СПОСОБ ДЕМЕРКУРИЗАЦИИ ОБЪЕКТОВ, ЗАГРЯЗНЕННЫХ РТУТЬЮ "Э-2000", И СОСТАВ ДЛЯ ДЕМЕРКУРИЗАЦИИ "Э-2000+" Российский патент 2001 года по МПК C09K3/00 C22B43/00 

Изобретение относится к способам очистки объектов от ртути, в частности к демеркуризации производственных зданий, лабораторий научно-исследовательских институтов, лечебных и лечебно-профилактических учреждений, школ, дошкольных учреждений, квартир.

Демеркуризация объектов городской среды - жилых, общественных и производственных помещений, загрязненных ртутью, является актуальной проблемой экологии.

Часто причинами возникновения ртутного загрязнения являются нарушения правил выполнения работ с ртутьсодержащими приборами, правил перевозки и хранения ртути, производственные аварии, что является причинами образования очагов загрязнения воздуха жилых и общественных зданий парами ртути или испарениями Hg-содержащих приборов. В связи с этим большое значение приобретает устранение ртутных загрязнений, т.е. демеркуризация объектов городской среды, которая включает проведение механической и химической обработки объекта, удавление и переработку продуктов демеркуризации.

Одним из аспектов этой проблемы является вопрос о виде и свойствах конечных продуктов взаимодействия химических препаратов (далее условно называемых "демеркуризаторами"), используемых для демеркуризации, с парами ртути и ртутью, адсорбированной различными поверхностями. Так как эффективность демеркуризации в значительной мере определяется устойчивостью конечного продукта реакции, перспективными являются препараты, позволяющие преобразовать ртуть в сульфид ртути - наиболее устойчивое ее соединение, отвечающее природной форме ртути-киновари.

Сравнительный анализ различных демеркуризаторов, проведенный в лабораторных условиях (сравнивались препараты, в результате воздействия которых, теоретически, образуется сульфид ртути), выполненный с использованием атомно-абсорбционного, рентгеноструктурного и химического методов анализа, показал следующее, см. таблицу.

(Препарат на основе полисульфида кальция условно обозначен как "Э-2000" - по названию способа).

Как видно из таблицы, при обработке загрязненных ртутью материалов растворами сульфида натрия, основной формой ртути в продуктах демеркуризации являются растворимые в воде или неустойчивые соединения. При этом остается значительное количество свободной ртути - от 13,8 до 66,8%.

При воздействии полисульфида натрия содержание сульфида ртути составляет 22,6%, а содержание свободной ртути снижается до 2,2%.

Препарат на основе персульфата калия сравним по эффективности с полисульфидом натрия - содержание свободной ртути составляет 2,2%. Однако сульфидная форма ртути (наиболее устойчивое ее соединение) в продуктах демеркуризации отсутствует.

Несмотря на достаточно высокое содержание сульфидной формы (49,1%) в продуктах демеркуризации, образующихся при использовании тиосульфата натрия, значительное количество свободной ртути (20,5%) не позволяет считать этот препарат эффективным демеркуризатором.

В отличие от вышеизложенного воздействие препарата на основе полисульфида кальция обеспечивает преобразование ртути, главным образом, в сульфид ртути (до 820%), кроме этого, в продуктах демеркуризации присутствует предсульфидная форма, т. е. ртуть, адсорбированная сульфид-ионом, со временем преобразуется в сульфид ртути.

Из предшествующего уровня техники известен способ очистки помещений от ртути обработкой загрязненных поверхностей и мест скопления ртути водным раствором хлорного железа с последующим удалением водорастворимых соединений ртути моющими растворами (см. Пугачевич П.П. Работа со ртутью в лабораторных условиях.- М.: Химия, 1972 г., с. 305).

Известен также способ очистки помещений от ртути обработкой загрязненных поверхностей и мест скопления ртути 5%-ным водным раствором перекиси водорода с расходом 0,3...0.5 л/м² (см. А.С. СССР N 266727 М.кл. С 22 В 43/00, 1968 г.).

Однако эти способы недостаточно эффективны, т.к. не обеспечивают снижение паров ртути в воздухе помещений до предельно допустимой концентрации (ПДК = 0,0003 мг/м³).

Известен также способ демеркуризации помещений, заключающийся в последовательной обработке поверхностей растворами сульфата меди, йодида калия и тиосульфата натрия А.С.СССР N 1157103, С 22 В 43/00, 1983 г.

Недостатком указанного способа является высокая агрессивность используемых препаратов: образующийся при реакции газообразный йод токсичен и негативно воздействует на приборы и аппаратуру.

В качестве прототипа изобретения авторами выбран способ обработки загрязненных ртутью поверхностей раствором полисульфида натрия (см. Пугачевич П.П. Работа со ртутью в лабораторных условиях.- М.,1972, с.304).

Недостатком способа по прототипу является то, что обработка загрязненных ртутью поверхностей с помощью полисульфида натрия приводит к образованию сульфида ртути с последующим растворением его в избытке реагента и образованием соединения, из которого возможна регенерация ртути, т.е. демеркуризационный эффект недолговечен. Кроме того, указанный препарат не обеспечивает удаление адсорбированной ртути из микрощелей, пор и других дефектов обрабатываемой поверхности.

Технической задачей, решаемой изобретением, является повышение эффективности демеркуризации помещений при одновременном достижении долговременности (бессрочности) эффекта очистки от ртути.

Решение указанной задачи обеспечивается тем, что способ демеркуризации объектов, загрязненных ртутью - "Э-2000", включающий нанесение на поверхности, загрязненные ртутью, раствора полисульфида с последующим удалением полученных соединений ртути или их депонированием на обработанных поверхностях, согласно изобретению, сначала на поверхности наносят 10-15%- ный раствор оксиэтилированного спирта, являющегося моноалкиловым эфиром полиэтиленгликоля C_nH_2n+1O(C₂H₄O)_m, где n= 16-18; m = 21, и после экспозиции этого раствора в течение не менее 15 мин наносят 4-10%-ный раствор полисульфида кальция с экспозицией в течение не менее 8 ч.

Техническим результатом использования предложенного изобретения является осуществление преобразованияе ртути, главным образом, в сульфид ртути, что обеспечивает снижение концентрации паров ртути в воздухе помещений до ПДК (ПДК=0,0003 мг/м³).

В некоторых случаях (пролив незначительного количества ртути в больницах, бытовых помещениях, когда ртуть из градусников или разбитых люминесцентных ламп попадает на поверхность пола помещения), целесообразно иметь эффективный демеркуризационный препарат для экстренного удаления ртутного загрязнения и предотвращения ртутного заражения всего помещения.

С учетом этого авторами предложен состав для демеркуризации под условным названием "Э-2000⁺", являющийся аналогом "Э-2000".

Из предшествующего уровня техники (в части состава) известен состав для демеркуризации, включающий серосодержащее соединение, этилендиаминтетрауксусную кислоту и воду ( см. патент США N 2774736, М.кл. 252-197, 1956 г.).

Однако этот состав недостаточно эффективен, т.е. его применение не обеспечивает снижение паров ртути в воздухе помещений до предельно допустимой концентрации (ПДК = 0,0003 мг/м³).

Наиболее близким аналогом изобретения (в части состава для демеркуризации) является состав для демеркуризации объектов, зараженных ртутью, содержащий серосодержащее соединение, комплексообразователь и воду (см. А.С. СССР N 1051103, М. кл. С 09 К 3/00, 81 г.).

Однако этот состав предназначен, главным образом, для демеркуризации металлических поверхностей и не пригоден для обработки помещений.

Технической задачей, решаемой этим вариантом изобретения, является создание состава для демеркуризации, обеспечивающего эффективную очистку помещений при относительно небольших, случайных проливах ртути, например в больницах и квартирах (разрушение градусников, люминесцентных ламп и т.д.), при одновременном достижении долговременности (в пределе - бессрочности) эффекта очистки от ртути.

Решение указанной задачи обеспечивается тем, что состав "Э-2000⁺" для демеркуризации объектов, загрязненных ртутью, содержащий серосодержащее вещество, комплексообразователь и воду, согласно изобретению, он дополнительно содержит поверхностно-активное вещество - оксиэтилированный спирт, в качестве серосодержащего вещества - полисульфид кальция и в качестве комплексообразователя - диэтилентриаминопентауксусную кислоту - HCOOCH₂ N [CH₂CH₂N(CH₂ COOH)₂]₂, при следующих соотношениях компонентов, вес.%:
Полисульфид кальция - 5-9;
Оксиэтилированный спирт - 10-15;
Диэтилентриаминопентауксусная кислота (стабилизатор) - 0,2-0,5;
Вода - Остальное.

При меньшем, чем указано, содержании ингредиентов эффективность демеркуризации снижается, при большем - эффективность незначительно повышается, однако существенно возрастает стоимость состава и значительно увеличивается расход компонентов.

Техническим результатом использования предложенного изобретения является осуществление преобразование ртути на поверхности объектов, главным образом, в сульфид ртути и обеспечение за счет этого снижения концентрации паров ртути в воздухе помещений до ПДК.

Предлагаемый способ демеркуризации осуществляется следующим образом.

На загрязненную ртутью поверхность предварительно наносят раствор оксиэтилированного спирта, который смачивает поверхность и проникает во все ее дефекты (микронеровности, щели, зазоры). При этом происходит диспергирование загрязнений и стабилизация образовавшейся дисперсии, в результате чего пленка загрязнений, содержащая адсорбированную ртуть, оттесняется от поверхности. Последующее воздействие раствора полисульфида кальция приводит к преобразованию ртути в сульфид ртути - наиболее устойчивую ее форму. При этом растворения образовавшегося сульфида ртути в избытке реагента (полисульфида кальция) не происходит.

Экспериментально установлено, что минимально необходимое время для диспергирования загрязнений составляет не менее 15 мин. Время последующего воздействия раствора полисульфида кальция составляет не менее 8 часов.

Примечание^* Промышленные оксиэтилированные спирты выпускаются в России под торговой маркой "Оксанолы", в США - Brij, во Франции - Ukanil.

Результаты проверки эффективности предложенного способа в бытовых и производственных помещениях приведены в примерах 1-5.

При осуществлении демеркуризации с помощью состава "Э- 2000⁺" входящее в его состав ПАВ - оксиэтилированный спирт смачивает обрабатываемую поверхность и диспергирует ртутные загрязнения в слой раствора композиции, где ртуть вступает в реакцию с полисульфидом кальция. Комплексообразователь - диэтилентриаминопентауксусная кислота обеспечивает устойчивость демеркуризационного препарата, что повышает эффект очистки от ртути. (Указанный препарат назван авторами - "Э-2000⁺").

Таким образом, действие препарата "Э-2000⁺" аналогично совокупному действию рассмотренных выше (при описании способа) моноалкилового эфира полиэтиленгликоля и полисульфида кальция.

Результат проверки действия предложенного состава приведен в примере N 6 (часть работ по демеркуризации, приведенная в примере N 4, была проведена с использованием препарата "Э-2000⁺" в кабинетах школ N 1113; 7; 14; 50; 171; 397; 353; 518; 588; 1215).

Пример 1. На поверхность /линолеум, кафель/, загрязненную ртутью, наносят раствор оксиэтилированного спирта / моноалкиловый эфир полиэтиленгликоля C_nH_2n+1O(C₂H₄O)_m, где n = 16-18; m = 21, тщательно обрабатывая щели, дефекты поверхности. Содержание в растворе активного вещества - 10% по массе. Спустя 15 мин производят нанесение 5%-ного раствора полисульфида кальция, воздействие которого осуществляется в течение 8 ч. После этого продукты демеркуризации удаляются ветошью, смоченной водой.

Пример 2. На поверхность /цемент, бетон/, загрязненную ртутью, наносят раствор оксиэтилированного спирта /моноалкиловый эфир полиэтиленгликоля C_nH_2n+1O(С₂H₄O)_m, где n 16-18; m = 21. Содержание активного вещества - 10% по массе. Спустя 15 мин производят нанесение 10%-ного pacтвора полисульфида кальция. Продукты демеркуризации с указанных поверхностей не удаляются. Заключительной стадией демеркуризации является выполнение цементной стяжки.

Использование предлагаемого способа демеркуризации на объектах, загрязненных ртутью (школы, производственное здание, хранилище ртутьсодержащих агрегатов военного назначения), показало его высокую эффективность (см. также прилагаемые к данной заявке Акты).

Пример 3. (Производственная проверка, проведенная в помещениях хранилища войсковой части).

Производилось обезвреживание ртутьсодержащих материалов (цементная пыль, нанесенный грунт, мусор) посредством перевода ртути в устойчивые соединения, не представляющие экологической опасности.

Демеркуризация осуществлена с использованием предложенной технологии "Э-2000"; общая площадь, подвергавшаяся демеркуризации, - 3000 м².

В результате выполнения указанного выше комплекса демеркуризационных работ обеспечено снижение содержания паров ртути в воздухе до ПДК (ПДК = 0,0003 мг/м³) посредством перевода ртути, загрязнявшей материалы конструкции хранилища (штукатурка стен, цемент пола, нанесенный грунт), в наиболее устойчивое ее соединение - сульфид ртути, не представляющее экологической опасности, что свидетельствует о достаточной эффективности демеркуризационных мероприятий.

Пример 4.

В целях устранения ртутного загрязнения, выявленного в кабинетах физики и химии в школах Центрального административного округа (г. Москва) NN 19; 40; 123; 1240; 1258; 1323; 343; 1276; 643; 34:45; 232; 235; 30; 82; 1113; 7; 14; 50; 171; 397; 353; 518; 588; 1215; 1203; 414; 1278; 1652, выполнен комплекс демеркуризационных мероприятий, который включал: детальное обследование объектов на ртутную загрязненность (определение валового содержания ртути и ее форм), химическую обработку объектов, обезвреживание ртутьсодержащих материалов (засыпки подпольного пространства, цементной стяжки) посредством перевода ртути в устойчивые соединения, не представляющие экологической опасности.

Демеркуризация осуществлена с использованием предложенной технологии "Э-2000", а также с использованием препарата "Э-2000⁺".

В результате выполнения указанного выше комплекса демеркуризационных работ обеспечено приведение санитарно-экологического состояния объектов (по содержанию ртути) в соответствие установленным нормам, что свидетельствует о достаточной эффективности демеркуризационных мероприятий.

Пример 5.

В целях устранения ртутного загрязнения в помещениях заводского корпуса, перепрофилированного в административные помещения, выполнен комплекс демеркуризационных мероприятий, который включал: обследование объекта на ртутную загрязненность (определение валового содержания ртути и ее форм); химическую обработку объекта; обезвреживание ртутьсодержащих материалов (строительные отходы, мусор, цементная пыль, нанесенный грунт) посредством перевода ртути в устойчивые соединения, не представляющие экологической опасности.

Демеркуризация осуществлена с использованием предложенной технологии "Э-2000".

В результате выполнения указанного выше комплекса демеркуризационных работ обеспечено приведение санитарно-экологического состояния объекта (по содержанию ртути) в соответствие установленным нормам, что свидетельствует о достаточной эффективности демеркуризационных мероприятий.

Пример 6. На поверхность /линолеум, кафель/, загрязненную ртутью, наносят состав "Э-2000⁺", тщательно обрабатывая щели и дефекты поверхности. По истечению 8 ч продукты демеркуризации удаляются ветошью, смоченной водой.

Определение содержания паров ртути в воздухе спустя 6 мес. и 1 год после демеркуризации показало, что состояние объекта (по содержанию ртути) соответствует установленным нормам.

Таким образом, вышеприведенные примеры свидетельствуют об эффективности предложенного способа демеркуризации помещений и предложенного состава для демеркуризации.

Следует отметить, что cостав "Э-2000⁺" эффективен при оперативной ликвидации сравнительно небольших ртутных загрязнений и демеркуризация с его помощью может быть осуществлена персоналом больниц, клиник и т.д. без привлечения специалистов.

Главным преимуществом предложенного способа и состава является гарантированная бессрочность эффекта демеркуризации (за счет образования в результате демеркуризации устойчивых соединений).

Изобретение относится к способам очистки помещений от ртути, в частности к демеркуризации производственных зданий, лабораторий научно-исследовательских институтов, лечебных и лечебно-профилактических учреждений, школ, дошкольных учреждений, квартир. В способе демеркуризации помещений, включающем нанесение на поверхности, загрязненные ртутью, раствора полисульфида с последующим удалением полученных соединений ртути или их депонированием, согласно изобретению на поверхность наносят 10 - 15%-ный раствор оксиэтилированного спирта (моноалкилового эфира полиэтиленгликоля C_nH_2n+1O(C₂H₄O)m, где n = 16 - 18; m = 21) и после экспозиции в течение не менее 15 мин наносят полисульфидный раствор, в качестве которого используют 4 - 10%-ный раствор полисульфида кальция с экспозицией в течение не менее 8 ч. Состав "Э-200⁺" для демеркуризации объектов, загрязненных ртутью, содержит серосодержащее вещество, поверхностно-активное вещество, комплексообразователь и воду, при этом согласно изобретению в качестве серосодержащего вещества он содержит полисульфид кальция, в качестве ПАВ - оксиэтилированный спирт, а в качестве комплексообразователя - диэтилентриаминопентауксусную кислоту при следующем соотношении компонентов, вес.%: полисульфид кальция - 5 - 9; оксиэтилированный спирт - 10 - 15; диэтилентриаминопентауксусная кислота (стабилизатор) - 0,2 - 0,5; вода - остальное; обеспечивается снижение концентрации паров ртути в воздухе помещений до ПДК (ПДК= 0,0003 мг/м³). 2 с.п. ф-лы, 1 табл.

1. Способ демеркуризации объектов, загрязненных ртутью "Э-2000", включающий нанесение на поверхности, загрязненные ртутью, раствора полисульфида с последующим удалением полученных соединений ртути или их депонированием на обработанных поверхностях, отличающийся тем, что сначала на поверхность наносят 10-15%-ный раствор оксиэтилированного спирта и после экспозиции этого раствора в течение не менее 15 мин наносят 4-10%-ный раствор полисульфида кальция с экспозицией в течение не менее 8 ч. 2. Состав "Э-2000⁺" для демеркуризации объектов, загрязненных ртутью, содержащий серосодержащее вещество, комплексообразователь и воду, отличающийся тем, что он дополнительно содержит поверхностно-активное вещество - оксиэтилированный спирт, в качестве серосодержащего вещества - полисульфид кальция и в качестве комплексообразователя - диэтилентриаминопентауксусную кислоту НСООСН₂N[СН₂СН₂N (СН₂СООН)₂]₂ при следующих соотношениях компонентов,
вес.%:
Полисульфид кальция - 5-9
Оксиэтилированный спирт - 10-15
Диэтилентриаминопентауксусная кислота - 0,2-0,5
Вода - Остальное