СПОСОБ ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ ГРУНТА, ЗАГРЯЗНЕННОГО АДАМСИТОМ И ПРОДУКТАМИ ЕГО ТРАНСФОРМАЦИИ Российский патент 2002 года по МПК B09C1/08 

Изобретение относится к области обезвреживания химических отравляющих веществ, а именно к разработке способа обезвреживания грунтов, загрязненных адамситом и продуктами его трансформации.

Известен способ обезвреживания грунта, загрязненного адамситом, сущность которого заключается в экстракции адамсита из грунта органическими растворителями [1]. Этот способ имеет ряд существенных недостатков:
значительную стоимость и пожароопасность процесса;
не позволяет достичь требуемых уровней обезвреживания.

Техническая задача данного изобретения - разработка способа обезвреживания грунтов, загрязненных адамситом и продуктами его трансформации, позволяющего значительно снизить расход органического растворителя, повысить безопасность процесса, достичь высоких степеней очистки.

Предлагаемый способ включает обработку зараженного грунта в эмульсии органического растворителя в щелочном растворе при одновременной ультразвуковой обработке и барботировании воздуха. После окончания барботирования и отстаивания на границе раздела фаз выделяется масса, состоящая в основном из бис-(9,10-дигидрофенарсазин)оксида. Массу отделяют, затем операцию повторяют до достижения остаточного содержания бис-(9,10-дигидрофенарсазин)оксида 50-85 мг/кг. Оставшуюся суспензию грунта в растворе аммиака обрабатывают перекисью водорода при одновременной ультразвуковой обработке до полной трансформации бис-(9,10-дигидрофенарсазин)оксида в растворимую соль 9,10-дигидрофенарсазиновой кислоты. Очищенный грунт отделяют фильтрованием от водного раствора образовавшейся аммонийной соли 9,10-дигидрофенарсазиновой кислоты. Предлагаемый способ обеспечивает очистку грунта от соединений дигидрофенарсазинового ряда до содержания последних в грунте не выше 10^-4 мг/кг.

Предложенный способ обезвреживания обладает следующими достоинствами:
практически полностью извлекаются адамсит и продукты его трансформации;
предложенный способ отличается простотой, дешевизной, доступностью реагентов и малым их расходом.

На первом этапе проводят очистку грунта физико-химическим методом от адамсита и органических продуктов его трансформации. В режиме сонолиза (ультразвуковой обработки) через суспензию грунта в системе "изобутиловый спирт - разбавленный раствор аммиака" барботируют воздух. Подачу воздуха производят с удельной нагрузкой 6,6 - 33•10^-3 м³/м²•с. Уменьшение подачи ниже 6,6•10^-3 м³/м²•с не позволяет полностью суспендировать грунт в системе. Увеличение подачи выше 33•10^-3 м³/м²•с приводит к вспениванию и заметному уносу части массы из реактора. В процессе обработки раствором аммиака адамсит полностью переходит в бис-(9,10-дигидрофенарсазин)оксид, который затем частично растворяется в изобутиловом спирте, а большей частью сосредотачивается в виде суспензии на границе органической и водной фазы. Изобутиловый спирт выбран из-за способности подавлять пенообразование, малой токсичности и относительно низкой пожароопасности.

Соотношение водного раствора аммиака и изобутилового спирта 1:0,3 позволяет наиболее эффективно отделять бис-(9,10-дигидрофенарсазин)оксид методом флотации. Увеличение соотношения ведет к излишнему расходу спирта.

На фиг. 1 приведена зависимость остаточного содержания бис-(9,10-дигидрофенарсазин)оксида в грунте после обработки от соотношения "изобутанол - вода".

Соотношение (по весу) "эмульсия - грунт" менее 2,6:1 брать нецелесообразно, т.к. суспензия получается очень густой, что резко ухудшает условия барботирования.

Увеличение концентрации аммиака в воде выше 5% не дает заметного увеличения эффекта извлечения, к тому же заметно увеличивается вспенивание раствора. Уменьшение концентрации аммиака в воде ниже 0,5% ведет к заметному снижению эффекта извлечения.

Кинетические характеристики процесса флотационно-химической обработки зараженного грунта приведены на фиг 2. Минимальное время обработки - 37-40 минут.

Достаточно эффективной является даже двукратная флотационно-химическая обработка зараженного грунта. При этом степень извлечения адамсита достигает 95 - 98%.

Например, двукратная обработка грунта предлагаемым способом снижает концентрацию бис-(9,10-дигидрофенарсазин)оксида от 7600 до 85 мг/кг, см. фиг.3.

Процесс проведен нами при использовании УЗ ванны с ультразвуком частоты 35 кГц.

Остаточные количества бис-(9,10-дигидрофенарсазин)оксида удаляют из грунта путем их окисления до 9,10-дигидрофенарсазиновой кислоты и экстрагируют последнюю щелочными растворами.

В водном растворе низкая растворимость образующейся кислоты затрудняет достижение требуемой степени конверсии. При концентрации ниже 85-90 мг/кг (в зависимости от свойств грунта) связь адамсита с грунтом становится достаточно прочной и не всегда удается отделить адамсита физико-химическим методом, поэтому остаточные количества удаляют следующим образом.

Окисление в щелочной среде позволяет получать удовлетворительно растворимую в воде соль дигидрофенарсазиновой кислоты, достаточно эффективно экстрагируемую из почвы водой.

Установлено, что независимо от концентраций суспензии адамсита, аммиака и перекиси водорода полное растворение достигается за 40-55 минут. Это свидетельствует о том, что процесс лимитируется преимущественно условиями массообмена на границе раздела фаз "жидкость - твердое тело".

Проверка предложенного метода очистки на реальном образце грунта из могильника с концентрацией 7600 мг/кг окислением его 1-3% перекисью водорода в 0,5, 1,2 и 5% аммиачном растворе в течение 1 часа и последующей отмывкой почвы минимальными порциями воды до нейтральной реакции показала, что остаточное содержание бис-(9,10-дигидрофенарсазин)оксида находится на уровне 10^-4 мг/кг.

Пример.

1. Флотационная очистка в режиме сонолиза.

В реактор загружают 100 г зараженного грунта с исходным содержанием адамсита 7600 мг/кг, 60 г изобутилового спирта, 200 г 2% водного аммиака. Примерно 25 г изобутилового спирта растворяется в водном слое, остальное количество образует отделяющуюся фазу. В процессе ультразвуковой (35 кГц) обработки реакционной массы через барботер подают воздух со скоростью 3•10^-2 м³/м²•с в течение 45 минут.

На границе раздела фаз "спирт - водный раствор аммиака" сосредотачивается масса мышьяксодержащего продукта. Данную массу вместе с изобутиловым спиртом удаляют. Анализ грунта показал, что содержание адамсита в нем снизилось до 1800 мг/кг. Добавляют в реакционную массу 35 г изобутилового спирта. Процесс обработки повторяют. Получают реакционную массу, состоящую из водного аммиака и грунта с остаточной зараженностью 85 мг/кг.

2. Химическая очистка в режиме сонолиза.

После отделения адамсита и продуктов его трансформации в виде твердой фазы и раствора в органической фазе в реактор загружается 25 мл 33% перекиси водорода. Окисление остатков соединений дигидрофенарсазинового ряда в 9,10-дигидрофенарсазиновую кислоту и дальнейшее превращение ее в аммонийную соль проводят при ультразвуковой обработке (35 кГц) реакционной массы в течение 55 минут. Далее от твердой фазы отфильтровывают раствор аммонийной соли дигидрофенарсазиновой кислоты, обработанный грунт промывают 100 мл воды и высушивают. Остаточное содержание соединений дигидрофенарсазинового ряда в очищенном грунте - на уровне 10^-4 мг/кг.

Источники информации
1. Гормай В. В. и др. Проблема уничтожения и утилизации адамсита. ЖРХО им. Д.И.Менделеева, 2, 1994, с.39-42.

Изобретение относится к области обезвреживания химических отравляющих веществ, а именно к разработке способа обезвреживания грунтов, загрязненных адамситом и продуктами его трансформации. Через зараженный грунт в эмульсии органического растворителя в щелочном растворе барботируют воздух при одновременной ультразвуковой обработке. Операцию повторяют до достижения остаточного содержания бис-(9,10-дигидрофенарсазин)оксида в грунте 50-85 мг/кг. Затем органический растворитель удаляют и обрабатывают взвесь окислителем до полной трансформации бис-(9,10-дигидрофенарсазин)оксида в растворимую соль 9,10-дигидрофенарсазиновой кислоты, а очищенный грунт отделяют фильтрованием от водного раствора образовавшейся аммонийной соли 9,10-дигидрофенарсазиновой кислоты. Технический эффект - снижение расхода органического растворителя, повышение безопасности процесса, достижение высоких степеней очистки. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ обезвреживания грунта, загрязненного адамситом и продуктами его трансформации, включающий обработку химическими реагентами, отличающийся тем, что через зараженный грунт в эмульсии органического растворителя в водном растворе щелочи барботируют воздух при одновременной ультразвуковой обработке, отделяющуюся на границе раздела фаз массу удаляют, операцию повторяют до достижения остаточного содержания бис-(9,10-дигидрофенарсазин)оксида в грунте 50-85 мг/кг, затем органический растворитель удаляют и обрабатывают взвесь окислителем до полной трансформации бис-(9,10-дигидрофенарсазин)оксида в растворимую соль 9,10-дигидрофенарсазиновой кислоты, очищенный грунт отделяют фильтрованием от водного раствора образовавшейся аммонийной соли 9,10-дигидрофенарсазиновой кислоты. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что барботирование воздуха с удельным расходом 6,6 - 33•10^-3 м³/м²•с осуществляют в эмульсии 0,5-5% водного раствора аммиака и изобутилового спирта, взятых в соотношении 1 : 0,3, при соотношении эмульсия : грунт - не менее 2,6 : 1 и ультразвуковом воздействии 35 кГц, а в качестве окислителя используют перекись водорода.