H₂O₂ là công thức hóa học của hydrogen peroxide còn được gọi là oxy già, một chất lỏng không màu, nhớt có tính oxy hóa mạnh. Nó được sử dụng rộng rãi trong y tế để sát trùng vết thương, làm sạch và khử mùi, cũng như trong các ứng dụng công nghiệp như tẩy trắng và xử lý nước thải.
H₂O₂ thường được bán trên thị trường dưới dạng dung dịch 3%, 6%, 30%, 50% hoặc 70%, tùy vào nồng độ mà nó được ứng dụng khác nhau.
Đặc điểm và tính chất của H₂O₂
- Gồm hai nguyên tử hydro và hai nguyên tử oxy, không màu, có mùi hắc đặc trưng và là chất lỏng nhưng hơi nhớt hơn nước.
- Là chất oxy hóa mạnh, có khả năng làm sạch hiệu quả thông qua việc giải phóng oxy khi tiếp xúc với bề mặt.
Cách điều chế H₂O₂ (oxy già)
Điều chế trong phòng thí nghiệm
Trong các trường học hoặc viện nghiên cứu, oxy già thường được tạo ra bằng phản ứng giữa các hợp chất giàu oxy và nước hoặc axit loãng.
Quá trình này không nhằm mục đích sản xuất thương mại, mà chủ yếu để nghiên cứu tính chất và thử nghiệm phản ứng.
- Sử dụng natri peroxit hoặc bari peroxit.
- Khi cho các chất này tiếp xúc với nước hoặc axit loãng, oxy từ phân tử gốc sẽ được giải phóng ra và hình thành dung dịch H₂O₂ loãng.
- Dung dịch thu được thường có nồng độ thấp, chỉ đủ cho các thí nghiệm nhỏ.
Ưu điểm của phương pháp điều chế này đó là dễ thực hiện, thiết bị đơn giản, thuận tiện cho nghiên cứu. Tuy nhiên hiệu suất thấp, không phù hợp sản xuất quy mô lớn vì tốn kém nguyên liệu và năng lượng.
Điều chế trong công nghiệp
Phương pháp điều chế này được gọi là quy trình anthraquinone, dựa trên việc sử dụng một hợp chất hữu cơ làm vật mang oxy trong chu trình khép kín.
Hydro hóa (bổ sung hydro)
- Một hợp chất hữu cơ tên là anthraquinone được cho phản ứng với khí hydro trong điều kiện có xúc tác kim loại như niken hoặc palladi.
- Sau phản ứng, anthraquinone được chuyển thành dạng anthrahydroquinone
Oxy hóa (tạo H₂O₂)
- Anthrahydroquinone vừa tạo ra được cho tiếp xúc với không khí (chứa oxy).
- Trong quá trình này, nó nhả oxy ra để kết hợp với hydro trong môi trường dung môi, tạo thành hydro peroxit (H₂O₂).
- Đồng thời, anthrahydroquinone quay lại thành anthraquinone ban đầu vì thế chất này được tái sử dụng liên tục, rất tiết kiệm.
Tách chiết
- Hỗn hợp sau khi tạo H₂O₂ được đưa qua giai đoạn tách, trong đó oxy già được chiết ra bằng nước.
- Dung môi hữu cơ vẫn giữ lại anthraquinone để dùng cho chu trình sau.
Cô đặc và tinh chế
- Dung dịch H₂O₂ thu được lúc này có nồng độ thấp (khoảng 15–20%).
- Nó sẽ được bốc hơi chân không hoặc chưng cất gián tiếp để đạt nồng độ thương mại 30%, 50% hoặc 70% tùy theo mục đích sử dụng.
Ưu điểm của phương pháp này là có thể sản xuất liên tục quy mô lớn, hiệu suất cao, tái sử dụng dung môi nhiều lần. An toàn hơn so với các phương pháp dùng kim loại nặng hoặc chất oxy hóa mạnh và giảm phát thải độc hại, thân thiện môi trường.
Những ứng dụng của H₂O₂ ( oxy già )
Trong y tế và đời sống
- Dùng sát trùng vết thương, rửa miệng, khử khuẩn dụng cụ y tế.
- Tẩy trắng răng, khử mùi hôi miệng ở nồng độ thấp.
- Khử khuẩn bề mặt, phòng bệnh, khử mùi trong không khí.
- Là nguyên liệu trong sản xuất mỹ phẩm và thuốc nhuộm tóc.
Lưu ý dung dịch oxy già nồng độ cao quá 6% vì có thể gây bỏng da.
Trong công nghiệp dệt nhuộm
- Tẩy trắng sợi bông, vải, len, lụa trước khi nhuộm để màu lên đều và sáng.
- Giúp loại bỏ chất bẩn, dầu mỡ tự nhiên trên sợi, tăng độ bám màu.
- Thay thế các chất tẩy chứa clo, thân thiện với môi trường hơn.
Trong công nghiệp điện tử và bán dẫn
- Dùng để làm sạch bề mặt wafer silicon và linh kiện điện tử.
- Là thành phần của dung dịch rửa RCA, giúp loại bỏ tạp chất và bụi kim loại siêu nhỏ.
- Giúp nâng cao độ tinh khiết của vật liệu bán dẫn, đảm bảo chất lượng sản phẩm công nghệ cao.
Biện pháp bảo quản và an toàn khi sử dụng H₂O₂ ( oxy già )
- Dùng chai nhựa hoặc thủy tinh tối màu.
- Tránh ánh sáng trực tiếp và nhiệt độ cao.
- Không đựng trong bình kim loại vì dễ xúc tác phân hủy.
- Dung dịch >50% cần bảo quản riêng biệt, có hệ thống làm mát.
- Mang găng tay, kính, khẩu trang bảo hộ khi thao tác.
- Không tiếp xúc trực tiếp với da, mắt.
- Khi bị dính, rửa ngay bằng nước sạch ít nhất 15 phút.
- Không trộn oxy già với các chất dễ cháy hoặc axit mạnh.
Ở Việt Nam hiện có nhiều nhà máy sản xuất H₂O₂ bởi nó là hóa chất đơn giản nhưng đa năng, có thể xuất hiện ở hầu hết các lĩnh vực sản xuất. Từ một dung dịch quen thuộc trong y tế, H₂O₂ (oxy già) đã trở thành nguyên liệu không thể thiếu trong hàng loạt ngành công nghiệp hiện đại. và đang ngày càng chứng minh vai trò trong xu hướng hóa chất xanh của thế giới.
