Hóa chất
Dung môi công nghiệp
26 Tháng 01, 2026
Hiện nay, nhu cầu sản xuất H2O2 trong công nghiệp rất lớn và có xu hướng ngày càng tăng cao. Điều này là bởi nó giữ nhiều vai trò quan trọng trong tẩy trắng, khử trùng, xử lý môi trường,... Việc tổng hợp Hydro peroxide chủ yếu hình thành theo phản ứng oxy hóa H2 bằng O2, điện phân hay quy trình Anthraquinone. Cùng Gia Hoàng tìm hiểu các cách điều chế H2O2 ngay sau đây!
Trên thực tế quy trình sản xuất H2O2 theo phương pháp Anthraquinone công nghiệp là một vòng tuần hoàn. Đây là cách mang lại hiệu quả cao, đã được tối ưu hóa và áp dụng phổ biến để sản xuất Hydro peroxide số lượng lớn.
Dung dịch chứa dẫn xuất Anthraquinone (thường là 2-ethulanthrainone) được hòa tan trong hỗn hợp dung môi hữu cơ. Tiếp tục cho phản ứng với khí H2 dưới tác dụng của chất xúc tác Palladium (Pd). Quá trình này sẽ chuyển đổi Anthraquinone thành Anthrahydroquinone tương ứng trong điều kiện nhiệt độ và áp suất được kiểm soát chặt chẽ.
Sau khi tách bỏ chất xúc tác, dung dịch Anthrahydroquinone sẽ được thổi luồng không khí hoặc oxy nguyên chất vào. Điều này nhằm tạo ra phản ứng oxy hóa tự động giúp thu về H2O2. Đồng thời giúp Anthrahydroquinone quay trở về trạng thái ban đầu để tái sử dụng cho chu kỳ tiếp theo.
Điều chế H2O2 theo phương pháp Anthraquinone được áp dụng trong công nghiệp
H2O2 được chiết ra khỏi hỗn hợp hữu cơ bằng tháp chiết ngược dòng sử dụng nước khử khoáng. Nhờ đó tạo ra dung dịch Hydro peroxide có nồng độ trong khoảng từ 25 - 35%. Tiếp tục chế phẩm này sẽ trải qua quá trình chưng cất chân không để loại bỏ tạp chất. Mặt khác nâng nồng độ lên các mức thương mại trong công nghiệp như 50%, 70% hoặc cao hơn nữa.
Xem thêm: Thành Phần Oxy Già (Hydrogen Peroxide): Chi Tiết Và Những Lưu Ý Quan Trọng
Đây là phương pháp cũ sử dụng điện năng để phân các hợp chất Axit Sunfuric hoặc Amoni Bisulfat để tạo ra Hydrogen Peroxide. Tuy nhiên, hiện nay cách thức này ít được sử dụng do chi phí cao, tiêu tốn điện năng và hiệu suất thấp. Do đó hiện nay chỉ còn dùng ở quy mô hạn chế cho các mục đích đặc thù.
Phương pháp điện năng ít được sử dụng vì tốn kém
Xem thêm: Tác Dụng Của H2O2: Khám Phá Những Ứng Dụng Trong Công Nghiệp Và Đời Sống
Trong phòng thí nghiệm, phương pháp phổ biến để điều chế Oxy già là cho BaO2 tác dụng với H2SO4, Na2O2 và axit mạnh. Đặc điểm của các cách này là đơn giản, phản ứng nhanh, chỉ cần dùng hóa chất thông dụng, chỉ dùng cho lượng nhỏ và không phức tạp.
Đây là phương pháp cổ điển nhất để thu được H2O2 tinh khiết trong phòng thí nghiệm. Khi BaO2 tác dụng với H2SO4 ở nhiệt độ thấp thường khoảng 0 độ C thu được sản phẩm phụ BaSO4 kết tủa trắng. Nhờ đó giúp việc tách lọc và thu hồi dung dịch H2O2 trở nên dễ dàng và triệt để. Ưu điểm của cách điều chế H2O2 trong phòng thí nghiệm này chính là đơn giản, dễ thực hiện và thu được lượng Oxy già.
Cho từ từ Na2O2 vào dung dịch axit như H2SO4 hoặc HCl được làm lạnh bằng đá. Phản ứng sẽ tạo ra H2O2 và muối natri tương ứng. Tuy nhiên, phương pháp này đòi hỏi sự kiểm soát nhiệt độ nghiêm ngặt bởi phản ứng tỏa nhiệt mạnh. Vậy nên, trong cách điều chế Oxy già trong phòng thí nghiệm này có thể làm phân hủy ngay lập tức lượng H2O2 vừa tạo thành.
Cần kiểm soát nhiệt độ chặt chẽ khi cho Na2O2 phản ứng với axit mạnh
Khi điều chế Oxy già cần tuân thủ các yêu cầu liên quan tới nhiệt độ, pH, chất xúc tác, an toàn,... Điều này sẽ đảm bảo sản phẩm đạt tiêu chuẩn, ổn định, không bị phân hủy. Dưới đây là những nguyên tắc cần lưu ý khi tạo ra H2O2:
Sử dụng đúng vật liệu để tránh H2O2 bị phân hủy
Hiện nay, những nghiên cứu mới để điều chế H2O2 tập trung vào phương pháp thân thiện môi trường như điện hóa, dùng xúc tác quang,... Điều này nhằm để thay thế những cách điều chế cũ để giảm phụ phẩm, tăng hiệu suất, tiết kiệm năng lượng. Từ đó giúp giảm lượng chất thải hướng tới quy trình “xanh” với hiệu quả cao.
Một trong số công nghệ mới đó là tổng hợp Oxy già trực tiếp từ Hydro và Oxy. Đây là cách sản xuất tiên tiến được nghiên cứu nhằm tạo ra H2O2 trực tiếp từ khí H2 và O2 bằng cách sử dụng chất xúc tác nano đặc biệt. Phương pháp này hứa hẹn giảm thiểu chi phí vận hành và loại bỏ sử dụng các dung môi hữu cơ phức tạp như trong quy trình Anthraquinone.
Các nghiên cứu về xúc tác lưỡng kim như Au-Pd cho thấy hiệu suất vượt trội. Nhờ vào hiệu suất cộng hưởng giúp tăng cường hoạt tính, độ ổn định cũng như khả năng chịu được nhiệt độ khắc nghiệt. Phản ứng xúc tác Au cũng cho kết quả chuyển hóa cao, mang tới tiềm năng lớn cho các ứng dụng trong công nghiệp hóa chất nói chung và H2O2 nói riêng.
Các hướng sản xuất Oxy già mới cho hiệu suất cao
Như vậy, quy trình điều chế H2O2 Anthraquinone dùng trong công nghiệp cho hiệu suất cao và phù hợp sản xuất quy mô lớn. Ngược lại Peroxide đơn giản hơn chỉ dùng cho lượng nhỏ và mục đích để nghiên cứu. Đồng thời việc tuân thủ nghiêm ngặt quy trình kỹ thuật cũng là yếu tố quan trọng để đảm bảo chất lượng, hiệu suất và an toàn. Mong rằng bài viết của Gia Hoàng đã mang tới cho bạn những thông tin hữu ích!
