СПОСОБ ДЕСТРУКЦИИ БОЕВЫХ ОТРАВЛЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ Российский патент 2000 года по МПК F42D5/04 C06D7/00 

Изобретение относится к области уничтожения химического оружия.

Известны различные способы уничтожения химического оружия. Наиболее экологически небезопасными являются захоронение и сжигание в кислородной атмосфере.

Известен способ деструкции боевых отравляющих веществ, включающий обеспечение контакта на основе озона, производимого из воздуха, и взаимодействие химических отравляющих составов с реакционной смесью с разрушением химических связей составов под действием озона и удаление конечных продуктов из реакционной камеры с использованием углеродных фильтров (US N 5430228, кл. C 06 D 7/00, 1995 г.). Однако данный способ реализуется также с участием кислорода и поэтому не является экологически безопасным. Кроме того, требуется периодическая очистка или замена угольных фильтров.

Технической задачей изобретения является повышение экологической безопасности путем осуществления деструкции без доступа кислорода и упрощение способа.

Поставленная задача решается тем, что в способе деструкции боевых отравляющих веществ, включающем обеспечение контакта отравляющих веществ с реакционной смесью и разрушение химических связей отравляющих веществ, в качестве реакционной смеси используют углеродную смесь высокой реакционной способности, а разрушение химических связей отравляющих веществ производят методом пиролиза под действием токов сверхвысоких частот (СВЧ).

При этом углеродную смесь высокой реакционной способности получают обработкой графитового порошка кислотой и дальнейшей термообработкой путем пропускания через графитовый порошок постоянного электрического тока.

Для обеспечения оптимальных условий пиролиза частота тока СВЧ 900-2500 МГц при мощности тока 50-5 кВт.

Под действием тока СВЧ происходит нагрев углеродной смеси высокой реакционной способности до температуры 2000-4000^oC, которая является достаточной для 100%-ной деструкции отравляющих веществ.

В процессе осуществления способа при контакте отравляющего вещества с реакционной смесью осуществляют нанесение отравляющего вещества на поверхность носителя, которым является углеродная смесь высокой реакционной способности. Такая смесь имеет большую удельную площадь взаимодействия с отравляющим веществом и специальную верникулированную (червякообразную) структуру.

Получение углеродной смеси высокой реакционной способности осуществляется посредством предварительной обработки графитового порошка кислотой при отношении массы графитового порошка к массе кислоты от 1:0,2 до 1:0,5 и последующего резистивного нагрева.

Оптимальный режим получения реакционной углеродной смеси обеспечивается при отношении массы графитового порошка к массе кислоты 1:0,3 и при пропускании пускового тока 90А и рабочего тока 25-35А.

Как правило, в качестве графитового порошка используют природный чешуйчатый графит.

В результате резистивного нагрева, осуществляемого в специальном реакторе, возникает множество электрических дуг между чешуйками графита и происходит мгновенный (в течение не более 0,05 с) разрыв ван-дер-ваальсовских и ковалентных связей и графит, имеющий двухмерную слоистую структуру, преобразуется в смесь гексагоналов и углеродных соединений типа C₃, C₄ и т.д. Реакционная способность такой смеси очень велика благодаря реакционной способности энергетически напряженных атомарных соединений углерода. При этом достигается более чем 1000-кратное расширение графита.

Реактор, в котором происходит резистивный нагрев смеси, состоит из корпуса, в который помещается графитовый стержень.

На торцах корпуса реактора выполнены отверстия для загрузки исходной смеси и выгрузки готового продукта. Загрузка смеси графитового порошка и кислоты производится с использованием механизма подачи, выполненного, например, в виде шнека. Механизм подачи обеспечивает беспрерывную подачу смеси в реактор. Выгрузка реакционной углеродной смеси осуществляется через пластину с отверстиями, обеспечивающими верникулированную структуру углеродной смеси.

Разрушение химических связей отравляющего вещества происходит без химической реакции на физическом уровне. Отравляющее вещество, например иприт, распределяется по поверхности углеродной смеси высокой реакционной способности на уровне молекулярного слоя. Углеродная смесь, являясь токопроводящим материалом, под действием тока СВЧ накапливает на поверхности частиц статические заряды. При достижении зарядами критических величин происходят разряды в виде микродуг, количество которых исчисляется миллионами в секунду. Таким образом, в течение нескольких минут углеродная масса совместно с отравляющим веществом, подлежащим уничтожению, разогревается до 2000^oC.

Этот разогрев можно производить до 4000^oC. Как показывают эксперименты, проведенные с использованием в качестве отравляющего вещества иприта (дихлордиэтилсульфита), уже при 2000^oC происходит полная деструкция молекул иприта на ее составляющие: молекулы хлора и серы. Нагрев свыше 4000^oC нецелесообразен, т. к. анализы показали, что в указанном диапазоне температур происходит 100%-ная деструкция отравляющего вещества.

Продукты распада легко удаляются с поверхности углеродной смеси, после чего она вновь готова к использованию.

Изобретение относится к области уничтожения химического оружия и позволяет повысить экологическую безопасность способа путем осуществления деструкции без доступа кислорода и упростить способ. Способ деструкции боевых отравляющих веществ включает обеспечение контакта отравляющих веществ с углеродной смесью высокой реакционной способности и разрушение химических связей отравляющих веществ методом пиролиза под действием токов сверхвысоких частот. 3 з.п.ф-лы.

1. Способ деструкции боевых отравляющих веществ, включающий обеспечение контакта отравляющих веществ с реакционной смесью и разрушение химических связей отравляющих веществ, отличающийся тем, что в качестве реакционной смеси используют углеродную смесь высокой реакционной способности, а разрушение химических связей отравляющих веществ производят методом пиролиза под действием токов сверхвысоких частот (СВЧ). 2. Способ деструкции боевых отравляющих веществ по п.1, отличающийся тем, что углеродную смесь высокой реакционной способности получают обработкой графитового порошка кислотой и дальнейшей термообработкой путем пропускания через графитовый порошок постоянного электрического тока. 3. Способ деструкции боевых отравляющих веществ по п.1 или 2, отличающийся тем, что частота тока СВЧ 900 - 2500 МГц при мощности тока 50 - 5 кВт. 4. Способ деструкции боевых отравляющих веществ по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что под действием тока СВЧ происходит нагрев углеродной смеси высокой реакционной способности до температуры 2000 - 4000^oC.