过氧化尿素的制备工艺研究

吴春燕，蔡 敏

（广西现代职业技术学院资源工程系，广西 河池547000）

过氧化尿素的制备工艺研究

吴春燕，蔡 敏

（广西现代职业技术学院资源工程系，广西 河池547000）

以工业级尿素和双氧水为原料，先探讨了不同稳定剂对产品稳定性的影响，选择磷酸二氢钾为稳定剂，再采用正交实验合成过氧化尿素（UP），研究了反应温度、反应时间、原料摩尔比、结晶温度、干燥温度对产品活性氧含量、收率和稳定性的影响。结果表明，合成过氧化尿素的最优工艺条件为：反应温度45℃；反应时间50 min；摩尔比n（双氧水）∶n（尿素）＝1．1∶1；结晶温度为5℃；烘干温度为50℃，双氧水含量可达35%，收率可达69%，产品稳定度达97%以上，重现性良好。

过氧化尿素；制备；正交实验；稳定性

过氧化尿素（Urea Peroxide），简写为UP，又称作过碳酸酰胺，是过氧化氢和尿素的加合物，其分子式为CO（NH2）2·H2O，分子量为94．08，外观为白色结晶粉末、片状或粒状，可溶于有机溶剂，如乙醚、乙醇、丙酮和甘油等［1］。与众多的无机过氧化物相比，如过碳酸钠、过硼酸钠等，过氧化尿素具有活性氧含量高、水中稳定性高等特点，并且溶于甲醇、乙醇、甘油、丙酮、乙醚等常见有机溶剂。易溶于水，水溶液兼有尿素和过氧化氢的性质，稳定性好，在水溶液中缓慢放出氧气，作用时间长，溶液性质温和，5%浓度的过氧化尿素溶液pH值约为6～7。

过氧化尿素具有极为广泛的应用前景，在洗涤剂行业中，过氧化尿素可发挥它优良的漂白、消毒和杀菌的作用，作为助剂添加在洗涤剂中；在农业方面可用作氮肥和植物根部供氧剂及鱼虾等水产品的供氧剂；作为漂白剂及柔顺剂等可用于纺织业；同时在应用于医药行业时也显示了其优越性［2~4］，因此有着极其广泛的开发空间。干燥的过氧化尿素在低温密封条件下保存相当稳定，当遇热并受潮时分解度显著增大。过氧化尿素可在短时间内加热到60℃不会发生分解，但在65~75℃之间，过氧化尿素变软、融化，形成粘稠状液体，其活性氧含量迅速降低。某些金属离子，如Fe2＋、Cu2＋、Pb2＋、Mn2＋等，光线照射或受热会使其分解，稳定性降低。而合成过氧化尿素的原料中不可避免存在少量的这些金属离子，为了防止H2O2分解，增加过氧化尿素的稳定性和储藏性能，通常在生产中加入少许稳定剂将金属离子络合，提高过氧化尿素的储存稳定性［5~7］。

1 实验部分

1．1 实验药品及仪器

30%（质量分数）的过氧化氢（分析纯），农用尿素，磷酸二氢钾、高锰酸钾、草酸钠、98%（质量分数）浓硫酸（均为工业品）。

减压抽滤装置；数显恒温水浴锅；冰箱；磁力搅拌器；酸式滴定管，烧杯若干。

1．2 实验原理与流程

反应式：H2O2＋CO（NH2）2→CO（NH2）2·H2O工艺流程图如下：

1．3 实验步骤

在250 mL烧杯中，加入一定量的过氧化氢溶液，再加入0．4g稳定剂，待其完全溶解后，加入10g尿素。然后在不断搅拌下，加热至反应温度，使尿素完全溶解，用恒温水浴锅保温反应适当时间后，溶液缓缓冷却至适当温度，析出大量的结晶，过滤，抽滤，滤饼在适当的温度下干燥得到过氧化尿素产品。

1．4 产品质量分析

准确称取试样0．15～0．20 g（准确到0．0001 g）于250 mL锥形瓶中，加入20 mL的蒸馏水溶解，再加入33 mL 0．9 mol·L-1的H2SO4溶液， 用0．02 mol·L-1高锰酸钾标准溶液滴定至溶液呈粉红色，30 s内不褪色，即为终点。

过氧化氢含量下列式计算：

式中：V－滴定用去的高锰酸钾标准溶液的体积，mL；

C－高锰酸钾标准溶液的摩尔浓度，mol·L-1；

W－过氧化尿素试样的质量，g。

产品收率计算：

2 结果与讨论

2．1 稳定剂的影响

在反应温度为50℃，反应时间1 h，摩尔比为1．1，结晶温度为0℃，烘干温度为60℃的情况下，试验了不同稳定剂对过氧化尿素的影响，结果见表1。

表1 不同稳定剂对过氧化尿素结果的影响

由表1可知，稳定剂选用磷酸二氢钾比较好。

2．2 正交实验部分

本实验选择了五因素四水平的正交实验法，优化合成过氧化尿素的实验。因素水平表见表2。

表2 正交实验因素水平表

根据表1选择L16（45）正交实验表，正交实验所得实验数据见表3。

表3 正交实验表L16（45）

由正交实验表可知，各因素对双氧水和产品收率的影响不同。其中各因素对产品收率的影响主次顺序为：B＞D＞E＞C＞A，得出最佳工艺条件为：B1D1E3C2A3；对双氧水含量影响主次顺序为：C2＞A3＞B3＞D4＞E2。 综合考虑产品收率及双氧水的含量，实验所得的最优工艺条件为：反应时间20 min，摩尔比n（双氧水）∶n（尿素）为1．1∶1，反应温度45℃，结晶温度5℃，烘干温度50℃。按选定的最佳条件进行了3次平行实验，过氧化尿素的收率分别为69．26%、68．98%、69．30%，双氧水的含量分别为34．95%，35．00%，34．98%， 稳定性均达97%以上，说明选择的工艺条件稳定，重现性良好。

3 结论

（1）稳定剂选用磷酸二氢钾较好。

（2）各因素对活性氧含量和产品收率的影响不尽相同。各因素对活性氧含量的影响不太明显，其中以摩尔比影响最大；反应时间对产品收率的影响最明显，结晶温度、烘干温度、摩尔比次之，反应温度影响不显著。

（3）综合考虑双氧水的含量及产品收率，可得实验所得的最优工艺条件为：反应温度为45℃；反应时间为50 min；摩尔比n（双氧水）∶n（尿素）为1．1∶1；结晶温度为5℃；烘干温度为50℃。

［1］ 沈来．过碳酸酰胺产品特性及其应用［J］．化工中间体，2001，（9）：13-16．

［2］ 延秀银，张红霞．过氧化尿素的合成及应用研究进展［J］．化工时刊，2009，23（2）：40-43．

［3］ 任志宏，魏文珑，常宏宏，等．过氧化尿素的合成研究［J］．山西师范大学学报 （自然科学版），2008，22（2）：58-62．

［4］ 郭元平，郭元金，员涛，等．超声波辐射快速合成过氧化尿素［J］．无机盐工业，2010，42（1）：48-49．

［5］ 汤秀华，马燮，彭东延．过氧化尿素合成工艺及稳定性研究［J］．应用化工，2009，38（2）：233-235．

［6］ 王燕，皇甫慧君，梁燕萍，等．几种物质对过氧化尿素稳定性能影响的研究［J］．日用化学工业，2007，37（3）：209-211．

［7］ 王曼．过氧化尿素的合成及其稳定性研究［J］．山西化工，2007，27（1）：12-14．

Study on Synthesis Technology of Urea Peroxide

WU Chun-yan，CAI Min
（Department of Resources Engineering，Guangxi Modem Vocational Technology College，Hechi 547000，China）

The synthesis process of urea peroxide from industrial urea and hydrogen peroxide had been studied．The influence on stability of urea peroxide by different stabilizers was investigated and potassium dihydrogen phosphate was selected．Some factors which affected the content of active oxygen，yield of urea peroxide and its stability were researched by means of orthogonal experiments，included reaction temperature，reaction time，ratio of hydrogen peroxide to urea，crystallozation temperature and drying temperature．Optimal conditions were obtained：the reaction temperature was 45℃，reaction time was 40 min，the molar ratio of hydrogen peroxide to urea was 1．1：1，crystallozation temperature was 5℃and drying temperature was 50℃，content of active oxygen was 35%，yield of urea peroxide was 69%and its stability was up to 97%，which had good reproducibility．

urea peroxide；synthesis；orthogonal experiments；stability

O 622.31

A

1671-9905（2011）06-0013-03

吴春燕（1982-），女，广西钦州人，硕士，讲师，主要从事化工教学和研究工作，Email：wuchunyan117@163.com

2011-03-04