石灰新產業6|二氧化鈣的應用與發展前景
2024-07-22 08:47:01 來源：石灰窯生態圈
石灰新產業6|二氧化鈣的應用與發展前景
一、什么是二氧化鈣？
二氧化鈣，又名過氧化鈣，分子式CaO2。純品為白色結晶性粉末，工業品因含雜質而呈淡黃色。密度2.92克/厘米3，難溶于水，不溶于乙醇。干品在常溫下穩定，高溫下分解為氧化鈣和水。在潮濕空氣及水中緩慢分解放出氧氣。正是由于這一性質，過氧化鈣廣泛應用于漁業、農業、工業、軍事、醫學、環保及人民生活等許多方面。在水產養殖中作為一種新型水產養殖增氧劑，用于養殖魚蝦及運輸供氧；在農業中可促進種子的萌發、改善植物根部的缺氧、水稻直播，對大豆、土豆、花生等農作物有顯著的增產作用，對板結土壤有疏松作用；在食品中用于水果保鮮、烤制面包；在環保中可代替活性污泥法處理工業和城市廢水，對人體有害的重金屬離子去除率達99.6～100%。過氧化鈣的傳統生產方法主要有兩種，一是過氧化氫與氯化鈣低溫合成法；另一種方法為過氧化氫與氫氧化鈣低溫合成法，兩種方法采用的反應溫度都較低，目的是防止反應過程中的分解。
目前，國內的新生產技術也在不斷涌現，工藝技術水平也在不斷提高，比如：由唐山金泉冶化科技產業集團旗下“唐山金泉冶化科技產業有限公司”等單位主持和參與的《常溫合成過氧化鈣工藝》、《氫氧化鈣法生產過氧化鈣工藝》、《氧化鈣法生產過氧化鈣工藝》、《鈣鹽法生產過氧化鈣工藝》等多項新技術為過氧化鈣的生產提供了經濟、環保、適用的工藝路線。（詳細生產工藝另行發文）。
二、過氧化鈣的分類
工業級過氧化鈣：工業級過氧化鈣通常是以食品級或電子級過氧化鈣為原料生產的，用途包括漂白劑、消毒劑、環保領域等。
食品級過氧化鈣：食品級過氧化鈣是用于加工食品的，主要用于漂白、脫臭和防腐。它可以應用于面包、燕麥片、面條、餅干等食品生產中。
醫藥級過氧化鈣：醫藥級過氧化鈣是一種高純度的過氧化鈣，通常用于醫療、口腔護理等領域。它可以用于治療牙周炎、口腔潰瘍等疾病，并可以用于外科手術前的局部消毒。
電子級過氧化鈣：電子級過氧化鈣是一種特殊的過氧化鈣，用于半導體和電子元器件的制造。它具有更高的純度和更嚴格的質量標準，以滿足電子產品對材料純度和穩定性的要求。
三、過氧化鈣的市場規模及發展應用前景
3.1、過氧化鈣上中下游
過氧化鈣的上游原料主要為氫氧化鈣和過氧化氫。其中，氫氧化鈣可以從石灰石或石灰石制備的生石灰中提取，過氧化氫則可以通過電解水或氧化銀等方法制備。中游生產環節包括將氫氧化鈣和過氧化氫按一定比例混合反應后得到的過氧化鈣產品。下游應用領域廣泛，包括食品、醫藥、環保、半導體、化工等多個領域。在食品領域中，過氧化鈣可以用作漂白、防腐、增鮮等；在醫藥領域中，過氧化鈣可以用于口腔清潔、局部消毒等；在環保領域中，過氧化鈣可以用于水處理、空氣凈化等。
3.2、過氧化鈣市場規模
2017年我國過氧化鈣市場規模約為12.5億元，增長率約為6.4%。2018年市場規模約為13.3億元，增長率約為6.5%。2019年市場規模約為14.1億元，增長率約為6.0%。2020年，我國過氧化鈣市場規模約為15億元左右，增長率約為6.4%。我國過氧化鈣市場規模呈現出逐年增長的趨勢，增長率保持在6%左右。隨著人們對環境衛生和消毒需求的不斷提高，過氧化鈣在食品加工、醫藥、環保、半導體等領域的應用前景廣闊。未來，我國過氧化鈣市場仍有望繼續保持穩定增長。
3.3、過氧化鈣的市場前景
過氧化鈣是一種新型的、環境友好的多功能無機化工產品，由于它是一種非常穩定的過氧化物，常溫下干燥不分解，有較強的漂白、 殺菌、消毒作用且對環境無污染，因此廣泛應用于環保、農業、水產養殖、食品、冶金、化工等多個領域。
在我國，過氧化鈣廣泛應用于水產養殖、畜牧、農業、環保、食品加工等許多應用領域。
歐洲、日本等國早在六十年代末就對過氧化鈣進行了工業化的研究，并逐漸開發出許多方面的用途。如橡膠工業、化學工業、食品加工及建筑材料、涂料等。隨著應用科學技術的不斷發展，過氧化鈣的用途會日益廣泛。
受益于過氧化鈣行業生產技術不斷提高以及下游需求市場不斷擴大，過氧化鈣行業在國內和國際市場上發展形勢都十分看好。雖然受近年疫情影響使得過氧化鈣行業近兩年發展速度略有減緩，但隨著我國國民經濟的快速發展，我國過氧化鈣行業重新迎來良好的發展機遇，在發展中，應重點發展以下領域：
（一）、保護環境方面
在環境保護中過氧化鈣起到了相當大的作用。可用作廢水、廢氣凈化處理劑。用于處理污水，有害元素如砷、鉻、錳、鋅、鉛等，去除率達99 % ，COD及BOD值大幅度下降。
根據文獻報道，工業廢水含氰和其它重金屬如錳、鈷、鎳、銅、鎘或金時，用過氧化鈣在 pH8-12 條件下氧化廢水，能起到很好效果。
另外，過氧化鈣可以從含有三價和六價鉻的廢鉻鹽中回收高純鉻酸。
（二）、礦山、冶金方面
（1）、在金礦加工過程中，使用過化鈣可以提高金的回收率，降低氰化物消耗量。例如在硫化礦加工過程中，添加過氧化鈣0.45kg/t礦、0.1%氰化鈉水溶液，在PH為10.5的條件下，36h后每噸礦回收49g銀和2.2g金，回收率分別為68.6%和93.1%。
（2）、在用電熔法由菱鎂礦生產高質量的氧化鎂過程中，過氧化鈣作為添加劑組分之一，可降低熔化能量，制得的產品含氧化鎂97-98%。
（3）、在金屬冶煉中，用過氧化鈣代替氧化鈣，可在提供游離石灰的同時提供活性氧，從而增加脫磷效果，提高鋼鐵質量。
（4）、在冶金工業上，過氧化鈣可用作煉鋼的脫磷劑和粗銅精煉的凈化劑。也可用于制備船舶防污染的涂料和電子線路板的玻璃糊。
（三）、橡膠和化學工業
（1）、過氧化鈣作為天然像膠的高效硫化劑，改進了天然橡膠的物理性能和抗老化性能。過氧化鈣還可作為聚硫化物的硬化劑不飽和聚酯的引發劑，聚硫橡膠的封閉劑等。
（2）、在化工生產中，過氧化鈣可制作用于纖維漂白和洗滌的液體洗滌劑，生產甲醛鈣和超氧化鈣的原料，并用作催化劑、乳化劑等。
（3）、在化工上，可作特殊橡膠和聚合物的添加劑，油類的漂白劑等。
（四）、涂料、建材等其它領域
（1）、過氧化鈣作為船只防污涂料的主要原料，防止船體臟污，該涂料涂魚網后，將魚網浸入海水中，3個月后仍無污物。
（2）、過氧化鈣作為生產含硒玻璃的一個添加成分，保證成品玻璃中含硒，使玻璃呈現需要的顏色。
（3）、用過氧化鈣和硫酸鈉，磷酸、氯化鎂等制成的片劑，放在浴池水中可給浴池供氧。
（4）、在生產電子線路板中所用的玻璃糊中也含有過氧化鈣成分。
（5）、在牙粉中添加過氧化鈣，在刷牙時遇水放氧，去除牙表面的污點，色點等。
（6）、選用不同的催化劑，控制過氧化鈣的分解速度，可使過氧化鈣作為各種缺氧急救的氧源。
（五）、廢水處理
染料廢水具有排放量大、色度高、有機物難生物降解、毒性大等特點，是環境危害極·大的一類工業廢水，此類廢水經生化處理仍帶有較深色度，難以達到排放標準。因此，脫色是印染廢水處理的一個重要環節。
目前，化學氧化法是染料廢水脫色的主要方法，常用的氧化劑為臭氧或氯及其含氧化合物。臭氧成本高且使用不方便，用氯及其含氧化合物為氧化劑*終可生成含氯的有機化合物導致二次污染。過氧化鈣(CaO2 )是一種新型的多功能無機化工產品。鑒于CaO2無臭無味,常溫下干燥品很穩定,易于貯存，在酸性介質中 Fe 2+ 存在下可以釋放高活性、氧化性很強的羥基自由基(·OH),本文用自制的CaO2 做氧化劑，對陽離子藍染料廢水進行處理，取得了很好的脫色效果。
（六）、污泥處理
隨著污水處理量的攀升，剩余污泥的產生量逐年遞增。如何高效經濟地實現污泥減量化、無害化、資源化處理處置，是近年來我國環境領域討論的熱點問題之一。厭氧消化是一種十分有效的污泥穩定化處理工藝，可利用污泥中的厭氧菌群降解污泥中有機質，能夠同時實現污泥減量化、無害化和資源化的處理目標。然而，我國市政污泥有機質厭氧生物轉化率介于20%～50%之間，明顯低于歐美發達國家的水平（50%～70%），因此，厭氧消化預處理技術是目前的研究熱點。此外，隨著人類社會發展，人工合成的有機化學品被大量使用并經各種途徑不斷排放到自然環境介質中，使得這些化學品逐漸成為污水和污泥中不可忽視的污染物。過氧化鈣（CaO2）是一種環境友好型的固態無機過氧化物，其溶于水可緩慢釋放出氧氣和過氧化氫，為*通用*安全的固態過氧化物之一。
（七）、土壤改良
在水分作用下，過氧化鈣可作為釋氧劑在土壤中緩慢釋放氧氣，一方面進行物理擴散作用，增加土壤透氣性，有利于植物根系生長；另一方面又進行化學氧化作用，控制細菌的生長，增強植物抵御病蟲害的能力，中和酸性土壤，更有利于作物的新陳代謝。例如，丘陵區有典型的沖垅冷浸田，這些田由于長期漬水，或有冷泉入侵，導致土壤通透性差，氧氣供應不足，還原性物質大量積累，水稻生長發育不良，產量低。用過氧化鈣對該土壤進行改良，研究結果表明，過氧化鈣基能使土壤氧化還原電位提高113. 9 ～184.2 mV,，使土壤還原物質的含量減少8. 6～9. 6 mmol/kg，使活性還原物質的含量減少2.3～8. 3 mmol/kg，可使根系活力提高31. 2 ～50. 2μg/ ( g·h) ，可使水稻增產3. 3%～12.4%。
（八）、肥料、飼料添加劑
（1）、過氧化鈣用于植物肥料添加劑，是因為它可給介媒溶劑提供活性氧，促進植物生長。植物肥料的其它主要成分是尿素、磷酸鹽、鉀鹽。
（2）、堆漚肥料時加入過氧化鈣,其分解放
氧并生成Ca(OH):可催熟漚肥并中和有機酸，因而省去了多次人工翻堆，同時大大縮短了熟化時間,并減少臭味。
（3）、在豬飼料中添加過氧化鈣,可提高豬瘦肉的百分比,改善豬的體質，同時在生長期內獲得較好的重量增益。添加量一般為飼料量的0.02~0.07%。用于飼料青貯,可減少營養成分的損失。
（九）、果蔬保鮮
果品保鮮在人類生活中具有重要的意義。果品在貯運過程中，不斷進行新陳代謝，釋放二氧化碳和乙烯氣體，后者造成果品軟化，甚至腐爛，如在貯運過程中將果品封密并加入適量的過氧化鈣就可解決這一問題。它吸收植物代謝放出的二氧化碳，同時緩慢放氧，改善果品周圍的氣體成分，并且氧化乙烯氣體，從而起到保鮮作用，保鮮期一般可延長兩個月，自然損失率明顯降低。此項技術國外已大量應用，國內近年來也開展了這項工作。在淹制咸菜時，將青菜在一含過氧化鈣0.08%的浸泡液中浸泡2h，可使咸菜保持本色。
（十）、水產養殖業
（1）、過氧化鈣應用于水產養殖是由于過氧化鈣在水中緩慢分解能在較長時間內釋放氧氣的作用。它可以改善魚塘的水質和環境，增加水中的氧含量，是解決魚塘時常出現的缺氧泛塘的理想供氧劑。
（2）、魚塘底質改良，魚塘或魚場，由于魚的殘剩飼料和排泄物等，使魚塘底質惡化，從缺氧的底泥中產生硫化氫、亞硫酸等還原性有害物質，過氧化鈣可將這些有害物質氧化變為無害物質，并且過氧化鈣在水中還有殺菌滅藻的作用。用量是每畝魚塘加入20kg過氧化鈣，同時配合使用100-200kg生石灰，使活性氧利用率高，成本低、有效期在一年以上。
（3）、在輸送活魚、蝦、貝等水產品時，要求供氧劑對水質無污染，能在24h持續、均勻地供氧，并且成本要低，使用方便；以過氧化鈣和檸檬酸、活性炭等制成的氧氣發生劑滿足上述要求。
（十一）、除臭劑、空氣清新劑
（1）、過氧化鈣和(亞)磷酸、硫酸鋅、水玻璃等制成的除臭劑用于浴池、廁所、冰箱等除去氨氣、硫化氫和乙醛氣體。
（2）、臭氧有不好的氣味。由過氧化鈣或其它過氧化物與活性炭制成的除臭劑有很好的除臭作用和除臭氧的能力。
（3）、由過氧化鈣與錳和錳的化合物及磷酸(鹽)等可制成高濃縮香味劑并且香味持久。
（4）、用過氧化鈣與活性炭、沸石、磷酸、硫酸鋅、水玻璃中的一種或多種成分復合，可制成空氣清新劑，用于居室、浴池、廁所、冰箱等除去氨、硫化氫、乙醛等氣體及氣味的友好產品。
（5）、在制造香煙的過程中加入過氧化鈣，可減少吸煙時產生的一氧化碳的含量，減小香煙對人體及周圍環境的危害。給日常生活帶來了潔凈與溫馨。
四、結語
總而言之，過氧化鈣用途很多，具有廣闊的市場前景，是一個很有應用價值和發展前途的化工產品。隨著應用領域的不斷開辟，其需求量將不斷增加。
在我國，過氧化鈣的應用剛剛起步，還有很多應用領域有待開發，但值得注意的是，許多應用領域需要的不是單一的過氧化鈣產品，而是以過氧化鈣為主要成分或含有過氧化鈣的系列產品，在這方面國內研究得很少，這就限制了過氧化鈣的應用和發展。因此加強這方面的研究，對于推動國內市場的發展，并將產品出口國外具有重要意義。
下期文章預告：石灰新產業7|二氧化鈣的生產與新工藝應用
資料整理編輯：
《石灰產業》編輯部
2024年07月22日
