CC BY
101
УДК 574/577
ДЕЗАКТИВАЦИЯ (ИММОБИЛИЗАЦИЯ) РТУТИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СЕРОСОДЕРЖАЩИх СОЕДИНЕНИЙ
© Ю.А. Сангалов,
доктор химических наук, член-корреспондент АН РБ, Институт нефтехимпереработки РБ, ул. Инициативная, 12, 450065, г. Уфа, Российская Федерация, эл. почта: sangau@mail.ru
© С.Г. Карчевский,
начальник департамента,
Институт нефтехимпереработки РБ,
ул. Инициативная, 12,
450065, г. Уфа, Российская Федерация,
эл. почта: st_karchevsky@mail.ru
© Е.И. Бахонина,
кандидат технических наук, старший научный сотрудник, Институт нефтехимпереработки РБ, ул. Инициативная, 12, 450065, г. Уфа, Российская Федерация, эл. почта: sangau@mail.ru
© В.И. Ионов,
кандидат физико-математических наук, первый заместитель директора, Институт нефтехимпереработки РБ, ул. Инициативная, 12, 450065, г. Уфа, Российская Федерация, эл. почта: inhp@inhp.ru
Среди промышленных токсикантов важное место занимают ртуть и ее соединения. Несмотря на ограничительные меры ее промышленного использования, ртуть постоянно находится в поле зрения экологов. Исторически для дезактивации ртути применяют элементную серу, т.к. они легко реагируют на холоде. Ранее использовавшиеся формы серы, например, порошки и дусты нельзя отнести к оптимальным, поэтому сегодня предпочитают мономерные и полимерные полисульфиды, которые позволяют проводить дезактивацию почв, очистку жидких углеводородных сред (конденсатов) и сточных вод, компаундирование твердых смесей и долговременное хранение (депонирование). Во всех случаях показана эффективная трансформация ртути в безопасный сульфид (киноварь).
Эффективность и спектр действия мономерных и полимерных полисульфидов могут быть повышены за счет дополнительного использования высокодисперсных органических полимеров (этилен-винилацетат, бутадиен-акрилонитрил), эмульгирующих соединений (гидроксиэтилцеллюлоза, алкоксиамин) и других добавок.
Описан оригинальный метод обеззараживания больших площадей земли с низкой концентрацией ртути с помощью специальных серных стержней. С целью долговременного захоронения больших количеств ртути использован прием иммобилизации (инкапсулирования) с помощью серополимерного цемента, обеспечивающего получение безопасных твердых композиций.
Сначала Нд-содержащий материал смешивают с модифицированной серой и наполнителем. После перемешивания добавляют избыток модифицированной серы, смесь нагревают до состояния расплава с последущим охлаждением в формах. Максимальное количество инкапсулированной Нд в твердой матрице составляет 33%, а степень связывания Нд в форме сульфида - 99,7%. Прогнозируемая стабильность систем из связанной Нд и серных матриц оценивается в 300 лет.
Продукт дезактивации - HgS может рассматриваться как сырьевой источник для рециклинга элементной ртути.
Ключевые слова: ртуть, дезактивация ртути, сульфид ртути, элементная сера, полисульфиды, углеводородные конденсаты, сточные воды, серные стержни, серный цемент, се-рополимерные компаунды, иммобилизация ртути, долговременное хранение
© Yu.A. Sangalov1, S.G. Karchevsky2, E.I. Bakhonina3, v.I. Ionov4
inactivation (immobilization) of mercury using
SULFUR-CONTAINING COMPOUNDS
Mercury and its compounds occupy a marked place among toxic industrial chemicals. Despite the limitations on its industrial use, mercury always attracts attention of ecologists. Traditionally, mercury is inactivated by elemental sulfur since they react readily with each other in the cold. Previously used forms of sulfur (e.g. powders and dusts) cannot be considered optimal. For this reason, monomeric and polymeric polysulfides are preferred today. They enable inactivation in soil, purification of liquid hydrocarbons (condensates) and wastewaters, compounding of solid mixtures and long-term storage (depositing). In all cases, mercury is effectively transformed into harmless sulfide (cinnabar).
The effectiveness and the action spectrum of monomeric and polymeric polysulfides can be additionally increased by using highly dispersed organic polymers (ethylene-vinyl acetate, butadiene-acrylonitrile), emulsifying agents (hydroethyl cellulose, alkoxyamine) and other compounds.
An original method is described that enables the inactivation over large areas of land with low-level mercury using special sulfur rods. For
1'2'34 Institute of Petroleum Refining and Petrochemistry
of the Republic of Bashkortostan, 12, ulitsa Initsiativnaya, 450065, Ufa, Russian Federation, e-mail: inhp@inhp.ru, sangau@mail.ru
ВЕСТНИК АКАДЕМИИ НАУК РБ/
/ 2015, том 20, № 4 (80) llllllllllllllllllllllllllllllllllllllllНПНННшШ
permanent burial of considerable amounts of mercury, a method of immobilization (encapsulation) was developed using sulfur polymer cement.
At first, the Hg-containing material is mixed with modified sulfur and filler. Then modified sulfur excess is added to the mixture. The mixture is heated up to the melting point with further gradual cooling in moulds. The maximum amount of encapsulated Hg in a solid matrix equals 33%, and the degree of binding of Hg to HgS is 99.7%. The predicted stability of the systems consisting of bound Hg and the solid sulfur matrix is assumed to be 300 years.
The product of inactivation (HgS) can be considered as a raw source for recycling elemental mercury.
Key words: mercury, inactivation of the mercury, mercury sulfide, elemental sulfur, polysulfides, hydrocarbon condensate, wastewater, sulfur rods, sulfur cement, sulfur polymeric composites, immobilization of mercury, long-term storage
Сегодня, в связи с неослабевающим экологическим давлением химической промышленности, все большее внимание уделяется ограничению использования опасных для человека веществ и совершенствованию технологических процессов, в которых они применяются. Это в полной мере относится к тяжелым металлам, в частности, ртути и ее соединениям.
Исторически ртуть нашла широкое применение для изготовления катодов в процессах амальгамирования и электрохимического получения едких щелочей и хлора, газоразрядных источников света — люминесцентных и ртутных ламп и т.д. [1]. С другой стороны, ртуть и некоторые ее соединения принадлежат к опаснейшим токсинам, способным аккумулироваться в пищевых цепях. Заметное давление паров жидкой ртути (0,001 мм рт.ст при нормальной температуре) приводит к хроническому отравлению людей в помещениях, где она постоянно находится в соприкосновении с воздухом. Максимально допустимое содержание ртути в воздухе промышленных предприятий составляет 0,01 мг/м3, а в воде — вдвое меньше.
По этой причине мировое промышленное потребление ртути имеет тенденцию к уменьшению: с 2 500 т в 1975 г. до 1 000 т в 1990 г. [1; 2]. Между тем, проблема присутствия ртути в сточных водах многих стран Европы, не говоря о странах других континентов, представляет актуальную проблему ввиду заметного объема этих вод. Например, в Швеции ежегодно производится 800 т вод с содержанием ртути до 1% и 280 т — с содержанием более 1% (данные 2002 г.) [3]. Много антропо-
генной ртути образуется за счет сжигания различных топлив.
Главная задача на современном этапе состоит в ужесточении методов контроля и совершенствовании технологических процессов с участием ртути, обеспечивающих минимальное попадание ее в воздух и воду. Путь ее решения — разработка надежных методов связывания ртути, направленных не только на решение проблемы экологической безопасности, но и на потенциальное использование иммобилизованных «запасов» для рециклинга. Имея в виду разнообразие объектов, загрязненных ртутью, указанный путь включает применение чисто механических операций по сбору ртуть-содержащих отходов, их концентрирование и долговременное хранение на специализированных полигонах, но предпочитает физико-химическое инкапсулирование ее.
Человеческая практика еще в древние и средние века широко имела дело как с ртутью, так и с серой. Их природные и антропогенные циклы пересекаются. Свидетельством этого служит тот факт, что сульфиды являются наиболее распространенной формой существования ртути. Это не является неожиданным, т.к. сера даже на холоде легко реагирует со многими элементами, а с ртутью образует киноварь, которая существует в двух формах: стабильной a-HgS (гексагональная, красная) и метастабильной в-Hg (кубическая, черная).
Почему привлекает внимание именно HgS? Обратимся к данным по растворимости, приведенным в табл. 1 [4].
Как видно, сульфид ртути и ее обычных рудных спутников имеют низкую раствори-
Л
ВЕСТНИК АКАДЕМИИ НАУК РБ/
/ 2015, том 20, № 4 (80) IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII
Таблица 1 — Растворимость гидроксидов и сульфидов некоторых металлов в воде
мость в воде, которая значительно ниже растворимости соответствующих гидроксидов.
Предельно низкое значение растворимости HgS — важнейший показатель, по-
скольку он гарантирует низкую диффузию связанного металла в окружающую среду. К тому же HgS — вещество, стабильное в широком температурном интервале (температура сублимации — 580 °С) и на три порядка величины менее токсичное, чем сама ртуть.
Естественно процесс связывания ртути с помощью серы при практической реализации предполагает использование оптимальных форм серосодержащих компонентов и соответствующего технологического оформления. Выбор может быть сделан на основе известных и специально синтезированных для этих целей серосодержащих соединений, представленных в табл. 2.
Металл Растворимость металлических ионов (мг/л)
гидроксиды сульфиды
Cd 2,3-10-5 6,7^10-10
Cu 2,2-10-2 5,8-10-18
Pb 2,1 3,8^10-9
Zn 1,1 2,3^ 10-7
Sn 1,110-4 3,8^10-8
Hg 3,910-4 9,0^10-20
Таблица 2 — Классификация серосодержащих соединений - потенциальных агентов для связывания ртути
Тип Представители
Стабильные элементная сера, сульфаты, двуокись серы
Относительно стабильные сероводород, сульфиды, сульфиты, полисульфиды щелочных и щелочно-земельных металлов (MeSn)
Функционализированные реакционно-способные полисульфиды мономерные 0 -вО,- - политионаты 3 п 3 0 ^О^СН^-в^СН^^^ - силановые полисульфиды 0 R-Sn-R — диорганополисульфиды полимерные 0 -^-в^— поли[органополисульфиды]
Среди представителей наиболее интересных с точки зрения рассматриваемой проблемы представителей 2-й и 3-й групп отметим, прежде всего, водорастворимые полисульфиды щелочных и щелочно-земельных металлов, особенно кальция (CaSn), и суль-фандисульфонаты — Sn(SO3)2" или политиона-ты, образующие гидрозоли.
Первый — Са8п в оптимальном варианте синтезируется не по традиционной и недостаточно эффективной схеме (кипячением элементной серы и извести в воде), а по усовершенствованному варианту — из сероводорода, серы и извести без нагрева [5]: Са(ОН)2 + Н2в = CaS + 2Н20 CaS + Н2в = Са(вН)2 Са(вН)2 + Са(ОН)2 = 2CaS + 2Н20
CaS = (п-1)/8 S8 = CaSn Суммарно: Са(ОН)2 + Н2в +П(п-1)/8 S8 = = CaS + 2НО
Благодаря высокой активности дисперсного CaS, образующегося из промежуточного гидросульфида, обеспечивается селективное образование CaSn (n — до 5) с выходом близким к количественному и концентрацией основного вещества до 40%. Содержание свободного H2S в продукте в результате предварительной отдувки его избытка после стадии синтеза гидросульфида органолептически не обнаруживается.
В кислых средах, в т.ч. таких слабых, как раствор углекислого газа в воде, CaSn продуцирует in situ высокодисперсную серу в нано-форме. Именно с этим переходом связано эффективное применение растворов CaSn в качестве средств для дезинсекции и санитарии, препаратов для лечения кожных заболеваний и высокоэффективных жидких удобрений [5].
Второй продукт (политионаты) — результат бактериального окисления сульфатов
ВЕСТНИК АКАДЕМИИ НАУК РБ/
/ 2015, том 20, № 4 (80) IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIННННШНЩН
в присутствии хемотрофных микроорганизмов ПюЬасШш [6]. Получаемая при этом «биосера» представляет перспективную препаративную форму серы благодаря характерному глобулярному строению, которая разрушается в присутствии многовалентных ионов металлов (см. рис. 1).
-о3
зО Ме
з
S
'п ,^О3 Ме:
О^ SO3
Н2О (НзО+ (ы2О
(^ме^ + sn-m
Рис. 1. Композиционная глобула «биосеры» и ее распад под действием катионов металлов
Цепные политионатные ионы образуют внутреннее ядро из серных гомоциклов с периферийными SO3-группами, сольватирован-ными водой. Подобная структура содержит высокоэнергетическую аморфную серу (аналог жидкой серы при повышенных температурах) с пониженной плотностью. Она является своеобразным резервуаром активной серы, что доказано эффективностью ее использования в качестве удобрения.
Можно полагать, что в соответствии с коагуляционным действием ионов на глобулы серы присутствие многовалентных катионов металлов — спутников ртути, будет способствовать «разрыхлению» и распаду глобул серы (см. схему) и проявлению ею функций эффективного реагента для связывания ртути.
Другая важная разновидность соединений серы — олигомерные и полимерные органополисульфиды —[RSn]x—, выполняющие функцию модификаторов (пластификаторов) серы и регулирующие ее свойства [7; 8]. Синтезировано более 60 полиорганополи-сульфидов путем осернения широкого круга алифатических, ароматических, терпеновых и ненасыщенных (олефиновых, виниловых) соединений или взаимодействием бифункциональных органических соединений с полисульфидами щелочных металлов. С их использованием, в частности, получены пер-
спективные материалы — серополимерный цемент и серобетоны. Как будет показано, с их помощью обеспечивается не только сульфирование ртути, но и создание композиций, включающих образующийся HgS.
Таким образом, разработка различных форм серы создает предпосылки для решения важных задач, связанных с ртутью: дезактивация, очистка сред (сточные воды, углеводородные конденсаты), компаундирование, долговременное захоронение и др. Ниже приведены характерные примеры из российской и международной практики, иллюстрирующие сказанное.
Наряду с классическим методом демеркуризации с помощью порошкообразной или высокодисперсной (дусты) серы, все более широкое применение находят полисульфиды, преимущественно CaSn, в виде водных растворов с концентрацией до 10%. Разработки касаются утилизации ртутьсодержащих люминофоров из люминесцентных ламп, которые разрушаются в растворах CaSn. После промывки и фильтрации получаются отходы в виде стекла, металлов (не содержащих ртуть) и HgS, которые складируются и могут быть использованы в технических целях. Остаточное содержание ртути в объектах меньше ПДК [9].
В другом решении ртутные люминофоры после перевода в HgS обрабатываются порошкообразной СаО и выдерживаются при комнатной температуре до отверждения смеси [10]. Получается инертная поликристаллическая субстанция, относящаяся к 4—5 группе отходов, разрешенных к обычному захоронению на соответствующих полигонах.
Предложена композиция для демеркуризации производственных зданий, лабораторий институтов, лечебных заведений, школ, квартир, состоящая из CaSn (основной компонент), моноалкилового эфира полиэти-ленгликоля (ПАВ), и диэтилентриаминопен-тауксусной кислоты (комплексообразователь-стабилизатор) [11]. После кратковременной (15 мин) обработки объекта ПАВ наносится раствор полисульфида с экспозицией около 8 ч с последующим удалением продуктов
ВЕСТНИК АКАДЕМИИ НАУК РБ/
/2
2015, том 20, № 4 (80)
демеркуризации ветошью, смоченной водой. Назначение стабилизатора — обеспечение устойчивости препарата и, как следствие, повышение эффективности очистки от ртути. Концентрация паров ртути в помещениях после обработки снижается до ПДК и не изменяется в течение года после обработки.
Показано использование различных водных полисульфидов для удаления ртути из газовых и тяжелых конденсатов [12; 13]. Стадии процесса — интенсивное перемешивание смесей, разделение слоев (добавки щелочей облегчают фазовое разделение) и осушка органического слоя. Более технологичен процесс очистки при применении полисульфида, предварительно введенного в поры молекулярных сит (цеолиты Xи У) [14; 15]. Содержание ртути уменьшалось с 10 до 0,4 ррт.
К числу самых новых ртутных сорбентов (для вышеуказанных целей) относится нано-композит сера-графен, получаемый взаимодействием полисульфидных ионов с окисью графена [16]. Содержание серы в композите регулируется степенью сульфидности Sn2" и достигает 60%, что обеспечивает эффективную сорбцию ртути.
Еще одно направление применения полисульфидов металлов — удаление (связывание) тяжелых и цветных металлов из различных объектов, прежде всего сточных вод, практикуемое в мировой производственной практике более 35 лет. Для их удаления вместо перевода их в форму гидроокиси или сульфидов с использованием (образуются трудно
фильтрующиеся коллоидные системы) предложено совместное действие CaSn (п =4^5) газообразного С02 или атмосферного вордуха [17]. Принята схема, в которой Н2Я и CaS2O3 выступают как сульфирующие агенты, дисперсная сера и соли калия — как флокулянты: CaSn +3/202 = CaS2O3 + (п-2)[я] CaSn + С02 + Н20 = СаС03 +Н2Я + (п-1)[я]
М2+ + CaS203 + 1/202 = МЯ; + CaS04
м2+ + н2я = мя; + 2Н+ Использование в предлагаемом методе интенсивной аэрации или барботирова-ния С02 (воздуха) через раствор СаЯ11 позволило осуществить комплексное воздействие
на очищаемую воду (сульфирование, а затем флокуляция примесей), в котором первичная роль отведена СаЯ203 и Н2Я, а не полисульфидной сере как обычно. Формирование и осаждение сульфидов металлов происходит за несколько минут. Производные Сг6+ после восстановления до катиона Сг3+ также удаляются в форме Сг(0Н)3. Вода, загрязненная соединениями металлов, согласно этому способу очищается за 20 мин до уровня питьевой воды. Результаты работы положены в основу промышленной технологии очистки загрязненных тяжелыми металлами вод.
Из вариантов вышеуказанного способа заслуживает упоминания применение смешанных Са-№-полисульфидов в оптимальном сочетании 1:1, получаемых из различных источников серы (паста, Н2Я, Са(ЯН)2)
и щелочей (Са(0Н)2, №0Н, К0Н) в форме растворов или твердых смесей [18].
Закономерности связывания ртути из водных сред с помощью иммобилизованного соединения серы — поли[этилентетрасульфида] изучены в работе [19]. В качестве подложки для серного полимера из испытанных стекло-порошка, цеолита и активного угля (размер 75—300 мкм) наибольшую активность проявил последний. По сравнению со стеклянной подложкой, скорость сорбции ртути на 1 г серы увеличилась примерно в 100 раз. При повышении количества нанесенного подложку полисульфидного полимера с 0,57 до 8% сорбция ртути увеличивалась на три порядка. Несмотря на уменьшение при этом рабочей поверхности из-за блокирования микропор полимером большие по размерам каналы подложки обеспечивают эффективный процесс связывания ртути.
Важную роль играют значения рН рабочих растворов. Обнаружено 15-кратное увеличение связывания ртути при уменьшении рН с 7 до 3, хотя при этом возможно конкурентное взаимодействие Н+ и ионов Н при связывании с серой.
В зависимости от локальной концентрации связанного поли[этиленполисульфида] и рН раствора, ионы Н могут формировать различного типа связи с восстановленными
ВЕСТНИК АКАДЕМИИ НАУК РБ/
/ 2015, том 20, № 4 (80) 1111111111111111111111111111111111111111НПННШНЦЗ
серными группами (S2-, HS-, S8). Очевидно, с этим может быть связана высокая эффективность связывания ртути при ее малых концентрациях в растворе (10-9—10-7 г/л).
Другой вариант иммобилизованной системы для сорбции Hg(II) из водных сред — бис(триэтоксисилилпропил)тетрасульфид на силикагеле описан в [20]. Наряду с высокой адсорбцией ртути (до 95% в растворе HCl), Si-S-сорбент отличается благоприятной кинетикой и способностью к многократной регенерации с сокращением активности на одном высоком уровне.
Демеркуризация с помощью CaSn используется и для почвогрунта. По одному из способов объект предварительно обрабатывается окислителем, содержащим активный хлор, затем в смесь вводится вода и после выдержки — раствор полисульфида [21]. Конечной продукт содержит вкрапления HgS и относится к IV классу опасности. По другому варианту зараженная почва компаундируется с помощью CaSn, гипса и цемента [22]. По-видимому, в этом случае речь идет о стабилизации почвенного материала, подвергнутого сильному загрязнению.
Предложен оригинальный метод обеззараживания больших площадей земли с низкой концентрацией ртути (см. рис. 2). Используются специально обработанные серные стержни, превращающие токсикант в безопасный сульфид (метод «In situ Mercury Stabilization»). Уменьшение концентрации ртути в районе расположения стержней создает градиент
Рис. 2. Демеркуризация с помощью серных стержней [23]
концентрации, вызывающий миграцию ртути из областей с более высокой концентрацией в район стержня. Метод статичен, но эффективен — за 47 дней обработки концентрация ртути в почве уменьшалась в 42 раза. Стержни работают до «насыщения» и тем эффективнее в работе, чем больше их число.
В связи с использованием CaSn для демеркуризации почв укажем, что его функции могут быть гораздо шире, в частности, позволяя обеспечивать защиту от воды, ветровой эрозии, физических повреждений. Для этого почвогрунт пульверизуется с помощью водной композиции, содержащей CaSn (до 30%), высокодисперсный органический полимер — этилен-винилацетат, бутадиен-акрилонитрил с размером частиц не выше 10 мкм (до 15%) и эмульгатор — гидроксиэтилцеллюлозу, ал-коксиамин (до 5%) [24]. Состав может содержать лигносульфонат, пигменты и другие добавки. Композиция придает грунту повышенную устойчивость к удару, поверхностную твердость и может применяться при подготовке грунта для последующего нанесения покрытий.
Для захоронения почв с высоким содержанием ртути (0,5—0,7%) предложено формирование монолитных образцов, содержащих до 60% загрязненной почвы и 12—21% серы с модификатором [25].
Далее остановимся на наиболее значимом способе долговременного захоронения ртути, претендующем на масштабный характер как из-за потенциального применения к другим опасным и токсичным металлам (Cr, Cd, Tb, Zn, радионуклиды), так и благодаря оригинальной и в тоже время простой технологии. В иностранной литературе способ фигурирует как «Sulfur Polymer Microencapsulation» (или «Encapsulation Sulfur Polymer Stabilization/ Solidification», «Sulfur Polymer Solidification/ Stabilization») [2—4; 23; 26; 27]. В обобщенном варианте его можно сформулировать как иммобилизация ртути, ее соединений и смесей с другими токсикантами через процесс инкапсулирования с помощью серополимерных композиций. Другими словами, ртуть дезактивируется путем превращения в HgS, попадающего в ловушку из защитного твердого
ВЕСТНИК АКАДЕМИИ НАУК РБ/
/2
2015, том 20, № 4 (80)
материала, предотвращающего миграцию в окружающую среду за счет диффузионных ограничений.
Детали двустадийного процесса можно представить следующим образом:
Iстадия (35-40 0С):
Н [^0, почва, шлам, порода] +
Я [серополимерный цемент, триизобутилфосфинсульфид] ^ HgS [смесевая матрица]
II стадия (135 0С с последующим охлаждением):
+ серополимерный цемент ^ ^Я-серобетон (композит)
Ртуть в смеси с окислом и другими ингредиентами смешивается с избытком серо-полимерного цемента, представляющим собой сочетание модифицированной серы (95% элементной серы и 5% органического модификатора) с дисперсным минеральным наполнителем. После перемешивания в течение нескольких часов к смеси добавляют избыток серополимерного цемента и нагреванием получают расплав, который заливают в формы и охлаждают до твердого состояния.
Процесс осуществляют в атмосфере аргона (предотвращает окисление ртути), используют добавки (2—5%) для ускорения сульфирования ртути (и ее солей) и триизобу-тилфосфинсульфида для увеличения сродства серных соединений к ртути. Кроме того, способствует образованию в устойчивой гексагональной форме.
В технологической операции следует обратить внимание на возможность возникновения процессов флотации из-за недостаточной смачиваемости твердых частиц и различий компонентов среды в значениях плотностей. Рабочие концентрации ртути в обрабатываемых образцах могут достигать 5 000 мг/л. Максимальное количество инкапсулированной в твердую матрицу ртути составляет 33%, степень связывания ртути в форму сульфида — 99,7%, а коэффициент диффузии ртути из готовых образцов — 10-17—10-18 м2/с.
Стабильное и долговременное связывание ртути обеспечивается матрицей из композиции
серобетона, формирующейся из ЩЯ и сероце-мента. В отличие от обычного цементного бетона, серобетон монолитен, не имеет сквозных пор и характеризуется низкой усадкой при использовании специально подобранных модификаторов серы [8]. Норборнен, дициклопен-тадиен, циклопентадиен в смеси с олигомерами обеспечивают формирование метастабильной моноклинной формы серы с пониженной контракцией объема и трещинообразованием. Се-робетон отличается при нормальных условиях всеми видами стабильности: механической, термической, радиационной, химической.
Конечно, эта стабильность не абсолютна. Например, серобетон не выдерживает действия сильнощелочных сред, некоторых видов серобактерий, горюч, но относится к самозатухающим материалам. Тем не менее, по комплексу свойств в качестве защитного материала и технологичности он не имеет себе равных в рамках рассматриваемой проблемы.
Прогнозируемая (расчетная) стабильность систем из капсулированной ртути и серных матриц оценивается примерно в 300 лет.
Разработанный метод характеризуется и экономической привлекательностью — утилизация и захоронение опасных загрязнителей среды создает устойчивый рынок для практического использования избытка серного сырья. Для подтверждения приведем оценку возможности иммобилизации и инкапсулирования радиоактивных и токсичных отходов с помощью композиции полимерной и модифицированной серы в Казахстане [28]. О масштабе и значимости работ свидетельствуют такие данные: для захоронения радиоактивных (150 млн т) и опасных промышленных токсикантов (20 млрд т) максимальная потребность серы в качестве связующего материала в конструкциях физической, химической и биологической защиты может составить более 2 млн т/год, а экономическая эффективность — более 1 млрд тенге.
В заключение следует констатировать, что, несмотря на ограничительные меры применения ртути в различных областях человеческой деятельности, вряд ли в ближайшем будущем можно ожидать полного отказа от
ВЕСТНИК АКАДЕМИИ НАУК РБ/
/ 2015, том 20, № 4 (80) 1111111111111111111111111111111111111111ННННШНЩ
ций 10-7—10-8 г/м3 [28]. и
и
ЛИТЕРАТУРА
13. иве of
В.И., Исхаков И.И., .
7.2014. Бюл. № :
I / Ed. R. 230, рр. 153-166.
7. Карчевский С.Г., Сангалов Ю.А., Ионов В.И. Полиоргано-полисульфиды - новый класс полимерных материалов // Башк. хим. журн. 2010. Т. 17. № 4. С. 68-78.
8. Сангалов Ю.А., Карчевский С.Г., Ионов В.И.
Т. 19. №1. С. е
/ Ти
В.И.,
Н.В.,
27.07.20С
20, № 4 (80)
Г
Р%0,5. том 20, „ 4 (80)
