English version
Drukuj

Wytwarzanie alkalicznego roztworu nadtlenku wodoru stosowanego do bielenia pulpy papierniczej lub włókienniczej

Przedmiotem oferty jest technologia wytwarzania alkalicznego roztwóru nadtlenku wodoru który może być stosowany do bielenia pulpy papierniczej lub włókienniczej oraz do wytwarzania nadboranów i nadwęglanów. Można też w reakcji tego roztworu z ditlenkiem węgla otrzymać roztwór wodorowęglanu sodu i nadtlenku wodoru nadający się do zatężania.


Krótki opis procesu

Opracowana metoda polega na wzbogacaniu rozcieńczonego roztworu ługu sodowego w nadtlenek wodoru poprzez elektrolizę gazowego tlenu (czystego bądź z powietrza).

Na katodzie zachodzi elektroredukcja tlenu cząsteczkowego do jonowej postaci nadtlenku wodoru: O2 + H2O + 2 e -> HO2- + OH-

Na anodzie zachodzi albo utlenianie wodoru: H2 + 2 OH- -> 2 H2O + 2 e

albo wydzielanie tlenu: 2 OH- -> ½ O2 + 2 e + H2O

W pierwszym przypadku energia elektryczna nie musi być dostarczana (a nawet może być odzyskiwana). Sumaryczna reakcja może być zapisana równaniem:

H2 + O2 + OH- -> HO2- + H2O

W drugim przypadku należy dostarczyć energię elektryczną ale zgodnie z sumarycznym równaniem zużywa się mniej tlenu i nie wytwarza się wody: ½ O2 + OH- -> HO2-

Na skutek obu reakcji elektrolitycznych zmniejsza się ilość grup wodorotlenowych, jednak równoważna ich ilość powstaje podczas bielenia na skutek rozkładu HO2- .

Powstający alkaliczny roztwór nadtlenku wodoru o stężeniu do 7% mas. H2O2 i do 14% mas. NaOH jest gotowy do zastosowania w etapach bielenia. Odzyskany z bielenia ług jest zawracany do elektrolizy w celu ponownego wzbogacenia w nadtlenek wodoru.

Elektroliza prowadzona jest w roztworze wodnym ługu sodowego w temperaturze 50–60 oC pod ciśnieniem atmosferycznym.


Zalety oferowanej technologii

  • metoda eliminuje konieczność kupowania stężonego nadtlenku wodoru, transportowania go i mieszania z ługiem (niezależność od dostawców H2O2, brak ryzyka obrotu stężonym H2O2);
  • proces jest dobrze skalowalny (modułowość urządzeń);
  • otrzymuje się produkt wysokiej czystości;
  • metoda jest bezodpadowa i bezpieczna;
  • mała energochłonność (możliwość odzyskania energii wydzielającej się podczas reakcji).


Aparatura

Reaktor do elektrolizy tlenu składa się z katody, anody i przegrody przewodzącej jonowo.

Sprawdza się armatura z tworzyw odpornych na ług. Stosuje się elektrody węglowe i węglowo-niklowe (lub węglowo-platynowe). Separator elektrod jest wykonany z Nafionu.


Stan zaawansowania prac

Elektrolizer w skali laboratoryjnej (kilka gramów H2O2 na godzinę) przetestowano w dwutygodniowym ruchu ciągłym uzyskując stałą wydajność prądową H2O2 wynosząca > 90%, stały stosunek masowy NaOH do H2O2 w produkcie wynoszący 2:1 i regulowalne stężenie produktu w zakresie 2–5% mas. H2O2 jednoczesną produkcję energii elektrycznej i użytecznego roztworu H2O2 z wykorzystaniem anody wodorowej.


Zdolność patentowa

Pat. pol. 184363 B1 (2002) „Sposób otrzymywania alkalicznego roztworu nadtlenku wodoru”.


Konkurencyjność rynku

Przy ostrożnych założeniach (obecne parametry procesu elektrolizera nie są optymalne) całkowity koszt wytwarzania H2O2 tą metodą w postaci roztworu alkalicznego jest porównywalny z kosztem wytwarzania analogicznego roztworu otrzymywanego przez zmieszanie kupowanego H2O2 i ługu sodowego.


Rodzaj oczekiwanej współpracy

Na obecnym etapie celowe jest opracowanie nowej konstrukcji elektrolizera maksymalizującej wydajność elektrod (mierzoną w gramach H2O2 na jednostkę czasu na jednostkę powierzchni elektrod). Początkowo prace powinny być prowadzone w skali laboratoryjnej, a następnie w ćwierćtechnicznej.

Jesteśmy zainteresowani finansowaniem rozwoju tej technologii przez jej użytkownika końcowego (papiernie, producenci tekstyliów, zakłady chemiczne) w zamian za prawa do wykorzystywania opracowanej technologii.


Kontakt

dr hab. Piotr Piela

tel. +48 22 568 29 08