СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ПАРОВ РТУТИ ИЗ ГАЗОВЫХ СРЕД Российский патент 1997 года по МПК B01D53/64 

Изобретение относится к способам атмосферы частично замкнутых объемов, в том числе помещений (жилых и производственных), емкостей большого объема, шахт и т.п. от паров элементной ртути.

Известен способ извлечения паров ртути из газовых сред при контакте их с серой [1] Недостатком способа является то, что он не может эффективно удалять пары ртути из застойных зон.

Целью изобретения является удаление паров элементной ртути из газообразных сред частично замкнутых объемов (преимущественно воздушных) с пролонгацией взаимодействия препарата, связывающего ртуть с ее парами. Изобретательский замысел заключается в использовании известной реакции взаимодействия элементной серы и ртути и обнаруженной авторами высокой адсорбционной способностью микродисперсной серы по отношению к парам ртути, особенно в момент образования аэрозоля.

Выбор мелкодисперсной серы в качестве предполагаемого адсорбента был обусловлен тем, что образующийся конечный продукт взаимодействия сульфид ртути практически не растворим в воде, что позволяет проводить процесс демеркуризации даже при 100% влажности среды. Кроме того, сульфид ртути химически и термически стабилен, не активизируется при воздействии ультрафиолета солнечных лучей.

В то же время выпавший осадок сульфида ртути может быть легко удален обработкой (протиркой) с поверхности тампоном, пропитанным раствором сульфида щелочных металлов, например Na₂S с образованием растворимого комплексного сульфида по реакции: HgS+Na₂S=Hg(Na)₂
который в водном растворе распадается: Hg(SNa)₂+H₂O=NaOH+NaHS+HgS.

Выбор серы в качестве основного реагента обусловил и выбор прототипа.

Способ-прототип предусматривает обработку загрязненной ртутью поверхности эмульсией минерального масла в воде, содержащей 10% йодированной серы. (вредные вещества в промышленности. т.П, Химия, Л. 1971, с.375-386).

Сущность способа-прототипа блокирование поверхности микрокапель ртути с образованием на их поверхности комплексного соединения, дающего непроницаемую для паров ртути пленку.

Недостатком способа является то, что он малоэффективен при наличии застойных зон и практически не удаляет ртуть, уже находящуюся в газовой среде (атмосфере).

Поставленная цель достигается тем, что обрабатываемые частично замкнутые объемы заполняются свежеобразованным аэрозолем микродисперсной элементной серы так, чтобы концентрация аэрозоля лежала в пределах 0,1 г/м³ 3 г/м³ при диаметре частицы серы в аэрозоле до 1 мкм.

Процесс демеркуризации по представлению авторов протекает следующим образом.

Свежеобразованные частицы элементной серы обладают повышенной адсорбционной способностью по отношению к газообразной элементной ртути. Сорбированная ртуть в дальнейшем переходит в глубь кристалла серы с образованием цепей типа -Hg-S-Hg-S-, освобождая адсорбционные центры, что обуславливает пролонгацию поглотительной способности частиц серы. Частицы микродисперсной серы слабо заряжены, что позволяет им активно оседать на заряженных вертикальных и горизонтальных поверхностях. С потоком окружающей газовой среды частицы проникают в отверстия, щели и трещины. При этом осадок не слеживается, сохраняя продолжительное время пористые структуры с очень развитой поверхностью.

Определение оптимального интервала концентрации серы проводилось на пилотной установке, содержащей камеру, снабженную газоанализирующим прибором АГП-01, пиротехническим генератором аэрозоля элементной серы с образованием частиц серы диаметром до 1 мкм и начальной температурой 150-200^oC.

В качестве генераторов паров ртути использовались: слой мелких капель ртути в смеси с сосновыми опилками толщиной 1,5 см; бруски сосны и мрамора, строительный кирпич, насыщенные в течение 5 сут в эксикаторе парами ртути при T=20^oC.

На фиг. 1 приведен график зависимости содержания паров ртути в пилотной установке с момента введения в ее объем аэрозоля серы при начальной концентрации ртути 8 ПДК.

Как видно из графика имеет место эффективное поглощение в течение 12 сут, обеспечивающее содержание ртути ниже 1 ПДК, что позволяет констатировать достижение поставленной цели.

Пример. Натуральные испытания разработанного способа проводились в ряде медицинских помещений яслей-садов и учебных кабинетов средних школ г. Санкт-Петербурга. Все помещения предварительно были обработаны известными методами демеркуризации. Полы помещений имели лаковые покрытия. Насыщенность мебелью, оборудованием составляла 10 -15% объема. В ряде помещений были вскрыты полы с образованием застойных полостей из балок, досок, щелей и т.п.

Предварительная многократная обработка известными способами не давала требуемой эффективности, так что исходная концентрация паров ртути составляла от 2 до 8 ПДК.

На фиг. 2 приведен график зависимости снижения концентрации ртути в зависимости от времени выдержки в помещении, имеющего начальную концентрацию 2 ПДК (100%).

Как видно из графика, в течение двух сут имеет место интенсивное снижение концентрации, которое затем возрастает и достигает 50% от исходной через 12 сут.

Удаление образованного осадка и повторное введение аэрозоля показало, что имеет место аналогичная зависимость.

Таким образом, путем многократного повторения операций: введение аэрозоля, выдержка, удаление осадка, достигается практически полное удаление ртути из обрабатываемого помещения.

Использование: очистка жилых и производственных помещений, емкостей большого объема и шахт от паров ртути. Сущность изобретения: свежеприготовленный микродисперсный аэрозоль серы с диаметром частиц до 1 мкм вводят в очищаемую газовую среду для контактирования с ртутью. Концентрация серы в аэрозоле 0,1-3 г/м³. Предпочтительно аэрозоль создают с помощью пиротехнического генератора, при этом обеспечивают температуру аэрозоля ниже температуры самовоспламенения серы при контакте с кислородом воздуха. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Способ извлечения паров ртути из газовых сред, включающий химическое взаимодействие ртути с серой при их контакте, отличающийся тем, что серу вводят в газовую среду в виде свежеприготовленного микродисперсного аэрозоля с диаметром частиц до 1 мкм, причем концентрацию серы создают равной 0,1 3 г/м³. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что аэрозоль создают с помощью пиротехнического генератора, обеспечивающего температуру аэрозоля ниже температуры самовоспламенения серы при контакте с кислородом воздуха.