知名機器人企業CEO質疑:水變雙氧水是“偽科技”還是真創新?

2022年09月27日16:33:37 科學 1388

最近看到一則報道,聲稱“水可以變成雙氧水消毒殺菌”。眾所周知,雙氧水消毒殺菌是常識,但“水變成雙氧水”這事就值得推敲了!

這不,就連國內知名機器人賽道企業鈦米機器人董事長潘晶都在朋友圈“下場”闢謠:“水再怎麼處理也成不了雙氧水,這個其實加的是自來水,自來水中含氯,然後電解產生非常弱的類氯離子殺菌......”

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水到底能不能生成雙氧水?這還真的是一件挺專業的事兒。要探討這件事兒,首先得從雙氧水的誕生開始講起。

“雙氧水”的誕生及主流製法

1818年,法國著名化學家泰納爾(J.H. Thènard)做了一次實驗,首先,他加熱已除去了過渡金屬離子的硝酸鋇得到了氧化鋇:

2Ba(NO3)2→2BaO+O2↑+4NO2↑

隨後,泰納爾將氧氣通過赤熱的氧化鋇(BaO)時製得了過氧化鋇(BaO2):

2BaO+O2→2BaO2

接着,他發現將BaO2分別與硫酸、硝酸、醋酸或磷酸反應,都能得到一種“富氧產物”,經過分析得出:

這種富氧產物含有與水相等的氫及比水多一倍的氧,由此稱其為“二氧化氫”,也就是我們現在熟知的“雙氧水”過氧化氫(H2O2)的由來。

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圖源網絡

而作為一種過氧化物,其分子結構極其不穩定,雙氧水中的氧(O-)是以高能態的形式存在,在常溫下隨時可分解還原成氧(O2):

H2O2 → H2O +(O)氧原子

這也是雙氧水為什麼能殺菌的原因。當雙氧水中的單原子氧O散逸出來,就會立刻尋覓附近分子中的原子、電子進行“掠奪”,即掠奪附近微生物、細菌的原子、電子,從而使其蛋白質分子結構破壞,殺死細菌。經實驗,對大腸桿菌、沙門氏菌、金黃色葡萄球菌、白色葡萄球菌、脊髓灰質炎病毒及真菌等多種微生物均有很好的殺滅作用。

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同時,作為一名殺菌消毒能手,除卻去除空氣中的有機污染物,雙氧水還能去除異味,並生成無毒的物質,在消毒完成後分解為氧氣和水,這種無污染清潔綠色的特性也符合當下“雙碳”大環境的調性,因此,雙氧水也成為了備手歡迎的殺菌消毒液之一,據相關數據統計,我國雙氧水近年來產量及表觀消費量均保持穩步上升,2021年我國雙氧水行業產量達到1235萬噸,表觀消費量為1240萬噸。(包括造紙、紡織印染、污水處理、化工冶煉等各領域)

那麼,話說回來,當下雙氧水的主要製作方法是什麼?

在1950年代以前,主要是採用電解法製備過氧化氫——電解硫酸氫鹽溶液(如硫酸氫銨、硫酸氫鉀)得到過二硫酸鹽,再加入硫酸使過二硫酸水解從而得到過氧化氫。

到了1953年,美國杜邦公司研究出了一種蒽醌法,即以2-乙基蒽醌和鈀為催化劑,由氫氣和氧氣直接化合生成過氧化氫:

H2 + O2 = H2O2(2-乙基蒽醌,鈀)

在此過程中,2-乙基蒽醌在鈀的催化下被氫氣還原為2-乙基蒽醇,而2-乙基蒽醇與氧氣反應即得過氧化氫。據了解,現在世界各國基本上都是採用這一技術,相關數據表明蒽醌法合成的過氧化氫佔了全球產量的 95%及國內產量的98%。

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國內的話,過氧化氫的生產則稍微起步較晚,在上個世紀70年代初第一套蒽醌法生產裝置在北京氧氣廠建成投產,隨後,據《現代化工》報道,2003年“非典”疫情的發生,促使消毒用過氧化氫用量飆升,全面推動了國內過氧化氫項目的上馬熱潮。2005年,我國過氧化氫產能比4年前又翻了1倍,達到220萬t/a(27.5%),產能、產量及表觀消費量均超過美國,躍居世界第一。

當然,雙氧水的合成方法也並非只有上面兩種,還有無機化學反應法、碳氫化合物自氧化法、異丙醇氧化法及氫氣和氧氣直接合成法等等,但直接使用再普通不過的水,可以自發生成雙氧水嗎?諸位看官可分享專業見解。

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