过氧化氢结构式

欧阳索引创编2021.02.02

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过氧化氢分解影响因素分析

欧阳家百（2021.03.07）

一、过氧化氢的性能

过氧化氢又名双氧水，分子式为H2O2，结构式为H-O-O-

H，相对分子质量为34.01。它是一弱酸性的无色透明液体，相

对密度1.4067（25℃），溶点－0.41℃，沸点150.2℃，溶于

水、醇、醚，不溶于石油，极不稳定，遇热、光、粗糙表面、重

金属及其它杂质会引起分解，同时放出氧气和热量。在酸性条件

下比较稳定，一般商品的过氧化氢溶液里都加有酸作为稳定剂。

在温度稍高时，高浓度的过氧化氢能使有机物质燃烧，与二氧化

锰相互作用能引起爆炸，不利于运输。过氧化氢具有较强的氧化

能力，为强氧化剂，腐蚀性很强，贮存双氧水容器的材质只能用

纯铝（＞99.6％）、不锈钢、玻璃、陶瓷和聚乙烯塑料等。

二、过氧化氢的用途

过氧化氢是一种重要的无机化工原料和精细化工产品，含量

一般有3％、30％、35％，有的甚至高达90％，常用的有30％

或35％。过氧化氢广泛应用于化学品合成、纸浆、纸和纺织品

的漂白（是一种优良的氧化漂白剂），金属矿物质处理、环保、

电子及军工等领域。目前，我国双氧水的消费结构为纺织工业

50％，造纸工业13％，化工23％，其他14％。

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纺织工业：纺织工业中过氧化氢主要用于纺织品退浆、漂

白，还原染料染色时显色。如纯棉织物、麻织物、皮毛及工艺品

的漂白。

三、影响过氧化氢分解的因素

过氧化氢的分解受多种因素的影响。如：浓度、温度、PH

值、重金属离子、酰胺类化合物、过氧化氢酶、其它物质。在氧

化漂白过程中要综合地考虑，合理制定工艺，有效地控制其分

解，充分地利用。

1、浓度：过氧化氢在较低浓度时，分解速率较慢，但随着

浓度的升高，分解速率逐渐增大。当含量超过65％，温度稍高

时，分解加剧，遇有机物还会容易引起爆炸，且不宜于运输和保

存。

2、温度：过氧化氢受热和日光照射时分解速率加快，在温

度为30℃以下时比较稳定，在70℃以上时，分解速率更快。因

为过氧化氢商品中都加有稳定剂，过氧化氢的分解要超过其活化

能时才能分解，因此当温度提高到一定程度后便加速分解，温度

越高则分解越快。

过氧化氢分解生成水和放出氧气。

2H2O2→2H2O+O2↑＋200kJ

3、酸碱度：过氧化氢在强酸性条件下（pH＜3）稳定性较差，

其分解速度很快。

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过氧化氢在弱酸条件下比较稳定，一般商品的过氧化氢溶液

里都加有酸作为稳定剂，它的pH值约在4左右。当pH值在5-7

时，其分解有所加快。

过氧化氢在碱性条件下不稳定，分解速度加

快。因为在此条件下，容易形成HO2-离子，而HO2-是一种亲核

试剂。引发过氧化氢分解，产生游离基。其反应如下：

H2O2→H++HO2-

H2O2+HO2-→HO2·＋HO·+HO-也可能发生下列分解：

H2O2→2HO·

当pH＞11时过氧化氢分子大部分以过氧氢阴离子（HO2-）

形式存在，所以此时溶液的稳定性很差，且随着pH值的升高，

稳定性下降，分解速度更快。

过氧化氢溶液是一个具有复杂成分的溶液，随着pH的变化，溶

液成份发生较大变化。纺织品过氧化氢漂白一般是在碱性条件下

进行的。在碱性介质中，过氧化氢转变生成的过氧氢阴离子是活

性漂白离子：

H2O2+OH-→HO2-+H2O

(在25℃，pH＝11.6时）

强碱性使上述平衡向形成HO2-离子的方向移动。pH值为10.5

时，10.5％的H2O2具有活性形式。PH值为11.5时，50％的

H2O2具有活性形式。HO2-离子主要与共轭羰基结构反应破坏其

发色基团，起到消色的目的。pH值必须足够高以达到一个合适

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的漂白反应速率，但不能高到分解过氧化氢损失了纤维强度的程

度。

此外，在催化剂存在下，过氧化氢分解出O2，无漂白能力，相

反如渗透到纤维内部，在高温碱性条件下，将引起纤维的严重损

伤，所以又将过氧化氢的分解分为有效分解和无效分解两种类

型。有效分解即过氧化氢分解产物是对漂白有贡献的活性组分。

在漂白过程中，过氧化氢受碱的活化作用，不断地释放出活性成

分，并与色素作用，从而完成了漂白的工序；无效分解即过氧化

氢分解产物为对纤维有损伤的组分和其它物质。

在实际生产中，两种分解同时存在，应控制好工艺条件，尽量减

少无效分解，以获得良好的漂白效果。

4、金属离子:过氧化氢溶液中所含微量的某些金属及其离子也能

影响它的分解速度。如Cu、Fe、Mn、Ni、Zn、Cr等都能催化过

氧化氢分解，使分解速度加快，其中催化作用最强的是铜和铁。

如表所示：

某些金属离子对H2O2的催化分解作用

亚铁离子对过氧化氢催化分解的反应如下：

Fe2++H2O2→Fe3++OH-+HO·

Fe2++HO·→Fe3++OH-

H2O2+HO·→HO2·H2O

Fe2++HO2·→Fe3++HO-2

Fe3++HO2-→Fe2++H++O2

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当有高铁离子存在时，则可能被HO2-还原成亚铁离子；

Fe3++HO2-→Fe2++HO2·

铜和其它金属离子也能发生类似的反应。在金属离子催化作用

下，H2O2迅速而复杂地分解，形成HO·、HO2·、HO2-、O2

等。

为了控制过氧化氢分解，有效地进行漂白，又不致浪费有效成份

和过度损伤纤维，通常在漂液中加入一定量的稳定剂，如硅酸钠

或其它的络合剂。

5、强氧化剂

过氧化氢遇到比它更强的氧化剂，则又具有还原剂的性质，也能

快速分解。如在酸性溶液中，与高锰酸钾可发生如下反应：

2KMnO4+4H2O2+3H2SO4=2MnSO4+K2SO4+8H2O+5O2↑一般

对过氧化氢进行分析测定，就是基于这个反应原理。

6、酰胺类配合物

酰胺类物质如尿素、甲酰胺、苯甲酰胺、二甲基甲酰胺等均含有

酰胺基，能和过氧化氢形成配合物，然后分解产生自由羟基基

团，进一步分解产生自由过羟基基团、自由羟基基团、水和氧

气。分解释放出的氧气成份，与纤维上色素不饱和键反应，起到

漂白作用。该类物质的作用还需要进一步研究。

以尿素为例。当不加尿素时，过氧化氢的分解反应式为：

2H2O2→2H2O+O2↑在尿素的存在下，过氧化氢的分解一种情

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况是按以下步骤进行：H2O2+（NH2）2CO→（NH2）

2CO·H2O2

（NH2）2CO·H2O2→H2NCONH2+2HO·

HO·+H2O2→H2O+HO2·

HO2+H2O2→HO·+H2O+O2

以上反应表示过氧化氢与尿素作用首先形成了配合物，然后分解

产生自由羟基基团HO·，再分解产生自由过羟基基团HO2·。

另一种可能是过氧化氢通过氢键作用与酰胺基连接的产物促使过

氧化氢较快地分解。其作用情况是：

H2O2=H++HO2-

（H2N）2CO+HO2-→（NH2）2CO…HO-2

由此过氧化氢与尿素的结合也比较复杂，有待更深入地研究。

7、过氧化氢酶

过氧化氢酶是最近几年利用较多一类酶，是过氧化氢分解的催化

剂。由于其催化分解能力太强，在过氧化氢氧化漂白过程中，不

是利用它来控制过氧化氢的分解速度进行漂白，而是取代了单纯

高温热水洗和冷水洗，去除漂白后残留在织物上的过氧化氢，以

免过氧化氢影响后序加工的质量。不过也很希望能够开发出新的

过氧化氢酶，应用于漂白的过程，来控制过氧化氢的分解速度，

而不是仅用于去除漂白后残留在织物上的过氧化氢。

8、其它：除上述浓度、酸碱度、金属离子、强氧化剂、酰胺类

物质、酶有影响过氧化氢分解作用外，其它如极细小的带有棱角

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的固体物质，以至容器器壁，纤维和胶体等固体表面，也都是有

加速过氧化氢分解的作用。