СПОСОБ ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ ИПРИТА, ЛЮИЗИТА И ИХ СМЕСЕЙ Российский патент 1997 года по МПК A62D3/00 

Изобретение относится к области оборонной промышленности, в частности, к решению вопросов по обезвреживанию отравляющих веществ: иприта, люизита, их смесей. Для терминалов уничтожения запасов длительного хранения данных ОВ необходимость создания универсального способа обезвреживания названных веществ очевидна.

В настоящее время для обезвреживания иприта применяется способ обработки "хлорной кашицей", которую готовят смешением хлорной извести или порошка ДТСГК (ДСГК) с водой 1:1 (инструкция ВФ ГСНИИОХТ, 1986, инв. 2330 НТБ).

Известен способ обезвреживания иприта смесью концентрированных азотной и серной кислот (соотношение кислот соответственно 3:1 по объему). Расход реагентов: на 1 в.ч. иприта 20 в.ч. смеси кислот, время обезвреживания 6 ч (инструкция ВФ ГСНИИОХТ, 2330, 1986).

Растворы монохлораминов нашли применение для обезвреживания иприта на поверхностях СИЗ и на обнаженной коже. Растворы дихлораминов в дихлорэтане применяют для обезвреживания иприта в органических растворителях (З. Франке. Химия отравляющих веществ. М. Химия, 1973).

Способ обезвреживания люизита сводится к его обработке концентрированными (10 20% ) водными растворами гидроксида натрия. Полнота обезвреживания люизита при взаимодействии с 20% водным раствором NaOH достигается за 24 ч контакта при перемешивании в случае исходной концентрации люизита 1 в.ч. на 100 в.ч. раствора щелочи (Отчет ВФ ГСНИИОХТ, 1990, инв.2392 НТБ).

Рекомендован к применению способ обезвреживания люизита осветленными водными растворами ДТСГК (ДСГК) 4 5% по "а.х.". Полнота обезвреживания достигается через 6 ч контакта при перемешивании при соотношении люизит:раствор 1:100 (масс) соответственно (отчет ВФ ГСНИИОХТ, 1990, инв. 2392 НТБ).

Водные и водно-спиртовые растворы монохлораминов используют для обезвреживания люизита на поверхности кожи человека (Средства и способы дегазации, дезинфекции и дезактивации. Санитарная обработка людей. М. Военное издательство Министерства обороны СССР, 1960).

В перечисленных способах обезвреживания иприта и люизита осуществляют при температуре 20 ± 3^oC.

Наиболее близким к изобретению по совокупности существенных признаков и назначению является способ уничтожения люизита, иприто-люизитных рецептур (Конференция по разоружению. Основные технологические аспекты уничтожения химического оружия, CD/CW/WP. 367, 07.10.91, р.3) ("Российский химический журнал", журнал Российского химического общества им. Д.И. Менделеева, т. XXXVII, N 3, 1993).

Данный способ включает проведение реакции детоксикации (обезвреживания) люизита путем взаимодействия с расплавом серы и последующее захоронение образовавшегося полимерного продукта. Оптимальные параметры процесса: температура 160 180^oC, время 30 40 мин, массовое соотношение люизит:сера 1:3. Для смягчения протекания процесса во избежание сильного вскипания вводят в расплав фенол и салициловую кислоту.

Технология уничтожения смесей иприта и люизита с люизитом заключается в сплавлении с серой ипритно-люизитных рецептур в присутствии N-метилпирролидона с образованием малотоксичного серного сплава, пригодного к захоронению. Как гидрофобный материал, сера защищает сплавы от растворения водой продуктов детоксикации ОВ и последующего их попадания во внешнюю среду. Вымываемость мышьяка из серного сплава не превышает 6•10^-6 г/см² в сутки.

Способ одностадиен, не требует дорогостоящих реагентов. Однако способ имеет ряд недостатков:
высокая экологическая нагрузка на окружающую среду, обусловленная захоронением большого количества мышьякосодержащих отходов, отсюда необходимость строительства гидроизолированных могильников;
происходит безвозвратная потеря мышьяка при захоронении сплава;
невозможность детоксикации данным способом тары, в которой хранились люизит или ипритно-люизитные рецептуры;
высокая температура процесса.

Задачей изобретения является разработка способа обезвреживания иприта, люизита и их смесей на основе новой рецептуры, обладающей высокой мощностью и универсальностью по отношению к названным веществам, что обеспечит единые условия обезвреживания. Способ должен обеспечить образование отходов, возможных к уничтожению и утилизации, что снизит экологическую нагрузку на окружающую среду, позволит провести утилизацию мышьяка. Способ должен быть возможен при необходимости для обезвреживания тары из-под иприта, люизита и их смесей. Процесс детоксикации должен проходить при более низкой температуре для обеспечения безопасности технологии обезвреживания.

Это достигается обработкой иприта, люизита и их смесей при температуре 80 90^oC в течение 2 3 ч водной рецептурой, содержащей химически активные реагенты: гидроксид натрия 5 6% мас. карбонат натрия 5 6% мас.), моноэтаноламин 5 6% и поверхностно-активное вещество сульфонол (натриевые соли) алкилбензолсульфокислот C₁₁ C₁₉) 0,1^oC0,15% мас. Обработку проводят при механическом перемешивании или барботировании паром через реакционную массу.

Следующие примеры иллюстрируют изобретение.

Пример 1. Приготовление обезвреживающей рецептуры.

В реактор, снабженный мешалкой, обратным холодильником, помещают 500 г (500 см³) воды, куда при перемешивании добавляют 25 г гидроксида натрия (ГОСТ 2263-79), 25 г карбоната натрия (ГОСТ 5100-85). После растворения соды добавляют 0,5 г сульфонола (ТУ 6-01-1612839-34-90) и последним подают 25 г моноэтаноламина (ТУ 6-02-915-84). Рецептура прозрачная, однородная жидкость.

Опыты по обезвреживанию проведены на образцах продуктов длительного хранения. Образцы иприта содержали: иприта 81 85% мас. с примесью стабилизаторов: тетраметилдиаминодифенилметана или анилина, или окиси пропилена до 2 2,5% мас. остальное неидентифицированные компоненты.

Образцы люизита содержали α и b люизита 87 90% мас. 3 7% мас. остальное неидентифицированные компоненты.

Смесевые образцы содержали люизита (α и β) до 20 24% мас. иприта до 52% мас. в присутствии стабилизатора анилина до 2% мас. остальное - неидентифицированные компоненты.

Пример 2. Обезвреживание иприта.

В реактор, снабженный мешалкой, термометром, обратным холодильником, обогревом (водяная баня), помещают 500 г приготовленной рецептуры и при перемешивании из капельной воронки подают 50 г иприта, включают обогрев. Реакцию проводят при температуре 80^oC в течение 2 ч. По истечении 2 ч однородный отработанный раствор анализируют на остаточное содержание иприта по методике ВФ ГСНИИОХТ, инв. 7573 М, 1991 г. Остаточное содержание иприта не более 2,5 мг/дм³, что соответствует нижнему пределу определения по методике.

Пример 3. Обезвреживание иприта.

В реактор, снабженный термометром и обратным холодильником, помещают рецептуру 500 г и подают 50 г иприта. После добавления иприта через барботер в реакционную массу подают пар. Барботирование проводят в течение 2 ч, поддерживая температуру 80^oC. Проводят анализ отработанного раствора аналогично опыту 2. Количество отработанного раствора увеличивается за счет конденсации пара в 1,5 раза по сравнению с опытом 2.

Полнота обезвреживания иприта по опытам 2,3 подтверждена санитарно-токсикологическим контролем отработанных растворов (отходов) на белых мышах по ГОСТ 12.1.007-76 при нейтрализации среды до рН 7. LD₅₀ при внутрижелудочной аппликации > 5000 мг/кг и при накожной аппликации > 2500 мг/кг, что позволяет отнести отработанные растворы (отходы) после снятия щелочности к веществам IV класса опасности.

Пример IV. Обезвреживание люизита.

Опыт проводят аналогично примеру 2, используя люизит. По истечении 2 ч отработанный раствор (отходы) анализируют на остаточное содержание люизита, которое равно 2 мг/дм³, что соответствует минимально определяемому количеству люизита по методике ВФ ГСНИИОХТ, инв. 7541 М, 1991 г.

Отработанная масса (отходы) представляет собой однородный темный раствор со взвесью мелкокристаллического черного осадка, не налипающего на стенки реактора. Количество осадка меньше 0,01% от массы всей отработанной массы.

Пример V. Обезвреживание люизита.

Опыт проводят аналогично примеру 2, используя люизит. После окончания барботирования отработанные массы (отходы) анализируют соответственно примеру 4.

Полнота обезвреживания люизита по примерам 4,5 также подтверждена санитарно-токсикологическим контролем отработанных растворов по ГОСТ 12.1.007-76 при накожной аппликации LD₅₀ > 2500 мг/кг (IV класс опасности), при внутрижелудочной аппликации 3150 мг/кг (III класс опасности), что объясняется присутствием мышьяка.

Пример VI.

Опыты проводят аналогично примерам 2,3, используя иприто-люизитные смеси.

Анализ на остаточное содержание иприта и люизита проводят по методикам ВФ ГСНИИОХТ, инв. 7573 М, 7541 М, 1991. Остаточное содержание иприта 2,5 мг/дм³, люизита 2,0 мг/дм³. По санитарно-токсикологической оценке отработанные растворы характеризуются: LD₅₀ при накожной аппликации > 2500 мг/кг (IV кл. опасности), LD₅₀ при внутрижелудочной аппликации 4200 мг/кг (III кл. опасности), что объясняется присутствием соединений мышьяка.

В табл.1 приведены данные опытов по определению параметров способа обезвреживания иприта, люизита и их смесей воднощелочной предлагаемой рецептурой.

Таким образом, полнота обезвреживания иприта, люизита и их смесей достигается по данным таблицы в опытах 8, 10, 11, 14, 16, 17, 20, 22, 23, что соответствует протеканию реакций под действием водно-щелочной рецептуры в течение 2 3 ч при температуре 80 90^oC с исходной зараженностью реакционной массы до 100 г/дм³.

Уменьшение времени (опыты 9, 15, 21), понижение температуры (опыты 7, 13, 19), увеличение заражения (опыты 12, 18, 24) не приводят к достижению полноты обезвреживания.

Увеличение времени (опыты 10, 16, 22), повышение температуры (опыты 8, 14, 20), уменьшение исходного количества ОВ (опыты 11, 17, 23) приводят к желаемым результатам, не сопровождаются лишним расходом реагентов и энергии.

Данные опытов по определению состава единой воднощелочной рецептуры для обезвреживания иприта, люизита и их смесей согласно режиму предлагаемого способа приведены в табл.2.

Из данных таблицы следует, что состав водно-щелочной рецептуры, соответствующий содержанию в воде гидроксида натрия 5 6% мас. карбоната натрия 5 6% мас. моноэтаноламина 5 6% мас. и сульфонола 0,1 0,15% мас. в наибольшей мере способствует достижению полноты обезвреживания иприта, люизита и их смесей по предлагаемому режиму (опыты 2,3,4,5,6, 25, 34, 43). Снижение содержания любого компонента в водном растворе не приводит к достижению полноты обезвреживания (опыты 26, 28, 30, 32, 35, 37, 39, 41, 44, 46, 48, 50). Повышение содержания компонентов в растворе значительного усиления эффективности обезвреживания не вызывает (опыты 27, 29, 31, 33, 36, 38, 40, 42, 45, 47, 49, 51).

Таким образом, предлагаемый способ обезвреживания иприта, люизита и их смесей обладает универсальностью (применение единой рецептуры и единых условий процесса).

По сравнению с прототипом процесс проводится при более низкой температуре. Образующиеся отходы однородные жидкости щелочного характера. По санитарно-токсикологическому контролю по ГОСТ 12.1.007-76 относятся к веществам IV III класса опасности (опыты 2,3,4,5,6).

По предварительным данным жидкие отходы детоксикации иприта подвергаются микробиологическому разрушению или возможны к уничтожению сжиганием.

Мышьяксодержащие отходы возможны к утилизации мышьяка или дальнейшему уничтожению согласно действующим технологиям.

Одним из вариантов, подтверждающих возможность применения способа для обезвреживания тары, является использование в момент детоксикации не только механического перемешивания, но и барботирование паром, что облегчает задачу создания технологии обезвреживания крупной тары: бочек, цистерн.

Использование: уничтожение химического оружия. Способ заключается в обезвреживании иприта, люизита и их смесей взаимодействием в течение 2 - 3 ч при 80 - 90^oС с рецептурой (в масс.%): 5 - 6 гидроксида натрия, 5 - 6 карбоната натрия, 5 - 6 моноэтаноламина, 0,1 - 0,15 сульфонола, вода - остальное. Процесс осуществляют при механическом перемешивании или барботировании паром реакционной массы при расходе рецептуры 1 дм³ на 100 г обезвреживаемого вещества. 1 з.п.ф-лы, 2 табл.

1. Способ обезвреживания иприта, люизита и их смесей, отличающийся тем, что обезвреживание проводят путем взаимодействия с рецептурой, содержащей компоненты в следующем соотношении, мас.

Гидроксид натрия 5,0 6,0
Карбонат натрия 5,0 6,0
Моноэтаноламин 5,0 6,0
Сульфонол 0,1 0,15
Вода Остальное
при температуре 80 90^oС в течение 2 3 ч.