
| 4 | 1,2 | 0,010 | 10,5 | 47,2 | |
| 5 | 4,0 | 0,010 | 11,4 | 51,3 | |
| 6 | 7,0 | 0,010 | 13,1 | 59,0 | |
| 7 | 1,2 | 0,060 | 10,8 | 48,6 | |
| 8 | 4,0 | 0,060 | 11,9 | 53,6 | |
| 9 | 7,0 | 0,060 | 13,0 | 58,7 | |
| 10 | 4,0 | 0,020 | 14,8 | 66,6 | 1 10 -3 |
| 11 | 4,0 | 0,020 | 14,6 | 65,8 | 1 10 -4 |
| 12 | 4,0 | 0,020 | 14,7 | 66,3 | 1 10 -5 |
După cum rezultă din datele obținute, peroxid de calciu cu o puritate de până la 50% în greutate poate fi obținut folosind o soluție de peroxid de hidrogen cu o concentrație de 3-35% și un raport molar de H2O2:Ca(OH)2 =1,2 . Creșterea raportului molar la 4-7 face posibilă obținerea unui procent mare de peroxid de calciu (60% în greutate CaO 2 ) chiar și atunci când se utilizează soluții diluate de H 2 O 2 (<8%).
În prezenţa unui stabilizator de peroxid, randamentul de peroxid de calciu creşte, după cum se poate vedea din Exemplele 10-12 din Tabel.
Metoda propusă permite extinderea bazei de materie primă a tehnologiei peroxidului de calciu prin utilizarea varului nestins, eliminând etapele consumatoare de energie de răcire a amestecului de reacție și filtrarea hidratului de peroxid de calciu fin dispersat și simplificarea lanțului procesului. Peroxidul de calciu se obține cu o puritate de 50-65% în greutate.
REVENDICARE
1. O metodă de producere a peroxidului de calciu, inclusiv interacțiunea hidroxidului de calciu cu o soluție apoasă de peroxid de hidrogen la un raport molar de H 2 O 2: Ca (OH) 2 egal cu 1,2-7,0 cu formarea de peroxid de calciu hidrat, deshidratarea sa termică, caracterizată prin aceea că se introduce hidroxid de calciu în reacție sub formă de suspensie apoasă de oxid de calciu, se introduce o soluție de peroxid de hidrogen prin alimentare controlată cu o rată de 0,006-0,060 mol H 2 O 2 per mol Ca(OH) 2 pe minut, înainte de etapa de deshidratare termică, precipitatul de peroxid de calciu hidrat este separat de soluție prin decantare, iar deshidratarea termică se realizează într-un curent de aer încălzit.
2. Metodă conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că interacțiunea hidroxidului de calciu cu o soluție apoasă de peroxid de hidrogen se realizează în prezența unui stabilizator de peroxid cu o concentrație de 10-3-10-5 mol/l, care este selectat din seria: fosfat de metal alcalin, acid etilendiaminotetraacetic, complex de polietilen glicol cu oxid de fosfor (V).
peroxid de calciu- un aditiv alimentar folosit ca ameliorator al făinii și pâinii. Acest aditiv este înregistrat sub cod E-930. În prezent alimente anti-flamare E-930 peroxid de calciu folosit ca ameliorator alimentar al făinii în special în țările post-sovietice. Majoritatea celorlalte state, de exemplu, membre ale Uniunii Europene, precum și Statele Unite și Canada, au exclus de mult acest aditiv de pe lista de autorizați pentru utilizare în procesele de producție din industria alimentară.
Aplicație
peroxid de calciu Este folosit în principal în industria alimentară ca ameliorator de calitate a pâinii. E-930 adăugat la făină, care ulterior nu necesită condiții speciale de păstrare, înainte de începerea procesului de frământare peroxid de calciu practic nu interactioneaza cu faina. Doza optimă de aditiv nu depășește 20 mg la 1 kg de făină. peroxid de calciu vă permite să îmbunătățiți semnificativ proprietățile de reținere a gazelor ale aluatului, să creșteți performanța fizică a acestuia, să afecteze pozitiv calitatea, să reduceți aciditatea pâinii. Adevărul este că peroxid de calciu poate îmbunătăți semnificativ atât gustul, cât și calitățile de consum ale pâinii și ale altor produse de panificație. Adesea este folosit ca agent de albire a făinii. in afara de asta E-930 folosit ca praf de copt și praf de copt, care este capabil să mărească semnificativ volumul aluatului, precum și să îmbunătățească calitatea pâinii finite.
Impact asupra corpului uman
Supliment alimentar E-930 are, pe lângă explozivitate și inflamabilitate, o serie de contraindicații și efecte secundare. Calitățile negative ale peroxidului de calciu includ alergenitatea sa ridicată. Contactul cu E-930 duce adesea la iritații severe ale pielii, mucoaselor, roșeață, peeling, mâncărime, arsuri. Dacă o suspensie de peroxid de calciu intră în tractul respirator, se dezvoltă iritația organelor respiratorii, un atac de astm, dificultăți de respirație și complicații în timpul inhalării și expirației. La utilizarea produselor care conțin acest supliment nutritiv, nu au fost observate complicații în grupul de control al persoanelor.
Precauții de aplicare
- Exploziv în contact cu substanțe inflamabile
- Irită mucoasele
- Provoacă iritarea căilor respiratorii
- Irită pielea (hiperalergen)
Proprietăți fizico-chimice
În funcție de structura sa chimică și parametrii distinctivi, antiflamarea alimentelor E-930 peroxid de calciu nu este altceva decât un compus anorganic și în același timp un compus binar, care se obține ca urmare a interacțiunii oxigenului, precum și a calciului. După aspectul lor peroxid de calciu- Acesta este un compus sub formă de pulbere care este absolut insolubil în mediul acvatic. În industria alimentară peroxid de calciu obţinut prin acţiunea peroxidului de hidrogen asupra hidroxidului de calciu, care, de regulă, este o suspensie. E-930 compus organic activ. peroxid de calciu se descompune la temperatura de 250C. În plus, atunci când interacționează cu apa fierbinte (temperatura nu trebuie să fie mai mică de 50C), aceasta începe să se descompună treptat. De asemenea, antiflamarea alimentelor interacționează cu diverși acizi. Caracteristica sa principală este că compusul se poate aprinde spontan în anumite condiții. De exemplu, dacă amesteci E-930 peroxid de calciu iar explozia substanței de origine organică va fi inevitabilă. Cu toate acestea, în ciuda acestor caracteristici, acest aditiv este produs în mii de tone anual. În plus, este folosit în industria alimentară.