CNS_01.203_氢氧化钾

刘 双

2021年6月21日

添加剂氢氧化钾

摘要：氢氧化钾是一种常见的无机碱，化学式为KOH，分子量为56.1，常温下为白色粉末或片状固体，工业品为白色或淡灰色的块状或棒状。性质与氢氧化钠相似，具强碱性及腐蚀性，极易吸收空气中的水分而潮解，吸收二氧化碳而成碳酸钾。易溶于水，溶于乙醇、甘油，微溶于醚，当溶解于水、醇或用酸处理时产生大量的热量。中等毒性。室温下稳定，高温分解为氧化钾。广泛应用于电镀、雕刻，钾盐生产原料；在医药工业中，用于生产钾硼氢、安体舒通，黄体酮等；在轻工业中用于生产钾肥皂，碱性蓄电池，化妆品；在染料工业用于生产还原染料；在纺织工业中用于印染、漂白、和丝光；还用于于冶金加热剂和皮革脱脂等方面。

1. 氢氧化钾的理化性质

1.1物理性质

氢氧化钾是白色斜方结晶，固体时为白色或近乎白色，无嗅，工业品为白色或淡灰色的颗粒状、块状、棒状或熔融态固体，液体时为无色无嗅，清亮的或略有混浊的液体。易溶于水，溶解时放出大量溶解热，溶于乙醇，微溶于醚。易潮解，有极强的吸水性。

1.2化学性质

氢氧化钾具强碱性及腐蚀性，其性质与氢氧化钠相似，能引起灼伤。在空气中能吸收水分而溶解，并吸收二氧化碳逐渐变成碳酸钾，0.1mol/L溶液的pH为13.5。氢氧化钾具碱性的通性，具有显色反应，可使石蕊试液变蓝，酚酞试液变红；可与酸性氧化物、两性金属、两性氧化物、两性氢氧化物、盐溶液和某些单质反应。室温下稳定，高温下分解为氧化钾。可发生亲核取代反应、皂化反应和卤仿反应。［1］

2. 氢氧化钾的测定

2.1根据物理性质

氢氧化钾的检测方法一般是取适量固体置于50mL塑料烧杯中，在自然光下观察色泽和组织状态。嗅其气味。或者是取50mL比色管中在自然光下以黑色衬底垂直判别样品的外观。

2.2氢氧根的鉴别

取少量样品，溶于水，能使红色石蕊试纸呈蓝色；滴加2滴酚酞指示液溶液呈紫红色。

2.3钾离子的鉴别

取约0.1g 样品溶于2mL水中，取洁净的铂丝以盐酸润湿后在火焰上燃烧至无色；蘸取试样溶液，在无色火焰中燃烧，通过钴玻璃观察火焰即呈紫色。

2.4氢氧化钾和碳酸钾的测定

2.4.1氢氧化钾的测定——四苯硼钠重量法（仲裁法）

在弱酸性条件下，钾离子与四苯硼钠生成四苯硼钾沉淀。过滤、烘干、称量。称取3.4g四苯硼钠，溶于100mL无水乙醇中，放置24h。使用前用玻璃砂坩锅过滤。称取1g试验所得的四苯硼钾沉淀 ，加50mL无水乙醇、950mL水，振摇使之饱和，使用前过滤。用称量瓶迅速称取约80g固体氢氧化钾（或相当于80g固体氢氧化钾的液体样品），精确至0.001g，置于盛有适量水的250mL烧杯中，溶解，放置至室温后全部移入1000mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。立即置于1000mL清洁干燥的塑料瓶中保存，此溶液为试验溶液A，用于氢氧化钾、碳酸钾含量的测定。用移液管移取20mL试验溶液A置于500mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。必要时干过滤。用移液管移取20mL此溶液，置于100mL烧杯中，加1滴甲基红指示液，用冰乙酸溶液调至微红色。加热至40℃取下，搅拌下逐滴加入四苯硼钠乙醇溶液8mL～9mL，约5min加完。放置10min。用已质量恒定的玻璃砂坩锅过滤，用40 mL～50mL乙醇-四苯硼钾饱和溶液洗涤沉淀，每次用5mL，每次都要抽干。停止抽滤，用2mL无水乙醇洗一次，再抽干。于120℃±5℃烘干至质量恒定。［2］

2.4.2氢氧化钾和碳酸钾的测定——酸碱滴定法

取一份试液，以酚酞为指示剂，用盐酸标准滴定溶液滴定氢氧化钾和碳酸钾。再以甲基橙为指示剂，用盐酸标准滴定溶液滴定碳酸氢钾。以两次滴定消耗的滴定剂的量计算氢氧化钾的含量和碳酸钾的含量。

3. 氢氧化钾的制备

3.1隔膜电解法

3.2水银电解法

电解液的配制同隔膜电解法。电解室中以石墨(或金属)作阳极，水银作阴极，电解产生的氯气送氯气干燥工序，生成的钾汞齐流入解汞室。大部分未反应的氯化钾以淡盐水状态经处理后，返回原料溶解工序。钾汞齐与清水反应生成氢氧化钾和氢气。因解汞室出来的氢氧化钾浓度为45%~50%，可作为液体氢氧化钾产品，也可再经熬碱锅蒸浓成固碱或制成片状氢氧化钾产品。
3.3工业制备

工业上制取氢氧化钾是电解氯化钾气水溶液。因为氢氧化钾比氢氧化钠难S水，市售品的纯度-般只能达到85%~86%。如需提纯可按照提纯氢氧化钠的谐同的方法进行提纯。
3.4氯化钾精制

氯化钾经精制后，预热，不断注入电解槽中，电解生成液经浓缩、脱色而得。

3.5采用离子交换膜法

采用离子交换膜法以工业品氢氧化钾作为阳极室物质，纯水作为阴极室物质，在直流场作用下，K+离子透过具有选择性的阳膜进入阴极室与0H-离子生成试剂氢氧化钾，经浓缩、干燥得固体氢氧化钾。气体产物02、H2分别由导管排出。
3.6通过碳酸钙和一系列中间反应制备

通过高温加热碳酸钙生成氧化钙，氧化钙与水反应生成氢氧化钙，氢氧化钙与草木灰反应生成氢氧化钾。

4. 氢氧化钾作为添加剂的标准

氢氧化钾用作添加剂必须要满足一定的的标准，下图是从中华人民共和国标准GB25575-2010中的食品安全国家标准---食品添加剂氢氧化钾的文件中查出来的，这是我国现行的添加剂国家标准参照。本标准适用于氯化钾溶液经离子膜或隔膜电解法生产的食品添加剂氢氧化钾。

5.氢氧化钾作为添加剂的使用限量

氢氧化钾作为添加剂常用于调制乳粉和调制奶油粉、夹心及装饰类饼干、威化饼干、蛋卷已及婴幼儿配方食品。婴幼儿奶粉一般是给婴儿吃的，故其奶粉得所有成本都必须经过严格的控制，符合婴儿肠道吸收，保证其安全才可以。如果有仔细看婴儿奶粉说明书的话就会留意到，很多奶粉里面都有添加“氢氧化钾"这个化学物质。其实，根据《GB-2760-2014食品安全国家标准食品添加剂使用标准》对氢氧化钾的用途定义为酸度调节剂，主要的作用是调节食品PH值，有助于维持食品性状及形态。把氢氧化钾添加在婴幼儿配方奶粉中是合理合法的，对婴幼儿安全的。这是因为在奶粉中氢氧化钾的添加量很低，它会被食物中的酸性物质中和，奶粉中的氢氧化钾是属于食品级的，没有其他杂质，没有其他有害物质。所以，可以放心食用。其实不难发现氢氧化钾作为食品添加剂确实有好处，但是在作为食品添加剂加入食品中应该严格按照国家标准，按照生产需要适量使用。不能违背规定擅自加过量，导致超标，对人身体造成伤害，尤其是威胁婴幼儿健康。在这方面确实应该引起特别重视。［4］

5. 氢氧化钾的应用

6.1 KOＨ对多孔碳材料的改性及改性后在超级电容器中的应用

碳材料价格适中，结构多样，使用寿命长，比电容高，在超级电容器的研发潮流中一直扮演着重要角色。在过去的几年中，为了让碳材料具有更高的比表面积、更合理的孔径分布，科研人员加大了对ＫＯＨ改性碳材料的研究力度并获益良多。［5］目前，活性炭是市场上应用最多的碳材料，一般以含碳源的前驱体（植物类、动物类、煤炭石油等）经高温碳化制得。单纯以活性碳作电极材料的电容器属于双电层电容器，现已很少使用。通过对其进行改性（包括ＫＯＨ改性），在碳材料中引入杂原子（氮、氧硼、磷等），利用杂原子的氧化还原反应所形成的赝电容效应来提高碳材料的比电容是一种行之有效的方法。另外，碳材料表面形成的杂原子官能团也改善了碳材料的亲水性，进一步提高了其电化学性能。随着活性碳在超级容器中的应用越来越广泛，进一步探索其活化改性过程的机理，实现对其理化性质的精准控制尤为重要。另外不同杂原子的掺杂也将使活性碳的应用前景更加光明。与活性碳材料相比，微纳米结构碳，包括碳纳米管、碳纤碳微球、石墨烯等，因其独特的立体构型、优异的导电性、超高的比表面积成为高功率超级电容器的理想电极料，在一些特殊的环境下发挥着不可替代的作用部分微纳米碳经KOH改性后，更会显著地提高其理化质。虽然微纳米碳材料有着其它碳材料无法比拟的优异性质，但是高昂的合成成本以及繁琐严苛的合成工艺严重制约了它的应用。目前，科研人员已经成功地将微纳米结构碳与导电聚合物或金属氧化物复合，所得到的复合材料不仅具有更高的能量密度，而且大大地降低了生产成本。从目前来看，微纳米结构碳的研究主要集中在两个方面：一是探索并合成理化性质更加优异的微纳米结构碳材料；二是寻找成本适中的前驱体，优化并简化合成工艺，努力降低合成成本。通过不懈的努力，微纳米结构碳材料，特别是石墨烯，将在储能器件的电极材料领域逐渐处于主导地位。碳基超级电容器当前的发展方向是继续合成性能优良的碳材料降低生产成本，探索电解质在碳材料中的传输机。此外，在微观层面上实现对碳材料结构的可控及优化是推动碳基超级电容器发展的动力，而这离不开各种改性方法。因此，ＫＯＨ 改性碳材料将在很长一段时间内发挥其应有的作用。［6］

6.2氢氧化钾改性碳材料在储氢领域中的应用

金属也是一种性能优异且被广泛研究的储氢材料，其吸放氢平衡压差小且适合室温操作，但是其使用寿命普遍较短且造价昂 贵。人 们发现的最早的储氢材料是价格及其昂贵的金属钯，后来，随着研究的深入，镍基合金、铁基合金和镁基合金等一系列价格相对便宜的储氢金属材料逐步被发掘研究。将KOH改性碳材料与金属材料复合制

备一种兼具两种材料各自优势的新型材料的尝试也从未停止过。2011年，Figureoa-Torres等首先KOH改性法制备了多孔碳材料，然后用化学镀的方法在其表面沉积了一层金属镍，并在常温下对其储氢性能进行了研究。负载金属镍后，多孔碳材料的比表面积和孔体积均有明显下降，其中比表面积从3089ｍ２／ｇ下降到了2400ｍ２／ｇ，孔体积从１.69ｃｍ３／ｇ下降到了１.34ｃｍ３／ｇ。原因有两个：一是随着镍的沉积，复合材料的比重逐渐增大；二是沉积的金属镍在一定程度上堵塞了部分孔径。尽管如此，在常温和５bar条件下，其氢气吸附量仍然增加了一倍，达到了１.64％。储氢能力的增加得益于镍与碳层间的相互作用促进了氢气的溢流效应：镍会将氢气分子解离成氢原子，让氢气更加容易地迁移到活性炭表面，随 后 在 其 内 部 沉 积 下 来。Minoda等于2013年研究了金属锂与KOH改性碳的复合 材料的储氢性能，得到了具有指导性的研究成果。他们首先用KOH改性了无烟煤基活性炭，然后通过LiOH与活性炭材料表面活性官能团的反应，成功地将锂元素引入到了活性炭中。

多孔碳材料因具有质量轻、成本低、动力学过程快和极高的比表面积等理化特性，而在储氢领域备受关注。在历来的研究中，为了进一步提高多孔碳材料的储氢性能，科研人员一直对其进行各种改性。 以目前的改性成果看,KOH改性法最为有效。 总的来说，多孔碳材料的储氢性能主要是由其比表面积和孔体积决定的。因此，高的比表面积和孔体积、合理的孔径分布是多孔碳材料具有良好储氢性能的先决条件。目前，还没有一种多孔碳材料能够满足国际上各能源部门对储氢材料设定的应用标准，但是随着冷冻压力罐制造工艺的日趋完善，其与多孔碳材料的结合使用会让储氢领域获得极大的进展。美国能源部在2009年给储氢材料设定的应用条件中，压力范围0.4～1.2ＭＰａ，温度范围为40～100℃。为了满足此操作条件，必须要求储氢材料具有极高的微孔和次微孔体积。传统的多孔碳储氢材料在该操作条件下是无法满足应用需求的，因此必须在前驱体材料、制备方法和改性方法上进行进一步的研究探索，在保持多孔碳材料高比表面积的同时，逐步提高微孔和次微孔的比例，优化孔径结构。虽然目前多孔碳材料的储氢能力看上去已经达到了其物理极限，但是近来的实验及理论研究证明，多孔碳材料的孔径分布仍然可以继续优化，其储氢性能仍然有很大的进步空间。总结目前的研究成果，KOH改性多孔碳材料在储氢领域中已经获得了长足发展。部分特殊构型的多孔碳材料，例如碳纳米管、碳微球和石墨烯等更是表现出了优异的储氢性能。但是，特殊构型多孔碳材料复杂的制备工艺和较低的产率限制了其规模化生产，制约了其应用。因此，开发新的生产工艺，降低生产成本和提高产率，并选择性的将其与其他储氢材料复合使用，成为目前多孔碳材料在储氢领域应用的主要研究热点。［7］

6.3氢氧化钾涂片镜检法诊断真菌性角膜炎的应用

角膜病是我国主要的致盲眼病之一，提高诊治水平对于减少盲目具有重要意义。其中真菌性角膜病是严重致盲眼病之一，快速、敏感、高效地检测致病菌是防治该病和有效降低致盲率的重要前提。KOH涂片镜检法诊断真菌性角膜炎的特异性为83.8% ，敏感性为 81．2%［8］，其结果的阳性率与真菌培养法一致为 82.0%－90.0%。影响培养阳性率的主要因素是病例的选择，如真菌性角膜炎的阳性率为 50.0%－80.0% ，化脓性角膜炎为20.0%－50.0%［9］。本文结果显示，KOH涂片镜检法对真菌的检出率为58.62% ，真菌培养法的阳性率52.94% ,差异无统计学意义。因此，KOH涂片镜检法可作为早期诊断真菌性角膜炎的主要方法。但本KOH涂片镜检法真菌的检出率和培养的阳性率均低于以往报道，这可能和我区刚开展病原体检测经验不足以及就诊的患者多数是在外院已经治疗后无效，病情危重且混合感染者居多，病原学检查初次阳性率低有关［10］。所以临床上对可疑真菌感染的患者，如果KOH涂片镜检阴性应反复多次检查提高阳性率。镜检时见到无色透明的菌丝可初步考虑为丝状真菌感染，而见到无色、大小不一的孢子则考虑为酵母菌感染。真菌的繁殖方式、生长周期和生长条件等均与细菌不同，其具有向角膜组织内生长的特性，所以在取材时应先擦除表面的坏死组织，然后用刀片反复刮取角膜溃疡底部和边缘组织，尤其是正常组织和异常组织的交界处。另外，在制作涂片时要尽量将角膜组织沿着同一个方向薄层铺开，这样可

更清晰地显示真菌菌丝和孢子。因为真菌培养可以提高病原体的检出率、鉴定菌种和进行药物敏感试验，所以目前真菌培养仍是诊断真菌感染的“金标准”。本组共分离出3属3种真菌9株，其中镰刀菌属6株，暗色孢科真菌2株，酵母菌1株，故目前病原学检查镰刀菌和暗色孢科真菌是宁夏地区真菌性角膜炎的主要致病菌。我们观察本组眼部真菌感染菌属分布主要为镰刀菌属，同国内外报道一致。目前观察的眼部感染丝状真菌对二性霉素B的敏感性比较高，其次为特比奈芬和那他霉素，对唑类抗真菌药的敏感性比较差，对氟康唑耐药。糖皮质激素和抗生素的滥用使一部分患者的临床症状和体征不明显，且确诊的依据并不是临床体征。KOH刮片细胞学检查法方便、快速的特点在一定程度上弥补了上述不足，但是也有其局限性，根据细胞学特征对真菌感染做出的诊断是间接的，不能确定真菌的种属而真菌培养法可以直接鉴定出真菌种属并通过药敏试验对临床用药给予指导。随着科学技术的进步，我们定会发现更快速、特异、经济、简便的早期临床诊断真菌性角膜炎的新技术。［11］

6.4氢氧化钾在日常生活中的应用

根据《GB2760-2014食品安全国家标准食品添加剂使用标准》对氢氧化钾的用途定义为酸度调节剂，主要的作用是调节食品PH值,有助于维持食品性状及形态。把氢氧化钾添加在婴幼儿配方奶粉中是合理合法的，对婴幼儿安全的。这是因为在奶粉中氢氧化钾的添加量很低,它会被食物中的酸性物质中和，奶粉中的氢氧化钾是属于食品级的，没有其他杂质，没有其他有害物质。其次还广泛应用于电镀、雕刻，钾盐生产原料；在医药工业中，用于生产钾硼氢、安体舒通，黄体酮等；在轻工业中用于生产钾肥皂，碱性蓄电池，化妆品；在染料工业用于生产还原染料；在纺织工业中用于印染、漂白、和丝光；还用于于冶金加热剂和皮革脱脂等方面。

6. 结语

氢氧化钾现在广泛应用作生产的原料，氢氧化钾的制法也用于食品添加剂、医药、染料、轻工等工业。氢氧化钾分很多种类别，有工业级的、食品级的等。氢氧化钾的作用也很多。它用作化工生产的原料，用于制草酸及各种钾。盐;在染料中，用于生产还原染料,还可用于冶金加热剂和皮等;用作干燥剂、吸收剂，用于制钾肥皂、草酸及各种钾盐，还用于电镀、雕刻、石印术等;它也是可以在日化工业用作制造钾肥皂、洗污肥皂、洗头软皂、雪花膏、冷霜、洗发膏等的原料。各行业各产品根据自身的工艺需求按规定来添加氢氧化钾即可。

参考文献：

［1］氢氧化钾的理化性质研究

［2］［3］中华人民共和国国家标准GB 25575—2010

［4］百度百科食品添加剂氢氧化钾

［5］Wang J,Wang L,Chen M,et al.Nanoporous carbons from Oxidized green needle coke for use in high performance supercapacitors ［J］.New Carbon Mater.2015.30(2):40

［6］氢氧化钾改性碳材料及其在超级电容器中的应用 单明礼，刘玉静，李霞，于良民 ［J］（中国海洋大学海洋化学理论与工程技术教育部重点实验室，青岛 266100）

［7］氢氧化钾改性碳材料在储氢领域中的应用 单明礼 ［J］（１．中国海洋大学海洋化学理论与工程技术教育部重点实验室，青岛2661001；２．淄博职业学院，淄博255000）

［8］Sharma S,Silverberg M,Mehta P,et al. Early diagnosis of mycotic keratitis : Predictive value of potassium hydroxide preparation ［J］.Indian J Opthalmol.1998,46(1):31-35

［9］宋书华，林跃生，黎明，等．真菌性角膜炎的病原学分析［J］． 中

国实用眼科杂志，2005，23( 5) : 506 － 508．

［10］刘青霞，马欣泽，张建军，等．宁夏地区角膜病 181 例临床分析［J］． 国际眼科杂志，2011，11( 4) : 719 － 721．

［11］氢氧化钾涂片镜检法诊断真菌性角膜炎的应用 刘青霞，马欣泽，盛迅伦,等.宁夏医学杂志 2011年6月第33卷第6期 Ningxia Med J，Jun.2011，Vol 33，No.6 :541-542