過酸化水素
過酸化水素は、髪の毛を脱色する化合物としてご存知の方が多いのではないでしょうか。 また、水の殺菌にも使用されます。
過酸化水素はいつ発見されたのか？
1818年にルイ・ジャック・テナードが過酸化水素を発見しました。 過酸化水素は酸素原子と水素原子から構成されています。 これらは地球上のどこにでも存在します。 過酸化水素は2つの水素原子と2つの酸素原子の組み合わせで構成されています。
環境中では、過酸化水素は非常に低い濃度で存在することがあります。 気体の過酸化水素は、地球を取り巻く大気中の光化学反応によって生成されます。
過酸化水素の特徴とは
過酸化物は、過酸化物イオン（O22-）を含む化学化合物です。
過酸化物イオンは、2つの酸素原子が単結合したものです。 (O-O)2-です。 強力な酸化剤である。
過酸化水素の化学式はH2O2、構造式は以下の通りです。
H-O-O-H
過酸化水素分子は、より安定な水分子と比べて酸素原子を1つ余分に含んでいます。 2つの酸素原子の間の結合、いわゆるペルオキシド結合は壊れ、同時に2つのH-Oラジカルが形成される。 このラジカルはすぐに他の物質と反応し、同時に新しいラジカルが生成され、連鎖反応が起こる。 過酸化水素水溶液は水のように見えるので、水に自由自在に溶かすことができる。 高濃度では、これらの溶液は刺激的な酸性の臭いを放ちます。 過酸化水素は引火性がある。 低温では固体になる。 溶液中の過酸化水素の量は重量パーセントで表される。 水処理には、35％または50％の濃度の過酸化水素が使用されます。
選択性
過酸化水素は非常に選択性が高いので、さまざまな用途に使用されます。 反応条件（温度、pH、用量、反応時間、触媒の添加）を変えることにより、過酸化水素は異なる汚染を攻撃します。
過酸化水素の腐食性
過酸化水素によるプロセス水の腐食性は、発生する溶存酸素の量に依存します。 酸素は鉄を含む金属を腐食させます。 鉄の量とpHは、過酸化水素の濃度よりも腐食性に大きな影響を与える。
過酸化水素の破壊
過酸化水素は輸送中に崩壊することがある。 酸素と熱が放出されます。 過酸化水素自体は引火性ですが、酸素は他の物質の引火を促進させることがあります。 希釈した溶液では、熱は水に吸収されます。 濃厚な溶液では、溶液の温度が上昇し、過酸化水素の破壊が促進される。 破壊の速度は、温度が10℃上昇するごとに2,2倍となる。 アルカリ性や汚染物質の存在も過酸化水素の破壊を加速します。
過酸化水素の製造には、水中の汚染物質によって過酸化水素が破壊されないように、特殊な触媒が使われます。
過酸化水素はどのように作られるのですか？
1880年以来、過酸化水素は商業製品として販売されています。 イギリスでバリウム塩（Ba）を燃やして、過酸化バリウム（BaO2）を生成したのが始まりです。 その後、過酸化バリウムを水に溶かし、過酸化水素を生成した。 19世紀以降、過酸化水素の生産量は大きく増加した。 現在では、年間約5億キログラムが生産されている。
過酸化水素はどのように輸送・貯蔵されているのですか？
過酸化水素はポリエチレン、ステンレス、アルミニウムの容器で輸送する必要があります。 過酸化水素が木、紙、油、綿（セルロース）などの可燃性物質と接触すると、自然発火することがあります。 鉄、銅、クロム、鉛、銀、マンガン、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、ニッケル、金、白金、メタロイド、金属酸化物、金属塩などの物質と過酸化水素が接触すると、大爆発を起こす可能性があるため、過酸化水素はステンレス鋼やアルミニウム製の容器を使用する。 そのため、過酸化水素は通常、希釈した状態で輸送されます。
過酸化水素の用途は？
過酸化水素の最も古い用途は、20世紀初頭に流行した麦わら帽子の漂白でした。 1920年から1950年まで、過酸化水素は電気分解によって製造されていました。 この方法では、純粋な過酸化水素が生成された。 現在では、過酸化水素の製造には自己酸化法が用いられている。 これらのプロセスでは、水素が原料として使用されます。
過酸化水素の汎用性
過酸化水素は汎用性があり、多くの用途に使用することができます。 空気、水、排水、土壌など、あらゆる媒体で使用することができます。 過酸化水素は、空気、水、排水、土壌など、あらゆる媒体で使用することができます。 過酸化水素は、排水や空気中の汚染物質を除去するために最も一般的に使用されています。 過酸化水素は細菌の増殖を抑制し（水系におけるバイオファウリングなど）、酸素添加により細菌の増殖を促進します（汚染土壌や地下水のバイオレメディエーションなど）。 また、酸化しやすい汚染物質（鉄や硫化物など）や酸化しにくい汚染物質（溶解した固体、ガソリン、農薬など）の処理にも使用できます。
最後に、紙や繊維、歯や髪の漂白、食品、鉱物、石油化学物質や粉末洗剤の製造に使用することができます。 純粋な状態では、過酸化水素はロシアの潜水艦を駆動するための酸素供給剤として使用されています。
過酸化水素は酸化剤として使用できますか？
過酸化水素は強い酸化剤です。 塩素（Cl2）、二酸化塩素（ClO2）、過マンガン酸カリウム（KMnO4）よりも強力です。 触媒作用により、過酸化水素はヒドロキシラジカル(OH)に変換されます。 過酸化水素の酸化力は、オゾンの酸化力のすぐ下にあります。
表1: 各種酸化剤の酸化電位
| 酸化剤 | 酸化電位 |
| フッ素 | 3,0 |
| ヒドロキシラジカル | 2,8 |
| オゾン | 2.0 |
| ヒドロキシラジカル | 2.01 |
| 過酸化水素 | 1,8 |
| 過マンガン酸カリウム | 1,7 |
| 二酸化塩素 | 1,5 |
| 塩素 | 1,4 |
過酸化水素はどう投与されるのでしょうか。
ほとんどの過酸化水素アプリケーションは、流れる水中に過酸化水素を注入することで構成されています。 他の化学物質や装置は必要ありません。 このアプリケーションは、生物学的成長の制御、酸素の追加、残留塩素の除去、硫化物、亜硫酸塩、金属、その他の酸化しやすい物質の酸化のために使用されます。 過酸化水素のこれらの用途への適性は、pH、温度、反応時間に影響されます。
触媒過酸化水素
酸化されにくい汚染物質は、触媒（鉄、マンガンまたは他のメタロイド）により過酸化水素を活性化することが必要である。 また、これらの触媒を用いることで、通常であれば数時間から数日かかる過酸化水素反応を促進させることができます。
高度酸化プロセスとは何ですか？
高度酸化プロセスは、過酸化水素消毒の分野での新しい展開です。 これらのプロセスは、金属触媒の干渉を受けずに、活性酸素ラジカルを生成する。 例えば、過酸化水素とオゾン（ペルオキソン）の組み合わせや紫外線がある。 これらの方法は、分解しにくい物質を広範囲に酸化させ、残留物やスラッジを発生させない。 これらの方法は、地下水処理、飲料水やプロセス水の処理、工業廃水からの有機物の殺菌や除去に世界中で使用されています。
過酸化水素による消毒はどのように行われるのですか？
他の用途としては、過酸化水素は殺菌剤として使用されています。 歯ぐきの炎症の治療や、（飲料）水の消毒に使われます。 また、水系や冷却塔での過剰な微生物増殖に対抗するためにも使用されます。
米国では、個々の水道の処理に過酸化水素がますます頻繁に使用されるようになりました。 汚染分解（鉄、マンガン、硫酸塩）や微生物分解による色、味、腐食、スケーリングの発生を防ぐために使用されます。 過酸化水素は非常に速く反応する。 その後、副産物の形成なしに、水素と水に分解されます。 これにより、水中の酸素量を増加させることができます。
過酸化水素の殺菌メカニズムは、遊離酸素ラジカルの放出に基づいています：
H2O2 → H2O + O2
汚染物質は遊離酸素ラジカルで分解され、水だけが残ります。 フリーラジカルには、酸化力と殺菌力の両方があります。 過酸化水素は酸化によってタンパク質を除去します。
過酸化水素（H2O2）、過ホウ酸塩、過酸化リン酸塩、過硫酸塩などの過酸化物は、優れた消毒剤、酸化剤となります。 一般に、これらは微生物を十分に除去することができる。 しかし、これらの過酸化物は非常に不安定であり、
パーボレートは非常に有毒である。 過酢酸(PAA)は強酸です。 純粋な状態では非常に攻撃的です。 安定化した過硫酸塩は、廃水処理において塩素の代わりに使用することができる。
過酸化水素は飲料水の消毒に使用されますか？
1950年代、過酸化水素は東欧で初めて飲料水の殺菌に使用されました。 その高い酸化効率と殺生物効率で知られています。 過酸化水素はこれまで飲料水の消毒にはあまり使われてこなかったが、最近になって普及が進んでいるようである。 オゾン、銀、紫外線と組み合わせて使用されることが多い。
過酸化水素はプールの消毒に使われますか？
過酸化物の消毒や水処理への応用は限られています。
過酸化水素による消毒は、高用量が必要です。 主な欠点は、プールの消毒に必要な活性濃度（1リットルあたり数十ミリグラム）では、過酸化水素の消毒・酸化能力が小さいことである。 また、過酸化水素は水中ですぐに分解され、酸素ラジカルが発生することも問題である。 塩素や臭素、オゾンなどの殺菌剤に比べると、過酸化水素はそれほど強力な殺菌剤ではありませんが、安定剤の添加により、過酸化水素の分解を遅らせ、殺菌力を維持することができます。 過酸化水素によるプールの消毒は、他の消毒剤（紫外線、オゾン、銀塩、アンモニア四塩類）と併用する場合を除き、認められていません。 過酸化水素は、他の消毒剤の消毒能力を向上させる。
過酸化水素は冷却塔の水の殺菌に使用できますか？
過酸化水素は他の殺菌剤と併用することで、クーリングタワー水の殺菌に使用することができます。 また、過酢酸（CH3COOH、PAA）もクーリングタワー用水消毒に使用することができます。
過酸化水素は塩素を除去するのですか？
過酸化水素は脱塩素、すなわち残留塩素の除去に使用できます。
塩素と過酸化水素が反応すると、過酸化水素は水と酸素に分解され、腐食性の酸を生成します。 塩素ガスは加水分解して次亜塩素酸（HOCl）になり、次亜塩素酸イオン（OCl）に電離する。
Cl2 + HOCl + H+ + Cl
HOCl+H++Cl
その後、過酸化水素は次亜塩素酸と反応する。
OCl- + H2O2 (g) -> Cl- + H2O + O2
過酸化水素と次亜塩素酸は非常に早く反応が起こる。 他の有機物、無機物は次亜塩素酸塩と反応できない。
過酸化水素使用のメリットとデメリットを教えてください。
メリット
他の化学物質と異なり、過酸化水素は残留物やガスを発生させません。
デメリット
過酸化水素は強力な酸化剤であるため、安全性は使用濃度に依存します。 さまざまな物質と反応する。 そのため、安全対策として輸送時には希釈して使用します。
過酸化水素はゆっくりと水と酸素に分解されるため、消毒には高濃度が必要である。 温度の上昇や汚染物質の存在はこの過程を促進します。
溶液中の過酸化水素の濃度はゆっくりと減少します。 これは次のような反応によるものです。
2 H2O2 → 2 H2O + O2
これはレドックス反応である。 水素分子は一部が還元剤、一部が酸化剤として機能する。
過酸化水素は効率的ですか？
過酸化水素の効率は、pH、触媒、温度、過酸化物濃度、反応時間など、いくつかの要因に依存します。
過酸化水素の健康影響とは？
過酸化水素への暴露は、湿気やミストの吸入、食物摂取、皮膚や目の接触で起こります。 過酸化水素は、目、皮膚、粘膜を刺激します。 5％以上の濃度で目に入ると、目に永久的な損傷を与える可能性があります。 アメリカの国際がん研究機関（IARC）の実験動物による試験で、過酸化水素は動物に対して発がん性があることが示されています。 細菌を用いた実験室試験では、過酸化水素はDNAを変化させ、損傷させる変異原性があることが示されています。 過酸化水素を人が吸い込むと、肺に炎症が起こります。 皮膚に触れると、痛みを伴う水疱、火傷、皮膚の白化が起こります。 過酸化水素の影響を特に受けやすい臓器は、肺、腸、胸腺、肝臓、腎臓です。 慢性的な暴露による人体への影響は不明です。
過酸化水素の法規制は？
EU
欧州飲料水基準98/83/ECでは過酸化水素は言及されていません。
USA
米国では1977年にEPAにより過酸化水素が農薬として登録されています。
過酸化水素と組み合わせできる物質は何ですか。
消毒のために、過酸化水素は他の薬剤と組み合わせることができる。 例えば、過酢酸やペルオキソンなど。