CN115259099A - 一种制备h2o2的光化学合成法 - Google Patents

一种制备h2o2的光化学合成法 Download PDF

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Abstract

本发明所述制备H2O2的光化学合成法，以芳香醇为氢源，氧气或空气为氧源，紫外光为能源驱动力，步骤如下：(1)将芳香醇或其惰性油性溶液装入反应器并通入氧气或空气形成反应体系，用含紫外光的光源照射反应体系，控制反应温度在10～60℃，反应时间至少为10min，反应结束后，得到含H2O2的反应液；(2)以水为萃取剂，在反应温度或室温下对步骤(1)所得含H2O2的反应液进行萃取，经相分离得到H2O2水溶液。上述方法可降低能耗和生产成本、消除安全隐患，且便于实现工业化。

Description

一种制备H2O2的光化学合成法
技术领域
本发明属于过氧化氢H2O2制备技术领域，尤其涉及一种光化学气液两相合成过氧化氢H2O2的方法。
背景技术
过氧化氢H2O2是一种重要的工业原料化学品，广泛用于纸浆漂白、水净化、抗菌、漂白、清洗剂、有机化合物合成等行业。
目前国内外工业生产H2O2普遍采用蒽醌法，占H2O2总产量的95％以上。蒽醌法生产H2O2的工艺包括蒽醌分子的氢化、氧化，H2O2溶液的提取、纯化和浓缩。蒽醌在适当的溶剂或溶剂混合物中催化氢化成相应的蒽氢醌，工作液温度为40～50℃，氢气分压为4bar，催化剂一般使用镍或钯催化剂〔见M.N.R.Edvinsson Albers,M.SiverstrSm,A.Sellin,A.C.Dellve,U.Andersson,W.Herrmann,T.Berglin,Development of a monolith-basedprocess for H2O2production:from idea to large-scale implementation,Catal.Today(69)(2001)247–252.〕，氢化程度(蒽醌转化为蒽氢醌)被严格控制在60％以下，以减少二次氢化反应；氢化步骤是蒽醌法制备H2O2最重要的一环，氢化效率直接影响H2O2的产量。由于氢化过程中涉及到氢气的大量使用和贵金属催化剂的使用，因而成本大，能耗高。在催化剂分离后，蒽氢醌被氧化回蒽醌，同时得到等摩尔的H2O2，随后使用水从有机溶剂中将H2O2萃取，得到H2O2水溶液。为了达到更高的纯度和浓度，需蒸馏H2O2水溶液得到高浓度H2O2溶液，整个过程会产生大量副产物，如2-乙基蒽醌、磷酸三辛酯等。同时，为了最大限度地降低运输成本，一般需要消耗大量能量将H2O2溶液浓缩到浓度高达70wt％；而高浓度H2O2作为一种危险强氧化性化学物质，在运输、搬运和储存过程中存在极高的安全风险，因而过程成本高，安全隐患大。但在双氧水大部分实际应用场景下，终端用户需要稀释高浓度H2O2溶液，如纸浆漂白、化学合成、医疗、化妆品等领域只需要浓度小于9wt％的H2O2水溶液〔见M.-g.Seo,H.J.Kim,S.S.Han,K.-Y.Lee,Direct Synthesis of Hydrogen Peroxide from Hydrogenand Oxygen Using Tailored Pd Nanocatalysts:A Review of Recent Findings,Catalysis Surveys from Asia 21(1)(2016)1-12〕，水处理领域H2O2水溶液浓度更是可小于0.1wt％〔见M.N.Young,M.J.Links,S.C.Popat,B.E.Rittmann,C.I.Torres,TailoringMicrobial Electrochemical Cells for Production of Hydrogen Peroxide at HighConcentrations and Efficiencies,ChemSusChem 9(23)(2016)3345-3352.〕。
从公开的文献可知，自从Baur等人在1927年报道了在甘油和葡萄糖的存在下，ZnO催化剂在光照下可产生H2O2〔见E.Baur,C.Neuweiler,
Figure BDA0003691202910000021
photolytische Bildung vonHydroperoxyd,10(1)(1927)901-907.〕后，相关的研究一直在积极开展。但是光催化技术制备H2O2存在以下几个技术难点：(1)现阶段光催化剂的催化性能尚达不到实用化和工业化需求，(2)为了提高H2O2产量，在体系中引入与水互溶的牺牲剂(乙醇，异丙醇)，导致H2O2与牺牲剂难以分离，影响双氧水质量，(3)催化剂分离回收利用困难。
基于双氧水H2O2的实际生产现状及相关研究现状，开发能降低能耗和生产成本、消除安全隐患且便于工业化的双氧水H2O2制备新方法是迫切需解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种制备H2O2的光化学合成法，以降低能耗和生产成本、消除安全隐患且便于实现工业化。
本发明所述制备H2O2的光化学合成法，以芳香醇为氢源，氧气或压缩空气为氧源，紫外光为能源驱动力，步骤如下：
(1)将芳香醇或其惰性油性溶液装入反应器并通入氧气或空气形成反应体系，用含紫外光的光源照射反应体系，控制反应温度在10～60℃，反应时间至少为10min，反应结束后，得到含H2O2的反应液；
(2)以水为萃取剂，在反应温度或室温下对步骤(1)所得含H2O2的反应液进行萃取，经相分离得到H2O2水溶液。
上述方法中，所述“其惰性油性溶液”是指芳香醇溶于惰性油所形成的溶液，芳香醇与惰性油的体积比为1：1，惰性油优选白油、液体石蜡、乙酸乙酯、均三甲苯或甲苯等惰性溶剂。需要说明的是，用芳香醇溶于惰性油所形成的溶液与氧气或空气形成反应体系进行光化学反应得到的含H2O2反应液，相比于用芳香醇与氧气或空气形成反应体系进行光化学反应得到的含H2O2反应液，萃取后经相分离得到的H2O2水溶液纯度更高。
上述方法反应机理为：在紫外光照射下，芳香醇吸收光子的能量发生均裂产生氢自由基，氢自由基与氧分子反应产生H2O2。
上述方法中，所述芳香醇为苯甲醇、α-苯乙醇(1-苯乙醇)、β-苯乙醇(2-苯乙醇)、对甲氧基苯甲醇中的一种。
上述方法中，所述含紫外光的光源包括但不限于氙灯、高压汞灯或太阳光。
上述方法中，所述萃取剂水为去离子水、蒸馏水、超纯水或电子级水；萃取时，萃取剂水可根据H2O2水溶液的浓度确定，通常萃取剂水与反应液的体积比为1～5：1。
本发明所述方法与现有技术相比，具有以下有益技术效果：
(1)本发明所述方法以紫外光为能源驱动力，含紫外光的光源可选用氙灯、高压汞灯或太阳光，因而避免了采用蒽醌法生产H2O2的高能耗和高污染。
(2)本发明所述方法将芳香醇或其惰性油性溶液装入反应器并通入氧气或空气形成反应体系，由于反应体系中不含催化剂和牺牲剂，因而避免了光催化制备H2O2方法中催化剂和牺牲剂分离回收困难的问题。
(3)本发明所述方法在反应结束后以水为萃取剂通过对反应液进行萃取，再经相分离得到H2O2水溶液和未反应的芳香醇或其惰性油性溶液，因而可以通过调控萃取剂水与反应液的体积比来得到不同浓度的H2O2水溶液。
(4)本发明所述方法便于实现小规模或大规模生产H2O2水溶液，且原料易于获取，工艺简单，设备为常规设备，因而可直接在使用地生产稀H2O2水溶液产品并直接使用，避免高浓度H2O2在运输、搬运和储存过程中存在的安全风险，消除安全隐患，并降低成本。
附图说明
图1为实施例中所使用的反应装置的示意图，图中，1—人造光源，2—石英玻璃盖，3—反应器，4—进气口，5—出气口，6—冷却器，7—进水口，8—出水口，9—搅拌器。
图2为实施例1所制备的H2O2溶液的浓度随反应时间的变化图。
图3为实施例2所制备的H2O2溶液的浓度随反应时间的变化图。
具体实施方式
下面通过实施例并结合附图对本发明所述制备H2O2的光化学合成法作进一步说明。显然，所描述实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。
下述实施例中，除实施例13以外，其它实施例均使用图1所示反应装置，该反应装置包括人造光源1、石英玻璃盖2、反应器3、冷凝器6和搅拌器9；所述搅拌器9为座式搅拌器，主要由空心座体、安装在座体内的电机、与电机输出轴连接的搅拌桨构成；所述反应器3为下端封闭、上端开敞的玻璃圆筒体，其左右两侧壁上分别设置有进气口4和出气口5，反应器3安放在搅拌器9的座体顶面，搅拌器9的搅拌桨位于反应器3内腔，搅拌桨与反应器3底壁接触处通过密封胶密封；所述冷却器6用于控制反应体系的反应温度，为夹套式结构，环绕反应器3外壁设置，冷却器6左右两侧壁上分别设置有进水口7和出水口8；所述石英玻璃盖2与反应器3匹配，用于覆盖反应器3上端；所述人造光源1固定在反应器3上方。使用时，将冷却器6的进液口7和出液口8通过管件分别与恒温水浴装置的出液口和进液口接通，将反应器3的进气口4通过管件与氧气源连通。
实施例1
本实施例以氧气为氧源，以苯甲醇为氢源，以氙灯为含紫外光的光源，使用图1所示反应装置，步骤如下：
(1)将5mL苯甲醇装入反应器3中并以10mL/min的流量向反应器中通入氧气形成反应体系，氙灯300W，光功率密度560mW/cm2，在所述氙灯的照射和搅拌下于20℃反应1h，整个反应过程中保持氧气的通入及反应器3侧壁上设置的出气口5处于开敞状态，反应时间到了后，得到含H2O2的反应液；
(2)以去离子水为萃取剂，萃取剂与骤(1)所得含H2O2的反应液的体积比为5：1，在室温下对步骤(1)所得含H2O2的反应液进行萃取，经相分离得到H2O2水溶液和未反应的苯甲醇，对所得H2O2水溶液进行浓度测试，得到反应1h所得H2O2水溶液中H2O2的浓度，见图2；
(3)将步骤(2)相分离得到H2O2水溶液和未反应的苯甲醇加入反应器3，以10mL/min的流量向反应器中通入氧气，在所述氙灯的照射和搅拌下于20℃反应1h，在反应的过程中完成萃取，然后将反应器中的液体进行相分离，得到H2O2水溶液和未反应的苯甲醇，对所得H2O2水溶液进行浓度测试，得到反应2h所得H2O2水溶液中H2O2的浓度，见图2；
(4)将步骤(3)相分离得到H2O2水溶液和未反应的苯甲醇加入反应器3，以10mL/min的流量向反应器中通入氧气，在所述氙灯的照射和搅拌下于20℃反应1h，在反应的过程中完成萃取，然后将反应器中的液体进行相分离，得到H2O2水溶液和未反应的苯甲醇，对所得H2O2水溶液进行浓度测试，得到反应3h所得H2O2水溶液中H2O2的浓度，见图2；
(5)将步骤(4)相分离得到H2O2水溶液和未反应的苯甲醇加入反应器3，以10mL/min的流量向反应器中通入氧气，在所述氙灯的照射和搅拌下于20℃反应1h，在反应的过程中完成萃取，然后将反应器中的液体进行相分离，得到H2O2水溶液和未反应的苯甲醇，对所得H2O2水溶液进行浓度测试，得到反应4h所得H2O2水溶液中H2O2的浓度，见图2。
从图2可以看出，随着反应时间的增长，所得H2O2水溶液中H2O2的浓度增大，在20℃反应4h，H2O2水溶液中H2O2的浓度为19.22mM。
实施例2
本实施例以压缩空气为氧源，以苯甲醇为氢源，以氙灯为含紫外光的光源，使用图1所示反应装置，步骤如下：
(1)将5mL苯甲醇装入反应器3中并以10mL/min的流量向反应器中通入压缩空气形成反应体系，氙灯300W，光功率密度560mW/cm2，在所述氙灯的照射和搅拌下于20℃反应1h，整个反应过程中保持压缩空气的通入及反应器3侧壁上设置的出气口5处于开敞状态，反应结束后，得到含H2O2的反应液；
(2)以去离子水为萃取剂，萃取剂与骤(1)所得含H2O2的反应液的体积比为5：1，在室温下对步骤(1)所得含H2O2的反应液进行萃取，经相分离得到H2O2水溶液和未反应的苯甲醇，对所得H2O2水溶液进行浓度测试，得到反应1h所得H2O2水溶液中H2O2的浓度，见图3；
(3)将步骤(2)相分离得到H2O2水溶液和未反应的苯甲醇加入反应器3，以10mL/min的流量向反应器中通入压缩空气，在所述氙灯的照射和搅拌下于20℃反应1h，在反应的过程中完成萃取，然后将反应器中的液体进行相分离，得到H2O2水溶液和未反应的苯甲醇，对所得H2O2水溶液进行浓度测试，得到反应2h所得H2O2水溶液中H2O2的浓度，见图3；
(4)将步骤(3)相分离得到H2O2水溶液和未反应的苯甲醇加入反应器3，以10mL/min的流量向反应器中通入压缩空气，在所述氙灯的照射和搅拌下于20℃反应1h，在反应的过程中完成萃取，然后将反应器中的液体进行相分离，得到H2O2水溶液和未反应的苯甲醇，对所得H2O2水溶液进行浓度测试，得到反应3h所得H2O2水溶液中H2O2的浓度，见图3；
(5)将步骤(4)相分离得到H2O2水溶液和未反应的苯甲醇加入反应器3，以10mL/min的流量向反应器中通入压缩空气，在所述氙灯的照射和搅拌下于20℃反应1h，在反应的过程中完成萃取，然后将反应器中的液体进行相分离，得到H2O2水溶液和未反应的苯甲醇，对所得H2O2水溶液进行浓度测试，得到反应4h所得H2O2水溶液中H2O2的浓度，见图3。
从图3可以看出，随着反应时间的增长，所得H2O2水溶液中H2O2的浓度增大，在20℃反应4h，H2O2水溶液中H2O2的浓度为19.08mM。
实施例3
本实施例以压缩空气为氧源，以苯甲醇为氢源，以氙灯为含紫外光的光源，使用图1所示反应装置，步骤如下：
(1)将5mL苯甲醇装入反应器3中并以5mL/min的流量向反应器中通入压缩空气形成反应体系，氙灯300W，光功率密度560mW/cm2，在所述氙灯的照射和搅拌下于20℃反应4h，整个反应过程中保持压缩空气的通入及反应器3侧壁上设置的出气口5处于开敞状态，反应结束后，得到含H2O2的反应液；
(2)以去离子水为萃取剂，萃取剂与骤(1)所得含H2O2的反应液的体积比为5：1，在室温下对步骤(1)所得含H2O2的反应液进行萃取，经相分离得到H2O2水溶液和未反应的苯甲醇，对所得H2O2水溶液进行浓度测试，H2O2的浓度为18.96mM。
实施例4
本实施例以压缩空气为氧源，以苯甲醇为氢源，以氙灯为含紫外光的光源，使用图1所示反应装置，步骤如下：
(1)将5mL苯甲醇装入反应器3中并以15mL/min的流量向反应器中通入压缩空气形成反应体系，氙灯300W，光功率密度560mW/cm2，在所述氙灯的照射和搅拌下于20℃反应4h，整个反应过程中保持压缩空气的通入及反应器3侧壁上设置的出气口5处于开敞状态，反应结束后，得到含H2O2的反应液；
(2)以去离子水为萃取剂，萃取剂与骤(1)所得含H2O2的反应液的体积比为5：1，在室温下对步骤(1)所得含H2O2的反应液进行萃取，经相分离得到H2O2水溶液和未反应的苯甲醇，对所得H2O2水溶液进行浓度测试，H2O2的浓度为19.14mM。
实施例5
本实施例以压缩空气为氧源，以α-苯乙醇为氢源，以氙灯为含紫外光的光源，使用图1所示反应装置，步骤如下：
(1)将5mLα-苯乙醇装入反应器3中并以10mL/min的流量向反应器中通入压缩空气形成反应体系，氙灯300W，光功率密度560mW/cm2，在所述氙灯的照射和搅拌下于20℃反应4h，整个反应过程中保持压缩空气的通入及反应器3侧壁上设置的出气口5处于开敞状态，反应结束后，得到含H2O2的反应液；
(2)以去离子水为萃取剂，萃取剂与骤(1)所得含H2O2的反应液的体积比为5：1，在室温下对步骤(1)所得含H2O2的反应液进行萃取，经相分离得到H2O2水溶液和未反应的α-苯乙醇，对所得H2O2水溶液进行浓度测试，H2O2的浓度为30.56mM。
实施例6
本实施例以压缩空气为氧源，以β-苯乙醇为氢源，以氙灯为含紫外光的光源，使用图1所示反应装置，步骤如下：
(1)将5mLβ-苯乙醇装入反应器3中并以10mL/min的流量向反应器中通入压缩空气形成反应体系，氙灯300W，光功率密度560mW/cm2，在所述氙灯的照射和搅拌下于20℃反应4h，整个反应过程中保持压缩空气的通入及反应器3侧壁上设置的出气口5处于开敞状态，反应结束后，得到含H2O2的反应液；
(2)以去离子水为萃取剂，萃取剂与骤(1)所得含H2O2的反应液的体积比为5：1，在室温下对步骤(1)所得含H2O2的反应液进行萃取，经相分离得到H2O2水溶液和未反应的β-苯乙醇，对所得H2O2水溶液进行浓度测试，H2O2的浓度为1.03mM。
实施例7
本实施例以压缩空气为氧源，以对甲氧基苯甲醇为氢源，以氙灯为含紫外光的光源，使用图1所示反应装置，步骤如下：
(1)将5mL对甲氧基苯甲醇装入反应器3中并以10mL/min的流量向反应器中通入压缩空气形成反应体系，氙灯300W，光功率密度560mW/cm2，在所述氙灯的照射和搅拌下于20℃反应4h，整个反应过程中保持压缩空气的通入及反应器3侧壁上设置的出气口5处于开敞状态，反应结束后，得到含H2O2的反应液；
(2)以去离子水为萃取剂，萃取剂与骤(1)所得含H2O2的反应液的体积比为5：1，在室温下对步骤(1)所得含H2O2的反应液进行萃取，经相分离得到H2O2水溶液和未反应的对甲氧基苯甲醇，对所得H2O2水溶液进行浓度测试，H2O2的浓度为3.64mM。
实施例8
本实施例以压缩空气为氧源，以苯甲醇为氢源，以氙灯为含紫外光的光源，使用图1所示反应装置，步骤如下：
(1)将5mL苯甲醇装入反应器3中并以10mL/min的流量向反应器中通入压缩空气形成反应体系，氙灯300W，光功率密度500mW/cm2，在所述氙灯的照射和搅拌下于20℃反应4h，整个反应过程中保持压缩空气的通入及反应器3侧壁上设置的出气口5处于开敞状态，反应结束后，得到含H2O2的反应液；
(2)以超纯水为萃取剂，萃取剂与骤(1)所得含H2O2的反应液的体积比为5：1，在室温下对步骤(1)所得含H2O2的反应液进行萃取，经相分离得到H2O2水溶液和未反应的苯甲醇，对所得H2O2水溶液进行浓度测试，H2O2的浓度为12.34mM。
实施例9
本实施例以压缩空气为氧源，以苯甲醇为氢源，以氙灯为含紫外光的光源，使用图1所示反应装置，步骤如下：
(1)将5mL苯甲醇装入反应器3中并以10mL/min的流量向反应器中通入压缩空气形成反应体系，氙灯300W，光功率密度400mW/cm2，在所述氙灯的照射和搅拌下于20℃反应4h，整个反应过程中保持压缩空气的通入及反应器3侧壁上设置的出气口5处于开敞状态，反应结束后，得到含H2O2的反应液；
(2)以超纯水为萃取剂，萃取剂与骤(1)所得含H2O2的反应液的体积比为5：1，在室温下对步骤(1)所得含H2O2的反应液进行萃取，经相分离得到H2O2水溶液和未反应的苯甲醇，对所得H2O2水溶液进行浓度测试，H2O2的浓度为5.65mM。
实施例10
本实施例以压缩空气为氧源，以苯甲醇为氢源，以氙灯为含紫外光的光源，使用图1所示反应装置，步骤如下：
(1)将5mL苯甲醇装入反应器3中并以10mL/min的流量向反应器中通入压缩空气形成反应体系，氙灯300W，光功率密度560mW/cm2，在所述氙灯的照射和搅拌下于20℃反应4h，整个反应过程中保持压缩空气的通入及反应器3侧壁上设置的出气口5处于开敞状态，反应结束后，得到含H2O2的反应液；
(2)以蒸馏水为萃取剂，萃取剂与骤(1)所得含H2O2的反应液的体积比为1：1，在室温下对步骤(1)所得含H2O2的反应液进行萃取，经相分离得到H2O2水溶液和未反应的苯甲醇，对所得H2O2水溶液进行浓度测试，H2O2的浓度为101.33mM。
实施例11
本实施例以压缩空气为氧源，以苯甲醇为氢源，以高压汞灯为含紫外光的光源，使用图1所示反应装置，步骤如下：
(1)将5mL苯甲醇装入反应器3中并以10mL/min的流量向反应器中通入压缩空气形成反应体系，高压汞灯300W，光功率密度400mW/cm2，在所述高压汞灯的照射和搅拌下于20℃反应4h，整个反应过程中保持压缩空气的通入及反应器3侧壁上设置的出气口5处于开敞状态，反应结束后，得到含H2O2的反应液；
(2)以蒸馏水为萃取剂，萃取剂与骤(1)所得含H2O2的反应液的体积比为5：1，在室温下对步骤(1)所得含H2O2的反应液进行萃取，经相分离得到H2O2水溶液和未反应的苯甲醇，对所得H2O2水溶液进行浓度测试，H2O2的浓度为15.2mM。
实施例12
本实施例以压缩空气为氧源，以苯甲醇为氢源，以氙灯为含紫外光的光源，使用图1所示反应装置，步骤如下：
(1)将5mL苯甲醇装入反应器3中并以10mL/min的流量向反应器中通入压缩空气形成反应体系，氙灯300W，光功率密度560mW/cm2，在所述氙灯的照射和搅拌下于40℃反应4h，整个反应过程中保持压缩空气的通入及反应器3侧壁上设置的出气口5处于开敞状态，反应结束后，得到含H2O2的反应液；
(2)以蒸馏水为萃取剂，萃取剂与骤(1)所得含H2O2的反应液的体积比为5：1，在室温下对步骤(1)所得含H2O2的反应液进行萃取，经相分离得到H2O2水溶液和未反应的苯甲醇，对所得H2O2水溶液进行浓度测试，H2O2的浓度为34.1mM。
实施例13
本实施例以自然空气为氧源，以苯甲醇为氢源，以太阳光为含紫外光的光源，以浅池式光反应器(培养皿)为反应装置，步骤如下：
(1)将5mL苯甲醇装入浅池式光反应器中并静置暴露在空气中，在太阳光的照射和搅拌下反应4h(反应温度约30℃)，反应时间结束后，得到含H2O2的反应液；
(2)以去离子水为萃取剂，萃取剂与骤(1)所得含H2O2的反应液的体积比为5：1，在室温下对步骤(1)所得含H2O2的反应液进行萃取，经相分离得到H2O2水溶液和未反应的苯甲醇，对所得H2O2水溶液进行浓度测试，H2O2的浓度为5.78mM。
实施例14
本实施例以压缩空气为氧源，以苯甲醇为氢源，以氙灯为含紫外光的光源，使用图1所示反应装置，步骤如下：
(1)将5mL苯甲醇装入反应器3中并以10mL/min的流量向反应器中通入压缩空气形成反应体系，，氙灯300W，光功率密度560mW/cm2，在所述氙灯的照射和搅拌下于20℃反应16h，整个反应过程中保持压缩空气的通入及反应器3侧壁上设置的出气口5处于开敞状态，反应结束后，得到含H2O2的反应液；
(2)以蒸馏水为萃取剂，萃取剂与骤(1)所得含H2O2的反应液的体积比为2：1，在室温下对步骤(1)所得含H2O2的反应液进行萃取，经相分离得到H2O2水溶液和未反应的苯甲醇，对所得H2O2水溶液进行浓度测试，H2O2的浓度为1510mM。
实施例15
本实施例以压缩空气为氧源，以苯甲醇为氢源，以氙灯为含紫外光的光源，使用图1所示反应装置，步骤如下：
(1)将5mL苯甲醇溶解在5mL白油中配制成10mL苯甲醇油性溶液，将10mL苯甲醇油性溶液装入反应器3中并以10mL/min的流量向反应器中通入压缩空气形成反应体系，氙灯300W，光功率密度560mW/cm2，在所述氙灯的照射和搅拌下于20℃反应4h，整个反应过程中保持压缩空气的通入及反应器3侧壁上设置的出气口5处于开敞状态，反应结束后，得到含H2O2的反应液；
(2)以蒸馏水为萃取剂，萃取剂与骤(1)所得含H2O2的反应液的体积比为2.5：1，在室温下对步骤(1)所得含H2O2的反应液进行萃取，经相分离得到H2O2水溶液和未反应的苯甲醇油性溶液，对所得H2O2水溶液进行浓度测试，H2O2的浓度为18.85mM。
实施例16
本实施例以氧气为氧源，以电子级苯甲醇为氢源，以氙灯为含紫外光的光源，使用图1所示反应装置，步骤如下：
(1)将5mL苯甲醇溶解在5mL白油中配制成10mL苯甲醇油性溶液，将10mL苯甲醇油性溶液装入反应器3中并以10mL/min的流量向反应器中通入氧气形成反应体系，氙灯300W，光功率密度560mW/cm2，在所述氙灯的照射和搅拌下于20℃反应4h，整个反应过程中保持氧气的通入及反应器3侧壁上设置的出气口5处于开敞状态，反应结束后，得到含H2O2的反应液；
(2)以电子级水为萃取剂，萃取剂与骤(1)所得含H2O2的反应液的体积比为2.5：1，在室温下对步骤(1)所得含H2O2的反应液进行萃取，经相分离得到电子级H2O2水溶液和未反应的苯甲醇油性溶液，对所得电子级H2O2水溶液进行浓度测试，H2O2的浓度为19.24mM，总有机碳含量低于20ppm，金属杂质含量低于10ppb。
需要说明的是：除实施例16以外，其他实施例中的芳香醇或白油为分析纯。以氧气为氧源时，若需要回收氧气，可配置氧气回收器，将反应器3侧壁上设置的出气口5通过管件与氧气回收器连接。

Claims (5)

1.一种制备H2O2的光化学合成法，其特征在于以芳香醇为氢源，氧气或空气为氧源，紫外光为能源驱动力，步骤如下：
(1)将芳香醇或其惰性油性溶液装入反应器并通入氧气或空气形成反应体系，用含紫外光的光源照射反应体系，控制反应温度在10～60℃，反应时间至少为10min，反应结束后，得到含H2O2的反应液；
(2)以水为萃取剂，在反应温度或室温下对步骤(1)所得含H2O2的反应液进行萃取，经相分离得到H2O2水溶液。
2.根据权利要求1所述制备H2O2的光化学合成法，其特征在于所述芳香醇为苯甲醇、α-苯乙醇、β-苯乙醇、对甲氧基苯甲醇中的一种。
3.根据权利要求1或2所述制备H2O2的光化学合成法，其特征在于所述含紫外光的光源为氙灯、高压汞灯或太阳光。
4.根据权利要求1或2所述制备H2O2的光化学合成法，其特征在于所述萃取剂水为去离子水、蒸馏水、超纯水或电子级水。
5.根据权利要求3所述制备H2O2的光化学合成法，其特征在于所述萃取剂水为去离子水、蒸馏水、超纯水或电子级水。
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