第九節 雙氧水（Hydrogen Peroxide）
概述
雙氧水學名過氧化氫，也叫二氧化氫；分子式為H2O2，分子量為34.02。純粹的高濃度的過氧化氫（100％），是一種油狀無色液體，比重1.458，熔點－2℃；在常溫時可與水任意混和，市售的都是它的30％（容量計）或３％（容量計）的水溶液。雙氧水存在於大氣中，由濕氣受紫外光線作用而生成，並得游離的氫：
2H2O→H2O2＋H2
雙氧水的製備
1.用過氧化鋇與稀硫酸作用而得。反應式如下：
BaO2＋H2SO4→BaSO4↓＋H2O2
濾除硫酸鋇的沈澱後，即得約３％（以重量計）的過氧化氫溶液，這稀溶液不能在一般壓力下濃縮，因加熱時立即分解成水和氧，但在真空中蒸餾可不致分解，提高到所需濃度。
2.以電解法製備雙氧水：硫酸在電解槽內經過電解，成過硫酸。再加水分解過硫酸即成過氧化氫和硫酸。過氧化氫在低溫低壓下蒸餾出來與電解液分離。反應式如下：
2H2SO4→H2S2O8＋H2↑
H2S2O8＋2H2O→2H2SO4＋H2O2（蒸餾）
硫酸可以循環應用。或以硫酸氫銨在電解槽內經過電解，成為過硫酸銨(NH4)2S2O8，然後加硫酸氫鉀 KHSO4，產生過硫酸鉀及硫酸氫銨。反應式如下：
2NH4HSO4→(NH4)2S2O8＋H2
(NH4)2S2O8＋2KHSO4→K2S2O8＋2NH4HSO4
硫酸氫銨重行回入電解槽內應用。過硫酸鉀加入硫酸後經過水蒸汽蒸餾及分級冷凝，即得過氧化氫：
H2SO4
K2S2O8＋2H2O－－→2KHSO4＋H2O2
以上電解法可以產生較純及高濃度的過氧化氫。現在一般工業生產都採用此法。
雙氧水的性狀
規格 H2O2含量30％、游離酸(H2SO4)0.1％以下、不揮發物0.1％以下。商品等級，一般有３％、６％及30％三種。
包裝 20公斤棕色玻璃瓶裝。
貯運 雙氧水為強烈氧化劑，本身雖不會燃燒，但與易燃物接觸，能引起劇烈的燃燒。３％的溶液雖可作外科消毒用，但30％的濃溶液對皮膚有強烈刺激性；與金屬物（如鐵、銅、鉻等）接觸受熱或日光曝曬即分解爆炸。因此容器必須密封，貯藏於陰涼黑暗通風處，以防見光分解。搬運時要輕拿輕放，久貯會降低其成分，故不宜貯藏太久。
雙氧水的性質
1.純濃的雙氧水為無色無臭的油狀液體，接觸皮膚能起水泡。在普通壓力下受熱就分解成水和氧氣：
2H2O2→2H2O＋O2↑
2.雙氧水可溶於水，水溶液帶微酸及辣味，對石蕊試劑呈弱酸反應（由藍色變成紅色）。
3.雙氧水的水溶液中若有少量酸存在，液體甚為穩定，故商品中常加硫酸或磷酸，使其穩定不變。如液中加入氨水或其它鹼質時，則無論在何種溫度下均放氧甚速。
4.金屬物亦能使雙氧水不穩而放氧氣，故不能貯藏於金屬器皿中。但對於純鋁幾乎不發生作用，所以一般中性雙氧水溶液可用純鋁為容器。有些含鉻的不鏽鋼，對雙氧水溶液亦有良好的抵抗力，這是由於氧化鉻保護層的形成。
5.雙氧水中含游離結合的氧原子，故呈強大的氧化性，有漂白作用，可以使各種色素消失，並不泛黃。
雙氧水的結構是H－O－O－H，由兩個氧原子直接相連接的，但是兩個氧原子之間的鍵結合得不牢固，所以引起雙氧水分子的不穩定，很容易分解成水並放出新生氧，具有強大的氧化能力：
H2O2→H2O＋[O]＋23.5千卡
雙氧水分解時，是一個劇烈的放熱反應，１克分子的雙氧水分解時，可放出23.5千卡的熱，所以雙氧水對熱的穩定性較差，但在沒有接觸劑存在時，雙氧水的分解是進行得很緩慢的。
6.雙氧水富有氧化力量，它的氧化性可略示如下：
(1)使碘化鉀中的碘放出：
2KI＋H2O2→2KOH＋I2
(2)使亞硫酸氧化為硫酸：
H2SO3＋2H2O→H2SO4＋3H2O
(3)使乙醇氧化成醋酸（以高鐵鹽做催化劑）：
C2H5OH＋H2O2→CH3COOH＋H2O
雙氧水分析法
(一)定性試驗 雙氧水能使各種色素消色，因此檢驗時可用硫化鉛（黑色）試紙蘸雙氧水溶液少許，如果被漂白，就證明有過氧化氫存在。反應式如下：
PbS＋4H2O2→PbSO4＋4H2O
(二)成分分析 高錳酸鉀滴定法：雙氧水不但可作氧化劑，並且可作還原劑，例如在酸性介質中（加稀H2SO4），能把高錳酸鉀KMnO4還原成二價錳鹽（硫酸亞錳 MnSO4）。根據這個原理，高錳酸鉀可以用來滴定雙氧水。反應式如下：〕
2KMnO4＋5H2O2＋3H2SO4→
2MnSO4＋K2SO4＋8H2O＋5O2
操作 用稱量瓶精確稱取試品2.5克，用少量水攪勻後，將全部溶液和洗液注入500毫升的量瓶中，並加水稀釋到500毫升的標線。用50毫升的單標移液管移取試品溶液50毫升，置於300毫升的燒杯中，加水100毫升及6N硫酸溶液10毫升，然後以0.1N高錳酸鉀液慢慢滴入，並時加攪動，滴至粉紅色經久不褪1)時為止。
計算
或 １毫升0.1N高錳酸鉀＝0.001701克H2O2
１毫升0.1N高錳酸鉀＝0.0008克有效氧
(三)游離酸 用50毫升單標移液管吸取上述試品溶液50毫升注入300毫升的燒杯中，加水100毫升及酚指示劑數滴，以0.1N氫氧化鈉溶液滴定之，滴至微呈粉紅色時為止。
計算
或 １毫升0.1NNaOH＝0.004904克H2SO4
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1) 高錳酸鉀的粉紅色不可能持續很久，因空氣中含有還原性氣體以及塵埃、雜質的落入等等，都會使高錳酸鉀還原而粉紅色消失。
雙氧水在印染上的用途
(一)作棉織物漂白劑 雙氧水是一種優良的漂白劑，對棉纖維的損傷一般較次氯酸鈉少，漂得的白度較高，且失重也較少。雙氧水漂白對織物退漿和煮練處理的要求較低，便於練漂過程的連續化。通常織物採用雙氧水在80～100℃之間進行漂白，因此要有相應的設備，成本較次氯酸鈉漂白高，適用於高級及質量要求高的產品。
注 1.關於雙氧水漂白，有人曾用棉紗在不同pH值的雙氧水溶液中進行試驗，當溶液pH值3～4時，雖可得良好白度，但棉紗強力很低；當pH值7～8接近中性時，所得白度和強力都較差；當pH值10～11時，白度和強力都較高，如果溶液pH值繼續增高，不論白度和強力兩者都很差。因此，雙氧水的漂白宜在10～11的鹼性溶液中進行。
2.雙氧水漂白時，為避免纖維脆損而得到良好漂白效果，除應控制漂液pH值外，還需在漂液中放入穩定劑，防止重金屬雜質所引起的催化作用。最常用的穩定劑為水玻璃（硅酸鈉），它的穩定作用可能由於它和鈣、鎂等離子形成高度分散的不溶體，吸附在催化劑的表面，使其失去活性。所需的鈣、鎂離子，在原棉和所用水中已經存在，無需另行加入。水玻璃除作穩定劑外，同時也是鹼劑。使用時，通常使漂液中總鹼量的60～80％來自水玻璃，另外20～40％來自燒或純鹼，溶液的pH值應為10.7～10.9。漂液中如鹼量不足，水玻璃會發生沈澱，影響漂白效果，鹼量過多，又會脆化纖維。由於水玻璃易在機器設備內壁產生沈澱，有時用其它穩定劑如三乙醇胺，能使織物有柔軟手感。
3.雙氧水漂白一般多在連續汽蒸練漂聯合機中進行。連續汽蒸練漂聯合機由浸軋機、傘柄調節器、汽蒸容布器和水洗機等組成。漂白工序為：濕布浸軋漂液、汽蒸、水洗。漂液組成和工藝條件為：雙氧水（100％計）約2.5～5克∕升、水玻璃（比重1.4）約10～15克∕升、燒（36°Be'）約5～10毫升∕升、潤濕劑0.5～1克∕升、pH值10.5～10.9、浸軋溫度室溫、汽蒸溫度97～100℃、汽蒸時間60分鐘。
(二)作蠶絲漂白劑 雙氧水常用於絲織物漂白，次氯酸鹽漂白是不適用的，因為它能與絲質發生氯化作用，損傷絲質。
注 採用雙氧水漂絲的用量大致為30％雙氧水6.5～10克/升、40°Be'水玻璃2.5克/升、pH值8～8.5、浴比1：30，在70℃處理2～3小時，然後以熱水、冷水洗。
(三)作羊毛漂白劑 羊毛的漂白不能應用次氯酸鹽，因它會損傷纖維而引起泛黃。常用的是雙氧水。還原劑如重亞硫酸鈉、保險粉等也可用來脫色，但用還原劑漂白劑的羊毛，在空氣中會逐漸氧化而泛黃，很難獲得持久的白度。
注 用雙氧水漂白散羊毛或羊毛織物的用量大致是在100升水中加入10～20％的雙氧水10升，並另加氨水或水玻璃使漂液的pH值8為～8.5。浴比1：20，浸入漂物在50℃處理１小時，然後任其擱置10～12小時後，再升溫到50℃處理１小時，取出，用冷水清洗。
(四)作醋酯纖維漂白劑 醋酯纖維漂白大多用雙氧水，但不宜用過氧化鈉製漂液，否則會引起纖維皂化而使纖維本身根本變了質。用雙氧水漂白時大致用量為30％雙氧水５毫升∕升、肥皂３克∕升，織物在pH值8.5～9.5漂液中，溫度45℃，浸漬45～60分鐘。
(五)作還原染料染色後的氧化發色劑 還原染料隱色體染色卷染後水洗畢，根據染料氧化難易有過硼酸鈉氧化液、紅礬氧化液及雙氧水氧化液等三種。如用雙氧水處理，用量為雙氧水(30％)約2～3毫升∕升，溫度20～40℃，時間15～25分鐘。
