CN111771905B - 一种固态过氧化氢及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种固态过氧化氢及其制备方法和应用。所述固态过氧化氢根据处方和工艺不同可以制成各种不同的剂型，包括粉末、颗粒剂、片剂。本发明的固态过氧化氢可以作为兽用消毒剂使用，也可作为水产养殖中的底泥及水质改良或水体增氧使用，能有效提高过氧化氢的稳定性，消除因过氧化氢不稳定造成的易爆、助燃等危险性，消毒作用好，增氧速度快且持久，并且能够快速氧化降解底泥及水体中的有机质，同时不影响水体酸碱度。

Description

一种固态过氧化氢及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于制剂技术领域，具体涉及一种固态过氧化氢及其制备方法和应用。

背景技术

过氧化氢是一种强氧化剂，俗称双氧水，临床用于清除创口脓液、血液、粘液和外耳道脓液等。较高浓度的过氧化氢溶液，能扩展至对物品灭菌和消毒的应用，是一种高效消毒剂。同时其具有强氧化性质，能够强有力的氧化降解有机质，但是液体过氧化氢不稳定，在常温下会缓慢分解成氧气和水从而失效，这一缺点也可以被有效利用来增加水体溶解氧含量。同时过氧化氢还是爆炸性强氧化剂，会与可燃物反应放出大量热而引起爆炸，储存条件要求遮光密闭，在阴凉处保存，条件要求较高而不利于临床应用。

目前，现有技术为了提高过氧化氢的适用性，采用了多种方法来制备固定形态的过氧化氢。如专利CN101559929和CN107128880中公开了过氧化硫酸钠的制备方法，一方面仅针对制备过程中的结晶步骤添加不同的结晶助剂，而没有重点考察产品核心指标稳定性的提高方法；另一方面对于样品的制备形式仅有烘干后的粉末，没有进一步提及其他剂型的制备和使用，并且其使用的结晶助剂从成分来看安全性尚待进一步研究，不适用于作为消毒剂或水质改良等用途使用。专利CN1040008 A中提供了稳定的粒状过氧化氢加和物，其通过在沸腾层中喷洒带有自由羧基的均聚物水溶液将粒状过氧化氢加和物进行包覆，增加其稳定性，但是制备工艺繁琐。

随着畜牧业的发展和集约化养殖渐成趋势，对养殖业疾病的防治也提出了更高的要求。现阶段对于畜禽养殖业疾病的防控仍然以消毒、疫苗和药物预防为主要手段，其中消毒在疾病的预防和控制过程中起到了至关重要的作用。而由于消毒剂自身的缺点，也时常给生产活动带来损失，如稳定性差的产品在储存运输过程中含量降低，往往无法保证消毒效果。

另一方面，在水产养殖领域因常年饲养积累，造成水体和底泥中因饲料残渣、水生动物排泄物、水生动植物尸体腐败等造成了富养化，水质恶化，继而影响养殖动物健康及生长性能。水产养殖动物的活动高度依赖水体的溶解氧含量，因气候变化、水质恶化等因素造成的水体缺氧也给动物的生长和健康带来严重影响。而过氧化氢可以同时兼具消毒、水质底泥净化、增加水体溶解氧等多重功能。因此，研究开发过氧化氢的稳定剂型就成为了市场的客观需求。

发明内容

针对现有过氧化氢溶液在使用过程中存在的问题，本发明提供了一种固态过氧化氢及其制备方法和应用，所述固态过氧化氢可以是粉剂、颗粒剂或片剂。

为了实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种固态过氧化氢粉末，原料包括：过氧化氢溶液、稳定剂和赋形剂；

所述过氧化氢溶液为质量分数28％～50％的过氧化氢溶液；

所述稳定剂为含羧酸基团的聚丙烯酸高分子聚合物；

所述赋形剂为天然矿物盐；

所述稳定剂和过氧化氢溶液的重量比为100～400:1，赋形剂与过氧化氢溶液的重量比为1.3～1.5：1。

进一步地，所述稳定剂为卡波姆。

进一步地，所述赋形剂为硫酸钠和氯化钠的混合物，硫酸钠和氯化钠的重量比为7～10:1；优选地，硫酸钠和氯化钠的重量比为8:1。

上述固态过氧化氢粉末的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，按照重量配比将部分的赋形剂和稳定剂加入过氧化氢溶液，搅拌溶解，得到溶液A；

步骤2，将剩余的赋形剂投入溶液A，搅拌溶解，继续充分搅拌，得到溶液B；

步骤3，对溶液B进行冰盐水冷却降温，缓慢搅拌，结晶；

步骤4，对步骤3所得产物进行离心或过滤，得到湿料C；

步骤5，对湿料C进行干燥，得到固态过氧化氢粉末。

进一步地，步骤2中搅拌时间为1～2h；步骤3中搅拌速度为5～15转/分，搅拌时间为3～6h；步骤5中采用微波烘干或真空干燥，干燥温度大于90℃。

一种过氧化氢固体制剂，原料以重量百分比计包括：上述固态过氧化氢粉末10％～99％，稀释剂0～85％，黏合剂0～10％，润滑剂0～10％；所有原料的重量百分比之和为100％。

优选地，所述过氧化氢固体制剂，原料以重量百分比计包括：固态过氧化氢粉10％～95％，稀释剂0～85％，黏合剂0～4％，润滑剂0～3％。

进一步地，所述稀释剂为无机盐类，选自钙盐、钠盐或钾盐中的一种或几种；所述黏合剂选自纤维素衍生物、丙烯酸类、聚维酮或聚乙二醇中的一种或几种；所述润滑剂选自微粉硅胶或聚乙二醇类中的一种或几种。

进一步地，所述黏合剂选自聚维酮或纤维素衍生物中的一种或几种；所述润滑剂为聚乙二醇。

上述过氧化氢固体制剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，向固态过氧化氢粉末制备过程中未进行干燥的湿料C中加入黏合剂，充分搅拌后，进行制粒，得湿颗粒D，烘干，得到固态过氧化氢颗粒；

步骤2，向固态过氧化氢颗粒中加入稀释剂、润滑剂，混合机混匀，经压片机压片，得固态过氧化氢片剂。

本发明以硫酸钠和氯化钠作为赋形剂，为过氧化氢溶液成为固态粉末提供赋形作用，但由于硫酸钠和氯化钠提供的赋形作用稳定性较差，因此还加入了卡波姆作为稳定剂，进一步增强过氧化氢溶液固化后的稳定性。在本发明中，卡波姆优选卡波姆941、卡波姆U20。

在固态过氧化氢粉末的制备过程中，先将赋形剂硫酸钠和稳定剂卡波姆加到过氧化氢溶液中，预先形成一种硫酸钠过氧化氢体系，卡波姆的加入可以完全覆盖最终固体粉末的表面从而提高稳定性，然后再加入赋形剂氯化钠，利用氯化钠和硫酸钠形成的空间八面体结构，将H₂O₂分子镶嵌在立体空间构型内，卡波姆在立体空间构型的表面形成屏障，从而减少在保存过程中水分的透入，以及温度对过氧化氢稳定性的影响。

本发明固态过氧化氢的使用可以有多种方式，比如：(1)固态过氧化氢粉/颗粒/片用水稀释后，喷雾使用可作为消毒剂，对畜禽等养殖场所进行消毒；(2)固态过氧化氢颗粒或固态过氧化氢片可进行水面抛洒，氧化降解水质及底泥中有机物，改善水质；(3)固态过氧化氢粉/颗粒/片可以根据需要选择在水产养殖水体投放，增加水中的溶解氧含量。

目前，过氧化氢溶液由于其不稳定严重制约其临床应用，8％以上含量的溶液列为危险品，生产运输均存在安全隐患。市售改性产品如过碳酸钠、过硼酸钠仅有增氧作用，而无消毒杀菌、氧化有机物等功能，同时如过碳酸钠其碱性较高，水体增氧使用时，可能影响水体酸碱稳定继而影响水生生物的生长。

本发明的固态过氧化氢与过氧化氢溶液相比，具备如下优点和有益效果：(1)安全性高，无爆炸性；(2)稳定性好，常温存储2年含量无变化；(3)无腐蚀性，酸碱度为中性(pH6～7)；(4)用途更广，可消毒杀菌，亦可改良水质和增氧，同时选择不同剂型还可以达到增氧时效的合理掌控。

具体实施方式

以下实施例进一步说明本发明的内容，但不应理解为对本发明的限制。在不背离本发明精神和实质的情况下，对本发明方法、步骤或条件所作的修改或替换，均属于本发明的范围。实施例中未注明具体条件的实验方法及未说明配方的试剂均为按照本领域常规条件。

实施例1

固态过氧化氢粉末

通过如下方法制备：

步骤1，按照重量配比将硫酸钠12.8kg和卡波姆U20 0.025kg加入28％过氧化氢溶液10L，搅拌溶解，得到溶液A；

步骤2，将氯化钠1.6kg投入溶液A，搅拌溶解，继续充分搅拌1h，得到溶液B；

步骤3，对溶液B进行冰盐水冷却降温结晶，同时5～15转/分，搅拌6h；

步骤4，对步骤3所得产物进行离心，得到湿料C；

步骤5，对湿料C进行105℃烘干，得到固态过氧化氢粉。

通过含量测定三批次样品，得到的固态过氧化氢粉中过氧化氢含量分别为9.61％、9.63％、9.59％。含量高、稳定，且批间差异小。

实施例2

固态过氧化氢粉末

通过如下方法制备：

步骤1，按照重量配比将硫酸钠11.5kg和卡波姆941 0.025kg加入50％过氧化氢溶液10L，搅拌溶解，得到溶液A；

步骤2，将氯化钠1.5kg投入溶液A，搅拌溶解，继续充分搅拌2h，得到溶液B；

步骤3，对溶液B进行冰盐水冷却降温结晶，同时5～15转/分，搅拌3h；

步骤4，对步骤3所得产物进行离心，得到湿料C；

步骤5，对湿料C进行105℃烘干，得到固态过氧化氢粉。

通过含量测定三批次样品，得到的固态过氧化氢粉中过氧化氢含量分别为9.63％、9.68％、9.64％。含量高、稳定，且批间差异小。

对比例1

本实施例的固态过氧化氢粉末与实施例2的区别在于：未加入卡波姆。

通过如下方法制备：

步骤1，按照重量配比将硫酸钠11.5kg加入50％过氧化氢溶液10L，搅拌溶解，得到溶液A；

步骤2，将氯化钠1.5kg投入溶液A，搅拌溶解，继续充分搅拌2h，得到溶液B；

步骤3，对溶液B进行冰盐水冷却降温结晶，同时5～15转/分，搅拌3h；

步骤4，对步骤3所得产物进行离心，得到湿料C；

步骤5，对湿料C进行105℃烘干，得到固态过氧化氢粉。

通过含量测定三批次样品，得到的固态过氧化氢粉中过氧化氢含量为9.01％、8.56％、8.33％。含量低、不稳定，且批间差异大。

实施例3

固态过氧化氢颗粒

原料配比如下：

实施例2步骤4湿料C 96％(重量百分数，下同)

聚维酮K30 2％

羟丙甲纤维素 2％

通过如下方法制备：

步骤1，在上述步骤4中的湿料C中加入聚维酮K30和羟丙甲纤维素，充分搅拌后，进行制粒，得湿颗粒D；

步骤2，对湿颗粒D，进行烘干，得固态过氧化氢颗粒。

实施例4

固态过氧化氢颗粒

原料配比如下：

实施例2步骤4湿料C 98.5％(重量百分数，下同)

聚维酮K30 1％

羟丙甲纤维素 0.5％

通过如下方法制备：

步骤1，在上述步骤4中的湿料C中加入聚维酮K30和羟丙甲纤维素，充分搅拌后，进行制粒，得湿颗粒D；

步骤2，对湿颗粒D，进行烘干，得固态过氧化氢颗粒。

实施例5

固态过氧化氢片剂

原料配比如下：

通过如下方法制备：

步骤1，在上述步骤4中的湿料C中加入聚维酮K30和羟丙甲纤维素，充分搅拌后，进行制粒，得湿颗粒D；

步骤2，对湿颗粒D，进行烘干，得固态过氧化氢颗粒；

步骤3，在固态过氧化氢颗粒中加入PEG4000，混合机混匀，经压片机压片，得固态过氧化氢片。

实施例6

固态过氧化氢片剂

原料配比如下：

通过如下方法制备：

步骤1，在上述步骤4中的湿料C中加入聚维酮K30和羟丙甲纤维素，充分搅拌后，进行制粒，得湿颗粒D；

步骤2，对湿颗粒D，进行烘干，得固态过氧化氢颗粒；

步骤3，在固态过氧化氢颗粒中加入无水硫酸钠、PEG6000，混合机混匀，经压片机压片，得固态过氧化氢片。

实施例7

固态过氧化氢片剂

原料配比如下：

通过如下方法制备：

步骤1，在上述步骤4中的湿料C中加入聚维酮K30和羟丙甲纤维素，充分搅拌后，进行制粒，得湿颗粒D；

步骤2，对湿颗粒D，进行烘干，得固态过氧化氢颗粒；

步骤3，在固态过氧化氢颗粒中加入无水硫酸钠、PEG6000，混合机混匀，经压片机压片，得固态过氧化氢片。

测试例1

固态过氧化氢的酸碱度测定

(一)试验材料

试验药物：本实施例2固态过氧化氢粉、实施例4固态过氧化氢颗粒、实施例6固态过氧化氢片剂；

对照药物：过碳酸钠(市售产品)

试验仪器：FE20K酸度计

(二)试验方法

分别将试验用样品用新沸后放冷的去离子水溶解成1％、2％、5％的溶液，用FE20K酸度计测定pH值。

过碳酸钠用同样方法配置成3％的溶液，同法测定pH值。

(三)试验结果

通过对不同浓度的实施例样品和对照过碳酸钠的溶液进行pH测定，从结果看出，实施例的固态过氧化氢粉/颗粒/片的酸碱性接近中性，而3％过碳酸钠为碱性(10.5)。说明本品在水产临床应用时对水体酸碱度无影响，也不会影响

测试例2

固态过氧化氢的热稳定性

(一)试验材料

试验药物：本实施例2固态过氧化氢粉、实施例4固态过氧化氢颗粒、实施例6固态过氧化氢片剂；

试验仪器：电热恒温鼓风干燥箱、药物稳定仪。

(二)试验方法

(1)高温稳定性试验：分别取本实施例2固态过氧化氢粉、实施例4固态过氧化氢颗粒、实施例6固态过氧化氢片的样品，平铺置于平皿中，置于电热恒温鼓风干燥箱中105℃考察，分别于第6h、12h、24h取样测定过氧化氢含量。并计算与试验前的相对含量。

(2)加速稳定性试验：分别取本实施例2固态过氧化氢粉、实施例4固态过氧化氢颗粒、实施例6固态过氧化氢片的样品置于铝箔袋中封口，放置于药物温度仪中，于40±2℃，RH75％±5％条件下，时间1个月、2个月、3个月、6个月取样测定过氧化氢含量。并计算与试验前的相对含量。

(三)试验结果

(1)高温稳定性试验

通过测定在105℃条件下本实施例的稳定性，经过考察发现6h、12h、24h的过氧化氢含量基本无变化，表明本实施例的一种固态过氧化氢极其稳定，不会降解，同时也侧面验证了其不会具有爆炸性。

(2)加速稳定性试验

按照药物的加速试验稳定性试验条件下进行的稳定性考察，通过结果可以看出，一种固态过氧化氢用常规铝箔袋包装后，在40±2℃，RH75％±5％条件下6个月含量变化低于5％，存储稳定性良好，推算后得出其常温储存有效期不低于24个月。

测试例3

固态过氧化氢的增氧性能测定

(一)试验材料

试验药物：本实施例4固态过氧化氢颗粒、实施例5固态过氧化氢片剂；

对照药物：过碳酸钠(市售产品)

试验仪器：溶解氧测定仪。

(二)试验方法

选择4个洁净的1000mL玻璃烧杯编号A、B、C、D，分别放入纯净水500mL，将实施例4固态过氧化氢颗粒、实施例6固态过氧化氢片和过碳酸钠分别取0.5g放入A、B、C中，D为空白对照。分别用溶解氧测定仪测定放入样品后1h、4h、8h、24h、48h的水中溶解氧含量(mg/L)。

(三)试验结果

通过连续测定不同样品投入水中后对水中溶解氧浓度的影响，从结果可以看出，本实施例4固态过氧化氢颗粒、实施例5固态过氧化氢片能极大的提高水体溶解氧含量，并且可以长时间维持。通过对比过碳酸钠具有极显著的优势(P<0.01)。

从以上实验结果来看，本发明的固态过氧化氢能够极显著的提高水体中的溶解氧含量，并且维持较长时间，临床应用时能够减少工作量，降低因水体溶解氧不足对水生生物的危害。

测试例4

固态过氧化氢对养殖水体消毒和水质净化的作用

(一)试验材料

试验药物：本实施例5固态过氧化氢片剂；

鲫鱼，来自南京某淡水鱼养殖基地。

饵料：来自江苏某饲料厂。

试验仪器：ACO318型空气压缩机。

(二)试验方法

选取平均体重为(80±15)g，平均体长(17±2)cm左右的健康鲫鱼，驯养10d后，随机分为两组，一组为对照组，另一组为试验组，每组设3个重复，每个重复30尾，分别饲养在300L水族箱中。水源为经过72h曝气的自来水。日投饵率为体重的3.0％，每天8：0 0和16：00两次投饵，不捞残饵。试验组按每次投放实施例5固态过氧化氢片2片，每2d投放1次，试验期20d。试验期间不换水，用ACO318型空气压缩机24h增氧，水温为25～27℃。在试验的第0、3、6、9、12、15和20天取水样测定水质相关化学指标，并于试验结束后取水样测定水中的细菌数量。

水质化学指标的测定方法：氨氮(NH₄-N)用纳氏比色法测定；亚硝酸盐氮(NO₂-N)用盐酸α-萘胺比色法测定和化学耗氧量(COD)用Hach水质分析仪测定。

细菌计数：取一定量养殖水作10倍系列梯度稀释，取其中3个稀释度在淡水鱼类琼脂培养基(FWA)平板上涂布，于28～30℃培养24～48h后计数，并换算成log₁₀CFU/mL水。

(三)试验结果

(1)鲫鱼养殖水体氨氮(NH₄-N)的变化(mg/L)

试验组和对照组养殖水体的氨氮浓度均随着试验时间的延长而逐步升高，但相同时间点试验组水体氨氮低于对照组，其中在第12、15、20达到显著水平(P＜0.05)。

试验天数	对照组	试验组
			0	0	0
3	0.2±0.01	0.1±0.01
			6	0.8±0.02	0.6±0.02
9	1.7±0.26	1.5±0.09
			12	2.9±0.23	1.6±0.08*
15	3.1±0.44	1.8±0.12*
			20	4.2±0.38	1.9±0.21*

(2)鲫殖水体亚硝酸盐氮(NO₂--N)的变化(mg/L)

试验组和对照组养殖水体的亚硝酸盐氮浓度均随着试验时间的延长而逐步升高，但相同时间点试验组水体亚硝酸盐氮低于对照组，其中亚硝酸盐氮在第9、12、15、20天达到显著水平(P＜0.05)。

试验天数	对照组	试验组
			0	0.02±0	0.02±0
3	0.04±0.01	0.03±0.01
			6	0.05±0.01	0.04±0.01
9	0.15±0.03	0.06±0.01*
			12	0.21±0.05	0.1±0.03*
15	0.24±0.04	0.12±0.05*
			20	0.27±0.08	0.15±0.04*

(3)鲫鱼养殖水体COD的变化(mg/L)

试验组和对照组养殖水体的COD浓度均随着试验时间的延长而逐步升高，但相同时间点试验组水体COD低于对照组，其中COD在第9、12、15、20天达到显著水平(P＜0.05)。

试验天数	对照组	试验组
			0	3±0	3±0
3	15±1.2	12±2.1
			6	24±3.3	15±2.7
9	25±3.8	14±1.8**
			12	35±4.1	22±3.4*
15	47±4.8	21±3.7**
			20	57±4.6	27±2.9**

(4)鲫鱼养殖水体细菌数量的影响

通过测定水体中细菌的数量，发现与对照组相比，加入固态过氧化氢片的试验组，水体细菌数量明显降低，差异极显著。

组别	对照组(log<sub>10</sub>CFU/mL)	试验组(log<sub>10</sub>CFU/mL)
			细菌数量	6.52±0.23	4.32±0.35<sup>**</sup>

从以上结果可以看出，本发明的固态过氧化氢能够有效的杀灭水体中细菌，并且显著降低水体中的氨氮、亚硝酸盐和COD，达到改善水质的作用。

以上对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种固态过氧化氢粉末，其特征在于：原料包括：过氧化氢溶液、稳定剂和赋形剂；

所述过氧化氢溶液为质量分数28%或50%的过氧化氢溶液，稳定剂为卡波姆，赋形剂为硫酸钠和氯化钠的混合物，硫酸钠和氯化钠的重量比为7~10:1；

卡波姆与过氧化氢溶液的用量为卡波姆0.025kg、过氧化氢溶液10L，赋形剂与过氧化氢溶液的重量比为1.3~1.5：1；

该固态过氧化氢粉末的制备方法包括以下步骤：

步骤1，按照重量配比将硫酸钠、稳定剂加入过氧化氢溶液，搅拌溶解，得到溶液A；

步骤2，将氯化钠投入溶液A，搅拌溶解，继续充分搅拌，得到溶液B；

步骤3，对溶液B进行冰盐水冷却降温，缓慢搅拌，结晶；

步骤4，对步骤3所得产物进行离心或过滤，得到湿料C；

步骤5，对湿料C进行干燥，得到固态过氧化氢粉末。

2.根据权利要求1所述的固态过氧化氢粉末，其特征在于：步骤2中搅拌时间为1~2h；步骤3中搅拌速度为5~15转/分，搅拌时间为3~6h；步骤5中采用微波烘干或真空干燥，干燥温度大于90℃。

3.一种过氧化氢固体制剂，其特征在于：原料以重量百分比计包括：权利要求1的固态过氧化氢粉末10%~99%，稀释剂0~85%，黏合剂0~10%，润滑剂0~10%；所有原料的重量百分比之和为100%。

4.根据权利要求3的固体制剂，其特征在于：所述稀释剂为无机盐类，选自钙盐、钠盐或钾盐中的一种或几种；所述黏合剂选自纤维素衍生物、丙烯酸类、聚维酮或聚乙二醇中的一种或几种；所述润滑剂选自微粉硅胶或聚乙二醇类中的一种或几种。

5.根据权利要求3的固体制剂，其特征在于：所述黏合剂选自聚维酮或纤维素衍生物中的一种或几种；所述润滑剂为聚乙二醇。

6.权利要求3所述过氧化氢固体制剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1，向固态过氧化氢粉末制备过程中未进行干燥的湿料C中加入黏合剂，充分搅拌后，进行制粒，得湿颗粒D，烘干，得到固态过氧化氢颗粒；

步骤2，向固态过氧化氢颗粒中加入稀释剂、润滑剂，混合机混匀，经压片机压片，得固态过氧化氢片剂。

7.权利要求1所述固态过氧化氢粉末或权利要求3所述过氧化氢固体制剂在制备养殖水体消毒剂和/或增氧剂中的应用。