Исследование эффективности химических методов демеркуризации объектов городской среды

Исследование эффективности химических методов демеркуризации объектов городской среды

К.М. Тиняков, Н.В. Косорукова, В.Н. Тимошин, Г.В. Макарченко ООО НПП ЭКОТРОМ г. Москва, ООО «ЭкотромТехнология» г. Абинск

Ртуть является одним из самых распространенных и опасных токсикантов с высокой тяжестью негативного воздействия на здоровье человека и окружающую среду. Практически во всех странах она входит в «черные списки» химических веществ, подлежащих особому экологическому и гигиеническому контролю. Широким применением ртути в самых различных областях человеческой деятельности, с одной стороны, и высокой токсичностью ртути и ее соединений - с другой, обусловлена значимость ртутной проблематики в целом и вопросов очистки от ртути объектов городской среды, в частности.

Для устранения очагов ртутного загрязнения производится демеркуризация -комплекс мероприятий, включающий приборное обследование объекта, работы по демонтажу покрытий и элементов конструкции помещений (в случае необходимости), химическую обработку поверхностей, переработку ртутьсодержащих отходов. Демеркуризация является одним из направлений деятельности НПП «Экотром» -ведущего предприятия России по переработке ртутьсодержащих отходов [1]. Для проведения демеркуризационных работ предприятие располагает необходимой производственной и научной базой, имеет аккредитованную аналитическую лабораторию экологического контроля ртутных загрязнений. Демеркуризационные работы проводят специалисты соответствующей квалификации, которые осуществляют весь комплекс мероприятий по обезвреживанию объектов (обследование, определение технологии работ, приготовление патентованных препаратов и т.д.). Демеркуризационная служба предприятия оснащена транспортными средствами, имеет приборы оборудование и средства защиты, необходимые для проведения работ. Деятельность предприятия лицензирована.

Необходимой составляющей демеркуризационных работ, залогом их успеха является использование для обработки загрязненных ртутью поверхностей эффективных химических препаратов. Перечень основных средств химической демеркуризации представлен в основном руководящем документе по данному вопросу, действующему в настоящее время, - Методических рекомендациях по контролю за организацией, текущей и заключительной демеркуризацией и оценке ее эффективности. № 4545-87 [2].

Вместе с тем опыт работы показывает, что далеко не все средства, предлагаемые в указанных выше рекомендациях, позволяют снизить уровень ртутного загрязнения помещений до значений, не превышающих предельно-допустимые концентрации паров ртути в воздухе (ПДК). Кроме этого необходимо учитывать, что из-за высокого потенциала ионизации, преобразование ртути атомарной в соединения осуществляется в большинстве случаев посредством использования сильных окислителей, которые могут оказать негативное влияние на предметы интерьера помещений, приборы и аппаратуру. В связи с этим для обеспечения научно-обоснованного выбора препаратов, оптимальных с точки зрения решаемых задач, НПП «Экотром» было организовано и проведено комплексное исследование по определению эффективности используемых в настоящее время демеркуризационных препаратов и экологической корректности применяемых технологий. Рассмотрен широкий спектр средств очистки от ртути, указанных в Методических рекомендациях № 4545-87 [2], также способы демеркуризации, разработанные и запатентованные на основании практики очистки от ртути различных объектов [3,4,5,6,7].

Исследования эффективности демеркуризационных препаратов производилось при следующих условиях: площадь помещения, загрязненного парами ртути, - 15 кв.м; концен

трация паров ртути в воздухе - 0,0060 мг/куб.м,.т.е., 20 ПДК (ПДК = 0,0003 мг/куб.м), поверхность пола - цементная стяжка. Приборное обследование воздуха помещения выполнялось специалистами аналитической лаборатории экологического контроля ртутных загрязнений (Аттестат аккредитации аналитической лаборатории экологического контроля ртутных загрязнений № РОСС ЯИ. 0001.511150) атомно-абсорбционным методом. В работе использован прибор АГП- 01- 2М, измерения выполнены в режиме накопления 0,5; 1 и 5 л; пробы воздуха отбирались на уровне пола. Замеры производились через неделю после однократной обработки помещения демеркуризационным препаратом (фиксировалась эффективность метода очистки от ртути) и через 6 месяцев после окончания демеркуризации (определялась устойчивость продуктов демеркуризации и, следовательно, гарантия достигнутого результата). Результаты обследования воздуха на загрязненность воздуха помещения парами ртути приведены в таблице 1.

Таблица 1.

Результаты определения эффективности демеркуризационных препаратов

№ п/п Наименование препарата Содержание паров ртути в воздухе после демеркуризации Особенности реакции

через 1 неделю через 6 месяцев

1. Исходное состояние 20 ПДК (ПДК= 0,0003 мг/куб.м) -

2. Хлорное железо, 20% раствор (реком. 4545) 10,1 ПДК 18,0 ПДК Продукты реакции неустойчивы, выделяют ртуть. Реагенты агресивны

3. Перманганат калия, 0,2%-ный раствор+ соляная кислота (реком. 4545) 13,4 ПДК 19,0 ПДК Продукты реакции неустойчивы, выделяют ртуть

4. Тиосульфат натрия, 10%-ный раствор + соляная кислота (реком. 4545) 8,4 ПДК 8,0 ПДК Выделяются едкие газообразные кислородные соединения серы

5. Персульфат калия, 10% -ный раствор + тиомочивина, 5%-ный раствор (авт. свидетельсво) 2,4 ПДК 2,1 ПДК Выделение газообразных продуктов отсутствует. Препарат не вызывает коррозии металла

6. Полесульфид натрия, 30%-раствор (реком. № 4545) 1,8 ПДК 1,7 ПДК Выделение газообразных продуктов отсутствует рН=12

7. Иодид калия,10%-ный раствор + сульфат меди 15%-ный раствор (патент) менее ПДК менее ПДК Выделяется газообразный йод. Образование цветных солей обозначает очаги ртутного загрязнения

8. «Э-2000» (патент) менее ПДК менее ПДК Выделение газообразных продуктов отсутствует. рН=12

Установлено, что большинству применяемых в настоящее время средств химической демеркуризации свойственны существенные недостатки. Многие из них

отличаются неполным преобразованием ртути. Так, обработка помещения растворами хлорного железа и перманганата калия (п.п.2,3, таблица 1) снижает содержание паров ртути в воздухе с 20 ПДК до 18 - 13. Кроме этого с течением времени продукты. демеркуризации разлагаются с выделением в воздух атомарной ртути, т.е., гарантия обезвреживания отсутствует. Наиболее эффективными средствами очистки от ртути, как показало исследование, являются препараты на основе йодида калия (п. 7, таблица 1) и «Э-2000» (п.8, таблица 1), которые позволяют снизить уровень ртутного загрязнения помещения до значений, не превышающих ПДК (ПДК = 0,0003 мг/куб.м). Вместе с тем средства демеркуризации на основе йодида калия (п.7, таблица 1) отличаются высокой агрессивностью: реагенты оказывают негативное воздействие на различные поверхности, приборы и аппаратуру, являются высокотоксичными; работа с указанными реагентами требует специальных средств защиты. Этот метод весьма эффективен для обезвреживания объектов, на которых предполагается перепрофилирование: заводы, ангары и т.д. Вместе с тем указанный способ демеркуризации не целесообразно использовать для очистки от ртути учреждений здравоохранения, жилых помещений и др.

Следует отметить, что демеркуризационный препарат на основе персульфата калия (п.5, таблица 1), не обеспечивающий снижение уровня ртутного загрязнения до установленных норм при использовании его на цементной стяжке, т.е., при наличии микронеровностей и пор, позволяет успешно осуществлять демеркуризацию гладких поверхностей (металлические конструкции и т.д.), для обезвреживания которых это средств было разработано [3].

Наряду со степенью преобразования ртути в ее соединения (необходимо снизить содержание паров ртути в воздухе помещений до уровня ПДК), важным показателем эффективности демеркуризационного препарата является устойчивость продуктов демеркуризации, которая гарантирует, практически, бессрочность достигнутого эффекта. Соединением ртути, отвечающим указанному критерию, является сульфид ртути; именно в сульфидной форме ртуть присутствует в природе.

Идентификации форм ртути, образующихся в процессе демеркуризации, осуществлялась посредством моделирования с использованием в качестве загрязненного ртутью материала люминофора люминесцентных ламп, обработанного теми же препаратами, которыми производилась очистка помещения. Анализ продуктов демеркуризации осуществлялся методом атомной абсорбции с последующим детектированием образовавшейся атомарной ртути на анализаторе ИМГРЭ-900 [8] и химическим методом. Определение процентного содержания термоформ выполнялось в интервалах 70-140 С (температура максимального выхода атомарной ртути) и 240 - 340 С (температура, отвечающая сульфиду ртути). Результаты термического анализа приведены в таблице 2.

Таблица 2.

Влияние демеркуризатора на соотношение форм ртути в продуктах реакции

Наименование препарата, использованного при демеркуризации Содержание форм ртути в продуктах реакции, %

Интервал температур, ° С

менее 140

Люминофор исходный (необработанный) 87,4-89,6 1,1-1,3

Сернистый натрий, 20%-ный раствор 13,9-14,2 4,8-5,1

30%-ный раствор полисульфида натрия 2,2-2,5 22,6-23,2

«Э-2000» 0,3-0,4 85,8-87,6

Результаты термического исследования (таблица 2), подтвержденные данными химического анализа, показывают, что из исследованных препаратов наиболее эффективным средством является препарат «Э-2000», содержащий полисульфид кальция, комплексные соединения и поверхностно активные вещества. Применение этого средства демеркуризации позволяет устранить ртутное загрязнение воздуха помещений, преобразуя ртуть в сульфидную форму - наиболее устойчивое соединение этого элемента.

Использование препарата «Э-2000» показало высокую эффективность этого средства при проведении демеркуризации объектов, спектр которых весьма разнообразен и включает помещения различного назначения - научно-исследовательские институты, конструкторские бюро, предприятия энергетики, лечебно-профилактические, образовательные, административные учреждения, жилые квартиры.

Многолетний опыт работы научно-производственного предприятия «Экотром» показывает, что разработка и применение новых демеркуризационных технологий и препаратов позволяют осуществлять практически полную, с бессрочной гарантией очистку от ртути объектов городской среды с ртутным загрязнением различной степени сложности.

Список литературы

1. Макарченко Г.В., Яковлев С.И., Тимошин В.Н., Косорукова Н.В. «Экотром» -обеспечение ртутной безопасности Московского региона // Сборник тезисов докладов 5 -го

Международного конгресса по управлению отходами и природоохранными технологиями. ВейстТэк 2007 Москва, М., 2007, С. 242

2. Методические рекомендации по контролю за организацией текущей и заключительной демеркуризацией и оценке ее эффективности. № 4545-87.

3. Косорукова Н.В. Влияние ртути на усталостную долговечность и коррозионную стойкость конструкции самолетов из алюминиевых сплавов: Автореферат дис.. ..канд. техн. наук. - Киев 1983.

4. Макарченко Г.В., Косорукова Н.В Патент РФ № 2175664. Способ демеркуризации объектов, загрязненных ртутью «Э-2000», и состав для демеркуризации «Э-2000».

5. Косорукова Н.В., Потехин Д.С. Патент № 2240337. Состав для демеркуризации

6. Макарченко Г.В., Косорукова Н.В. Новое средство для устранения ртутных загрязнений // Экология промышленности России, № 1, 2003. С. 44-46

7. Никитин С.В. Патент ПФ № 2081198. Способ очистки помещений от ртути

8. Макарченко Г.В., Косорукова Н.В., Волох А.А. Демеркуризация объектов городской среды // Эколого-геохимические проблемы ртути. Сборник научных статей. М., ИМГРЭ, 2000, С. 153-161