СПОСОБ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ, ЗАРАЖЕННОЙ ОСТАТКАМИ ТОКСИЧНЫХ ВЕЩЕСТВ В ВИДЕ СОЕДИНЕНИЙ МЫШЬЯКА Российский патент 2007 года по МПК G21F9/32 

Описание патента на изобретение RU2308104C1

Изобретение относится к технологиям обеззараживания почв, содержащих остатки токсичных веществ в виде соединений мышьяка.

Известен химический способ удаления мышьяка из грунта [1], состоящий в контактировании загрязненного грунта с водным раствором карбоната в течение времени, необходимого для выщелачивания мышьяка в водный раствор, выделении мышьяка из водного раствора, возврате грунта в среду. Недостатком такого способа является выемка грунта, необходимость пылеподавления, специальная обработка (дегазация) средств транспортировки и обслуживающего его персонала.

Перспективными считаются методы экстракции и фиксирование зараженного грунта с использованием цемента или асфальта. Однако для реализации экстракции требуется дорогостоящее оборудование, а в случае иммобилизации не исключается вероятность эмиссии мышьяка в окружающую среду за счет физического старения фиксирующего материала. Следует отметить также, что экстракция связана с выемкой грунта.

Способом, позволяющим фиксировать соединения мышьяка непосредственно в почве, является остекловывание [2]. К молибденовым электродам, установленным в почве, подводится электроэнергия. За счет протекания тока на требуемом участке почвы развивается температура 2000°С. Органические примеси мигрируют к поверхности, где улавливаются системами очистки. Неорганические примеси фиксируются в расплаве. Этот процесс требует больших энергозатрат, что приводит к его высокой себестоимости. Остеклованная почва мало привлекательна с точки зрения экологии.

Известен способ обработки почвы сверхвысокочастотной энергией с целью уничтожения в ней семян сорных растений, а также насекомых вредителей и их личинок [3]. Этим способом нельзя нагреть почву на глубину 30-35 см до температуры возгонки соединений мышьяка, так как применяемое микроволновое излучение с частотой 2450 МГц полностью затухает на глубине 10-15 см и действие его основано на разности диэлектрических проницаемостей почвы, с одной стороны, семян и насекомых - с другой.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ разложения мышьякорганических соединений с использованием микроволновой печи [4]. Реализуется экспрессный метод полного разложения различных мышьякорганических соединений в биологических системах.

Основными недостатками прототипа являются:

1. Необходимость выемки почвы и транспортировки к месту обработки (печи), необходимость систем загрузки в печь и обратного извлечения.

2. Большой объем камеры, в котором невозможно получить равномерное распределение электромагнитного поля и, соответственно, равномерный нагрев загружаемой массы почвы.

3. Необходимость перемешивания почвы в печи (камере).

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в нагреве почвы СВЧ-полями до температуры возгонки соединений мышьяка без выемки почвы.

В способе обработки почвы, зараженной остатками токсичных веществ в виде соединений мышьяка, путем нагрева почвы СВЧ-энергией отличие в том, что нагрев почвы производят до температуры 300-350°С в течении 3-5 минут на глубину 30-35 см при площади обрабатываемой поверхности 100 см × 50 см, частота микроволнового излучения при этом равна 915 МГц.

Влажная почва имеет большую мнимую составляющую диэлектрической проницаемости. После высыхания почвы эта составляющая значительно уменьшается, но никогда не становится равной нулю, так что всегда имеются ненулевые потери и происходит поглощение СВЧ-энергии с выделением тепла.

Предлагаемый способ реализуется следующим образом. На передвигающемся устройстве монтируют СВЧ-генераторы и рупорные облучатели, передающие СВЧ-энергию в почву на частоте 915 МГц при малом уровне отражений от поверхности почвы, поэтому облучение проводят под углом 60-80°. Разработаны и опробованы рупорные антенны и металлические сетки в виде цепочек с целью локализации СВЧ-излучения на обрабатываемой поверхности почвы. Уровень плотности потока СВЧ-энергии, излучаемой за пределы установленной площади почвы, проверялся по методике, утвержденной Минздравом СССР №2666-83 от 16.02.83 г., и составлял не более 10 мкВт/см2. По ходу движения устройства, на котором смонтированы СВЧ-генераторы и источники питания, расположен бункер-накопитель для улавливания и осаждения паров соединений мышьяка. С целью защиты персонала от излучения предусматривается возможность дистанционного управления устройством.

Проверка описываемого способа в лабораторных условиях проводилась с использованием эффекта мышьякового «зеркала». С этой целью в кварцевую трубку диаметром 25 мм и длиной 80 мм помещалась почва, зараженная соединениями мышьяка, после чего трубка герметично закрывалась. Объем, занимаемый почвой, составляет 40 см3. Трубка располагалась перед открытым концом волновода перпендикулярно его широкой стенке. Образец почвы находился напротив излучателя. В качестве СВЧ-генератора использовался магнетрон мощностью 3 кВт, работающий на частоте 915 МГц. Верхний конец трубки охлаждался воздухом. После включения магнетрона на 5-8 минут в верхнем конце трубки на поверхности стекла образуется налет соединений мышьяка, свидетельствующий о прохождении процесса возгонки. Химический состав налета исследовался известными способами [5].

Источники информации

1. Патент США 5290528, МКИ С01G 28/00.

2. Российский химический журнал, 1994 г., т.38, №2, с.39-42.

3. Математическая модель СВЧ-нагрева почвы с учетом испарения влаги. Рудобашта С.П. и др. Журнал «Электронная обработка материалов». 1991 г., №3, с.60.

4. Appl. Organometal chem. 1992, 6, №2, p.161.

5. Некрасов Б.В. «Курс общей химии», Госхимиздат, Москва, 1962 г.

Похожие патенты RU2308104C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ ЗАГРЯЗНИТЕЛЕЙ ПОЧВ 2010
  • Винокуров Владимир Арнольдович
  • Гущин Павел Александрович
  • Иванов Евгений Владимирович
  • Арапов Кирилл Александрович
  • Кожевников Дмитрий Алексеевич
RU2457910C2
Способ обеззараживания торфа для получения тепличных субстратов для выращивания посадочного материала, полученного методом in vitro 2022
  • Майоров Никита Дмитриевич
  • Мухортов Дмитрий Иванович
  • Окач Мария Александровна
RU2799420C1
КОМБИНИРОВАННЫЙ СПОСОБ СНИЖЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ ГРУНТА ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ ДОРОГ 2006
  • Чекрыгина Инесса Михайловна
  • Еремин Анатолий Дмитриевич
  • Носовец Александр Федорович
RU2318090C2
ИЗЛУЧАТЕЛЬ 1994
  • Червяков Георгий Георгиевич
  • Дыгай Александр Иванович
RU2089022C1
СПОСОБ СВЧ-ДЕЗИНСЕКЦИИ МАТЕРИАЛОВ И/ИЛИ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ШЕРСТИ 2011
  • Левитина Елена Евгеньевна
  • Мамонтов Александр Владимирович
  • Нефедов Владимир Николаевич
  • Потапова Татьяна Александровна
RU2477147C1
СВЧ-УСТАНОВКА ДЛЯ МОДИФИКАЦИИ ПОЛИМЕРНЫХ ПОКРЫТИЙ ВНУТРЕННИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ТРУБ 2019
  • Баранов Никита Александрович
  • Юдин Павел Евгеньевич
  • Максимук Андрей Викторович
  • Тараторин Алексей Николаевич
  • Желдак Максим Владимирович
  • Князева Жанна Валерьевна
  • Петров Сергей Степанович
RU2710776C1
СВЧ-УСТАНОВКА ДЛЯ ОБРАБОТКИ НЕФТЕВОДЯНЫХ ЭМУЛЬСИЙ 2010
  • Ляшенко Александр Викторович
  • Бакшутов Вячеслав Степанович
  • Сироткин Олег Леонидович
  • Перовский Эдуард Вячеславович
  • Максименко Борис Николаевич
  • Андрианов Николай Трофимович
RU2439128C1
СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ МИН В ПОЧВЕ 1997
  • Морозов О.А.
  • Воскобойник М.Ф.
RU2122224C1
СПОСОБ ОБРАБОТКИ И ВОССТАНОВЛЕНИЯ РАБОЧИХ СВОЙСТВ ШВОВ ЖЕСТКИХ АЭРОДРОМНЫХ И ДОРОЖНЫХ ПОКРЫТИЙ 2021
  • Недонсков Александр Борисович
  • Внуков Алексей Николаевич
  • Дорняк Ольга Роальдовна
  • Санникова Светлана Михайловна
  • Макогон Валерий Константинович
RU2783131C1
КОНТАКТНЫЙ МИКРОВОЛНОВЫЙ АППЛИКАТОР 2011
  • Комаров Вячеслав Вячеславович
  • Новрузов Илья Игоревич
RU2466758C1

Реферат патента 2007 года СПОСОБ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ, ЗАРАЖЕННОЙ ОСТАТКАМИ ТОКСИЧНЫХ ВЕЩЕСТВ В ВИДЕ СОЕДИНЕНИЙ МЫШЬЯКА

Изобретение относится к технологиям обеззараживания почв, содержащих остатки токсичных веществ, в частности в виде соединений мышьяка. Почву нагревают СВЧ-энергией до температуры 300-350°С в течение 3-5 минут на глубину 30-35 см при площади обрабатываемой поверхности 100 см × 50 см. Частота микроволнового излучения при этом равна 915 МГц. Изобретение позволяет нагревать почву СВЧ-полями до температуры возгонки соединений мышьяка без выемки почвы.

Формула изобретения RU 2 308 104 C1

Способ обработки почв, зараженных остатками токсичных веществ в виде соединений мышьяка путем нагрева почвы СВЧ-энергией, отличающийся тем, что нагрев почвы производят до температуры 300-350°С в течение 3-5 мин на глубину 30-35 см при площади обрабатываемой поверхности 100 см × 50 см, частота микроволнового излучения при этом равна 915 МГц.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2007 года RU2308104C1

APPLIED ORGANOMETALIC CHEMISTRY, 1992, 6/2, р.161-171
СПОСОБ ОЧИСТКИ ЗАГРЯЗНЕННЫХ ПОЧВ, СОДЕРЖАЩИХ ВРЕДНЫЕ ВЕЩЕСТВА 1995
  • Абель Альберт Е.
RU2151435C1
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ РАДИОАКТИВНЫХ ГРУНТОВ, СОДЕРЖАЩИХ ОРГАНИЧЕСКИЕ КОМПОНЕНТЫ 1996
  • Баринов А.С.
  • Дмитриев С.А.
  • Лифанов Ф.А.
  • Варлаков А.П.
  • Карлин С.В.
  • Флит В.Ю.
RU2106705C1
US 5290528 А, 01.03.1994.

RU 2 308 104 C1

Авторы

Ляшенко Александр Викторович

Хохлов Роман Владимирович

Бакшутов Вячеслав Степанович

Кочергин Александр Иванович

Перовский Эдуард Вячеславович

Сироткин Олег Леонидович

Даты

2007-10-10Публикация

2006-05-19Подача