過氧化鈣(鈣質(zhì)過氧化物)又名二氧化鈣,是鈣的過氧化物,為無機(jī)化合物,化學(xué)式為氧化鈣?。過氧化鈣純品為白色結(jié)晶粉末,工業(yè)品因含有超氧化物而呈淡黃色,無特殊氣味,難溶于水,不溶于乙醇、乙醚,溶于酸,摩爾質(zhì)量為72.08 g/摩爾。過氧化鈣受熱會(huì)分解為氧化鈣和氧氣,可與水、酸和二氧化碳等反應(yīng)。
過氧化鈣應(yīng)用廣泛,在食品工業(yè)中可用于果蔬保鮮、面包烤制等;在農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)中用于作物根系供氧,作飼料添加劑等;在水產(chǎn)養(yǎng)殖中用于魚蝦缺氧浮頭的急救、高密度養(yǎng)殖中增氧、調(diào)節(jié)水的pH值、改良水質(zhì)、消滅病原菌等;在輕工業(yè)中用于制備橡膠、空氣清新劑等;在環(huán)境修復(fù)中用于處理被污染的地下水、土壤,治理赤潮等;在冶金中用于氰[qíng]化浸金等。
過氧化鈣為強(qiáng)氧化劑,與有機(jī)化合物、還原劑及易燃物等接觸有引起燃燒爆炸的危險(xiǎn),過氧化鈣遇潮氣時(shí)分解,并具有較強(qiáng)的腐蝕性。其粉塵對(duì)眼、鼻、喉及呼吸道有刺激性,口服會(huì)刺激胃腸道,出現(xiàn)惡心、嘔吐等癥狀,長(zhǎng)期反復(fù)接觸會(huì)引起皮膚及眼部損害。
結(jié)構(gòu)
過氧化鈣分子由一個(gè)鈣原子與兩個(gè)氧原子組成。過氧化鈣晶體結(jié)構(gòu)屬正交晶系,鈣原子上氧原子的配位數(shù)為8。晶格參數(shù)為a=7.1180 ?,b=3.6216 ?,c=5.9537 ?。
理化性質(zhì)
物理性質(zhì)
過氧化鈣純品為白色結(jié)晶粉末,工業(yè)品因含有超氧化物而呈淡黃色,無特殊氣味,難溶于水,不溶于乙醇、乙醚,溶于酸。加熱至315℃時(shí)開始分解,完全分解的溫度為400~425℃,常溫下干燥品很穩(wěn)定。其摩爾質(zhì)量為72.08 g/摩爾,密度為2.9 g/cm3,熔點(diǎn)為200 ℃,折射率為1.895。
化學(xué)性質(zhì)
過氧化鈣受熱至300 ℃時(shí)可分解為氧化鈣和氧氣,在潮濕空氣中可與水反應(yīng),逐漸緩慢地分解并放出氧氣,還可與稀酸反應(yīng)生成過氧化氫,與二氧化碳等物質(zhì)反應(yīng)。
熱分解
過氧化鈣加熱至300℃時(shí),分解為氧化鈣和氧氣。反應(yīng)方程式如下:
與水反應(yīng)
過氧化鈣在潮濕的空氣中與水反應(yīng),生成氫氧化鈣和過氧化氫。反應(yīng)方程式如下:
與酸反應(yīng)
過氧化鈣與稀酸反應(yīng),生成相應(yīng)鈣鹽和過氧化氫。反應(yīng)方程式如下:
與二氧化碳反應(yīng)
過氧化鈣與二氧化碳反應(yīng),逐漸生成碳酸鈣并放出氧氣。反應(yīng)方程式如下:
制備方法
鈣鹽法
過氧化鈣可由鈣鹽法制得。將氯化鈣飽和溶液加入反應(yīng)釜中,在攪拌下加入過氧化氫和氨水進(jìn)行反應(yīng),冷卻并析出八水過氧化鈣結(jié)晶。該法可制得純度較高的八水過氧化鈣結(jié)晶。經(jīng)離心分離后,在脫水干燥機(jī)中制得碘化鈉過氧化鈣。離心分離所得母液可循環(huán)使用或部分排放。該法工藝設(shè)備簡(jiǎn)單,技術(shù)比較成熟,適合小規(guī)模生產(chǎn)。反應(yīng)方程式如下:
傳統(tǒng)氫氧化鈣法
過氧化鈣可由傳統(tǒng)氫氧化鈣法制得。其生產(chǎn)流程及主要設(shè)備與鈣鹽法基本類似。先向反應(yīng)釜中加入過氧化氫稀溶液,在激烈攪拌下緩慢加入過量固體氫氧化鈣,反應(yīng)一段時(shí)間,冷卻后析出八水過氧化鈣。經(jīng)離心分離、干燥脫水后制得無水過氧化鈣。該法工藝設(shè)備簡(jiǎn)單,技術(shù)比較成熟,適合小規(guī)模生產(chǎn)。反應(yīng)方程式如下:
空氣陰極法
過氧化鈣可由空氣陰極法制得。空氣與氧氣在堿性條件下于電解槽中反應(yīng),制得含堿過氧化氫;生石灰與水在化灰池中消化,制得氫氧化鈣乳液。然后將含堿過氧化氫與氫氧化鈣反應(yīng),制得八水過氧化鈣,經(jīng)固液分離、真空脫水干燥以及粉碎等過程制得過氧化鈣成品。母液含氫氧化鈉,經(jīng)蒸發(fā)濃縮處理后可循環(huán)使用或排放。該法在生產(chǎn)過程中電耗低,成本低,為制造廉價(jià)過氧化鈣提供了有利條件。反應(yīng)方程式如下:
噴霧干燥法
過氧化鈣可由噴霧干燥法制得。在氫氧化鈣懸浮液罐中配制氫氧化鈣懸浮液,將氫氧化鈣懸浮液和濃過氧化氫送入強(qiáng)烈攪拌的混合反應(yīng)釜中進(jìn)行反應(yīng),生成的過氧化鈣淤漿送入冷卻器中冷卻,隨后進(jìn)入尾旋攪拌器中停留數(shù)時(shí),再用螺旋泵將其送入噴霧干燥器中進(jìn)行脫水干燥。該法能耗低,收率較高,產(chǎn)品質(zhì)量好,并可大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)。反應(yīng)方程式如下:
應(yīng)用領(lǐng)域
食品工業(yè)領(lǐng)域
過氧化鈣可用于食品工業(yè)領(lǐng)域。當(dāng)用于果蔬保鮮時(shí),其能吸收植物代謝放出的二氧化碳氣體,同時(shí)緩慢放出氧氣來維持貯藏室內(nèi)適宜的環(huán)境條件,果實(shí)放出的乙烯氣體也可以經(jīng)氧化而被排除;用于面包烤制時(shí),其與面粉加水混合可釋放出活性氧,將小麥蛋白質(zhì)內(nèi)氨基酸的硫氫根氧化為二硫鍵,使蛋白質(zhì)鏈相互連結(jié)而構(gòu)成面團(tuán)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),成品色白松軟并保持水分;用于腌咸菜腌漬時(shí),其能避免菜色由青綠色轉(zhuǎn)變?yōu)椴韬稚挥糜谄【漆勗鞎r(shí),其能使麥芽迅速停止休眠狀態(tài)等。
農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)領(lǐng)域
過氧化鈣可用于農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)領(lǐng)域。過氧化鈣施加在土壤之中,可改善農(nóng)作物根系的呼吸狀況,還可中和酸性土壤,促進(jìn)植物新陳代謝,導(dǎo)致增產(chǎn)。在園藝養(yǎng)花時(shí)施加過氧化鈣,可防止土壤板結(jié)造成的缺氧爛根,花莖枯黃。過氧化鈣加除草劑和燒石膏包裹稻種直接播種,可以提高產(chǎn)量,節(jié)約了大量工時(shí)和勞力,縮短了種植周期,提高了土壤利用率。在有機(jī)化合物堆漚肥中加入過氧化鈣后,其分解后放出氧氣并生成氫氧化鈣可催熟漚肥并中和有機(jī)酸,因而省去多次人工翻堆,縮短了熟化時(shí)間。此外,過氧化鈣還可用作種子、谷物及飼料貯存時(shí)的消毒殺菌劑;用作豬飼料的添加劑,提高瘦肉的百分比;用于飼料青貯飼料,減少營(yíng)養(yǎng)成份的損失;也可作活復(fù)混肥料的配料等。
水產(chǎn)養(yǎng)殖領(lǐng)域
過氧化鈣可用于水產(chǎn)養(yǎng)殖領(lǐng)域。其在水質(zhì)處理中可作環(huán)境改良劑、殺菌化學(xué)消毒劑等。由于過氧化鈣遇水可釋放出氧氣,增加水中溶氧量,并使游離的二氧化碳與釋氧過程中產(chǎn)生的氫氧化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀,產(chǎn)生的活性氧和氫氧化鈣有殺菌和抑藻作用,可降低水中氨、亞硝酸鹽、硫化氫等有害物質(zhì)的濃度,調(diào)節(jié)pH值,使膠體物質(zhì)沉淀,并能補(bǔ)充水生動(dòng)物對(duì)鈣的需要。在漁業(yè)中主要用于魚蝦缺氧浮頭的急救,高密度養(yǎng)殖中增氧,魚苗種等活體運(yùn)輸,也可治理赤潮生物。
輕工業(yè)領(lǐng)域
過氧化鈣可用于輕工業(yè)領(lǐng)域。過氧化鈣是天然橡膠高效交聯(lián)劑TAIC,可改善天然橡膠的物理化學(xué)性能及抗老化性能。過氧化鈣也是聚硫橡膠的硬化劑、不飽和聚酯樹脂的引發(fā)劑、聚硫橡膠的封閉劑,是生產(chǎn)甲醛的催化劑和生產(chǎn)含玻璃的添加劑。過氧化鈣可用于制備船舶防污染的涂料和電子線路板的玻璃,還可與活性炭、沸石、磷酸、硫酸鋅和硅酸鈉中的一種或多種成分復(fù)合制成空氣清新劑,用于居室、浴池、廁所、冰箱等除去氨、硫化氫、乙醛等氣體及氣味。在制造香煙的過程中加入過氧化鈣,可減少吸煙時(shí)產(chǎn)生的一氧化碳的含量,減小香煙對(duì)人體及周圍環(huán)境的毒害。此外,過氧化鈣還可用于生產(chǎn)牙齒清潔劑,在急救用微型制氧機(jī)中作供氧劑等。
環(huán)境治理領(lǐng)域
過氧化鈣可用于環(huán)境治理領(lǐng)域。其作為一種可控制反應(yīng)速率來釋放氧氣和過氧化氫的環(huán)保型氧化劑,在廢水處理、地下水和土壤修復(fù)等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。過氧化鈣可氧化染料、農(nóng)藥、鹵代物、石油烴和多環(huán)芳烴等多種污染物。同時(shí)鈣離子可與多種陰離子形成沉淀,降低酸根離子對(duì)水質(zhì)、土壤的影響。
冶金領(lǐng)域
過氧化鈣可用于冶金領(lǐng)域。由于過氧化鈣水解可生成過氧化氫,是一種強(qiáng)的氧化劑,它除了氧化金元素之外,還能氧化氰化物,在某些金粒表面形成一層鈍態(tài)氧化膜。過氧化鈣在高pH值下較穩(wěn)定,在溶液中是通過水解而產(chǎn)生活性氧參與浸金反應(yīng),活性氧的釋放是均衡而緩慢的,因而具有緩和的氧化作用,所以可以顯著地提高金的浸出速度和浸出率,并大幅度地降低氰化物用量。
檢測(cè)方法
量氣法
過氧化鈣可采用量氣法進(jìn)行檢測(cè)。將過氧化鈣樣品加熱,使之完全分解,并在一定溫度和壓力下,測(cè)量反應(yīng)前后量氣管內(nèi)氣體的體積變化,經(jīng)計(jì)算可得過氧化鈣質(zhì)量分?jǐn)?shù)。反應(yīng)原理方程式如下:
高錳酸鉀滴定法
過氧化鈣可采用高錳酸鉀滴定法進(jìn)行檢測(cè)。向樣品中加入蒸餾水和鹽酸使其溶解,再加入硫酸錳溶液。用高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定,直至溶液呈微紅色且半分鐘內(nèi)不褪色即為終點(diǎn)。計(jì)算得過氧化鈣含量。反應(yīng)原理方程式如下:
碘量法
過氧化鈣可采用碘量法進(jìn)行測(cè)定。向樣品中加入氫氧化鈉和蒸餾水使其溶解,再加入碘化鉀和濃鹽酸。用硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定,當(dāng)溶液黃色快褪去時(shí)加入淀粉指示劑,繼續(xù)滴定至藍(lán)色消褪。計(jì)算得過氧化鈣含量。
酶催化顯色法
過氧化鈣可采用酶催化顯色法進(jìn)行測(cè)定。過氧化鈣在酸性環(huán)境中生成過氧化氫,過氧化氫在HRP(辣根過氧化物酶)的催化作用下,以KI作為增敏劑,可迅速將季胺氧化為黃色。在比色管中分別加入待檢液,加入一定量的pbs緩沖液(磷酸二氫鈉磷酸二氫鈉緩沖液)、KI溶液和季胺溶液,再加入一定量的HPR,反應(yīng)一定時(shí)間后定容,觀察溶液顏色,并在一定波長(zhǎng)處,測(cè)定其吸光度。計(jì)算得過氧化鈣含量。反應(yīng)原理方程式如下:
安全事宜
健康危害
過氧化鈣粉塵對(duì)眼、鼻、喉及呼吸道有刺激性,口服會(huì)刺激胃腸道,出現(xiàn)惡心、嘔吐等癥狀,長(zhǎng)期反復(fù)接觸會(huì)引起皮膚及眼部損害。
其他危害
過氧化鈣為強(qiáng)氧化劑,與有機(jī)化合物、還原劑、易燃物如硫、磷等接觸或混合時(shí)有引起燃燒爆炸的危險(xiǎn),被列入《易制爆危險(xiǎn)化學(xué)品名錄》,并按照《易制爆危險(xiǎn)化學(xué)品治安管理辦法》管控。過氧化鈣遇潮氣會(huì)逐漸分解,并具有較強(qiáng)的腐蝕性。
應(yīng)對(duì)措施
急救
吸入:轉(zhuǎn)移至新鮮空氣處。若患者沒有呼吸,則進(jìn)行人工呼吸,必要時(shí)實(shí)施心肺復(fù)蘇,及時(shí)就醫(yī)。
眼睛:用清水緩慢沖洗被污染的眼睛15分鐘,及時(shí)就醫(yī)。
皮膚:用大量清水沖洗燒傷處,消毒后用干燥無菌敷料覆蓋皮膚,及時(shí)就醫(yī)。
攝入:大量飲水,不要誘導(dǎo)嘔吐。若發(fā)生嘔吐,患者向前傾或左側(cè)臥以保持氣道暢通,及時(shí)就醫(yī)。
泄露
過氧化鈣小量泄露時(shí)應(yīng)避免揚(yáng)塵,用潔凈的鏟子收集于干燥、潔凈、有蓋的容器中;大量泄漏時(shí),應(yīng)收集回收或運(yùn)至廢物處理場(chǎng)所處置。泄露時(shí)應(yīng)迅速隔離污染區(qū),限制出入。建議應(yīng)急處理人員戴自吸過濾式防塵口罩,穿防毒服,且不可直接接觸泄漏物。過程中避免與與有機(jī)化合物、還原劑、易燃物等接觸。
火災(zāi)
當(dāng)過氧化鈣引起火災(zāi)時(shí)可使用干粉、沙土進(jìn)行滅火,嚴(yán)禁使用水、泡沫、二氧化碳滅火劑進(jìn)行撲救。
預(yù)防措施
儲(chǔ)存與貯運(yùn)
過氧化鈣應(yīng)貯存于陰涼、通風(fēng)的庫房,庫內(nèi)濕度最好不大于85%。包裝應(yīng)密封、防潮,防止雜質(zhì)對(duì)產(chǎn)品的污染,勿與酸、堿類物質(zhì)接觸。儲(chǔ)區(qū)應(yīng)備有合適的材料收容泄漏物。運(yùn)輸時(shí)應(yīng)防止雨淋和日曬。裝卸時(shí)應(yīng)輕拿輕放,防止包裝破損。
相關(guān)規(guī)定
據(jù)《衛(wèi)生部等7部門關(guān)于撤銷食品添加劑過氧化苯甲、過氧化鈣的公告(衛(wèi)生部公告2011年第4號(hào))》規(guī)定:“自2011年5月1日起,禁止在面粉生產(chǎn)中添加過氧化苯甲酰、過氧化鈣,食品添加劑生產(chǎn)企業(yè)不得生產(chǎn)、銷售食品添加劑過氧化苯甲酰、過氧化鈣;有關(guān)面粉(浮小麥)中允許添加過氧化二苯甲酰、過氧化鈣的食品標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容自行廢止。”
參考資料 >
Calcium Peroxide.PubChem.2023-03-12
Calcium Peroxide.AmericanElements.2023-03-12
Calcium Peroxide.CAMEO Chemicals.2023-03-12