常温制备过氧化钙的研究

过氧化钙是一种新型的多功能无机精细化工产品，常温下是白色或淡黄色粉末，无臭、无毒，难溶于水，不溶于乙醇、丙酮等有机溶剂。在室温干燥条件下稳定，在湿空气或吸水过程中逐渐分解出氧气，其有效氧含量22.2%。加热至300℃开始分解，400～425℃全部分解成O2和CaO。过氧化钙不仅对紫外线有较强的吸收作用，还具有较强的脱色、杀菌、消毒、防腐、增氧等功能。
　　过氧化钙广泛用于水产养殖、畜牧、农业、环保、食品加工等许多应用领域。在水产养殖方面，主要用作鱼塘增氧剂，过氧化钙不仅可增加水中的溶解氧，而且还具有稳定水质等众多优点；在农业方面，过氧化钙施于土壤中利用其缓慢而长期放氧的性能，改善根系呼吸状况，促进植物新陈代谢，增强植物抗病虫害的能力，可提高农产品质量和产量；在食品方面，可做水果保鲜剂，另外，还可作面包添加剂，生产面包白且松软，口感好，同时可延长面包的保存期；在环保方面，用过氧化钙处理含重金属离子的废水，方法简单可靠，且无二次污染。
　　过氧化钙是一个很有应用价值和发展前途的化工产品，具有广阔的市场前景， 随着应用领域的不断开辟，其需求量将不断增加。

　　1 实验
　　1.1 实验原理
　　Ca(OH)2和H2O2反应首先生成八水过氧化钙，八水过氧化钙经干燥脱水后得无水CaO2，其化学反应式如下：
　　Ca(OH)2+H2O2+6H2O→CaO2·8H2O
　　CaO2·8H2O→CaO2+8H2O
　　1.2 主要原料及规格
　　生石灰CaO≥90%（工业）；H2O2含量≥27.5%（工业）；稳定剂磷酸二氢钠（工业）。
　　1.3 实验步骤
　　1.3.1 原料Ca(OH)2的准备
　　首先取一定量的生石灰，放入到盛有一定量热水的铁桶中，静置闷灰，使生石灰粉化，待粉化好后，过80目筛去掉灰渣，即得到实验所需的Ca(OH)2粉末原料，化验其中Ca(OH)2的含量，备用。
　　1.3.2 CaO2的合成
　　将四口烧瓶放入室温水浴锅中，首先加入计量好的H2O2和磷酸二氢钠稳定剂，开动搅拌，分3批加入Ca(OH)2粉末进行合成反应，待加完料后再继续反应15min，然后过滤，滤饼放入100～120℃烘箱中干燥，即得成品。

　　2 结果与分析
   
　　在合成过氧化钙的实验中，影响产品质量和H2O2利用率的因素众多，现只对影响合成反应的几个主要因素：物料配比、反应温度、反应时间，它们对产品含量及H2O2利用率的影响进行探索实验。
　　2.1 物料配比的影响
　　在本实验中由于双氧水价格较贵，Ca(OH)2较便宜，为了提高双氧水的利用率，降低制备成本，采取Ca(OH)2过量的方式。反应条件以50ml 27.5%的H2O2为基准计算理论需要Ca(OH)2的量；反应温度：室温水浴20～25℃；反应时间：25min；采用磷酸二氢钠作稳定剂，稳定剂的用量为双氧水的1.5%；氢氧化钙用100ml水打浆。在以上反应条件下，表1是改变氢氧化钙投料量得到的产品CaO2含量和H2O2的利用率的实验数据结果。
　　从表1可以看出，随着Ca(OH)2过量数的增加，产品中CaO2含量会逐步下降，当Ca(OH)2过量数超过20%时，产品中CaO2含量在50%以下，不符合CaO2含量≥60%的产品质量要求。当Ca(OH)2过量数为20%时，产品符合要求，产量也较高，因此，Ca(OH)2过量20%为宜。

　　2.2 反应时间的影响
　　反应时间是决定产品含量和H2O2的利用率的重要因素。反应时间过短，会使反应不充分，影响产品品质；反应时间过长，会造成人力、物力的浪费，影响经济效益。

　实验条件，以50ml 27.5%的H2O2为基准，室温水浴20～25℃；采用磷酸二氢钠作稳定剂，稳定剂的用量为双氧水的1.5%；37.3gCa(OH)2 粉末用100ml水打成浆状加入。表2是在不同反应时间下合成的产品CaO2含量和H2O2的利用率的实验结果。

　　由以上实验结果可以看出，H2O2的利用率有一波峰。出现这种现象的原因是，开始过氧化钙生成速度大于分解速度，随着时间增加，产品CaO2含量及H2O2的利用率逐渐升高，当达到一高度时，随着反应时间延长，产品CaO2含量及H2O2的利用率又逐渐降低，表明CaO2的分解速度大于生成速度。根据实验结果及理论分析，确定反应时间15～30min较为理想。
　　2.3 反应温度的影响
　　反应温度是影响产品质量的重要因素之一。由于反应为放热反应，温度高，会引起H2O2的分解，导致H2O2的利用率降低；温度低，会增加能耗，当低于0℃以下，溶液将冻结。表3是在不同反应温度条件下，得到的产品CaO2含量和H2O2的利用率的实验数据结果。其反应条件是，以50ml 27.5%的H2O2为基准；反应时间：25min ；采用磷酸二氢钠作稳定剂，稳定剂的用量为双氧水的1.5%；37.3gCa(OH)2 粉末用100ml水打成浆状加入。

　　由以上实验结果看出，温度越低，产品CaO2含量、双氧水利用率越高，所以应尽量降低反应温度，可采取冷水浴。但从设备投资及能耗等方面综合考虑，建议在室温20～25℃下进行反应，也可达到比较满意效果。

　　3 结论
　　经过大量的探索实验，确定了以Ca(OH)2和H2O2为原料，通过添加磷酸二氢钠稳定剂制备过氧化钙的最佳反应条件是，物料配比：Ca（OH）2过量20%为宜；反应时间：25min左右；反应温度：室温水浴20～25℃；稳定剂用量为双氧水的1.5%。在以上实验条件下，制备的过氧化钙产品，CaO2含量达到了60%以上，双氧水利用率≥70%，各项指标均达到了理想要求。

　　参考文献（略）