CC BY
25
НОВЫЕ РЕЦЕПТУРЫ ДЕМЕРКУРИЗАЦИИ ПОВЕРХНОСТЕЙ, ЗАГРЯЗНЕННЫХ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ РТУТЬЮ
© Новоселова Е.А.*, Колесников С.В.*
Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет), г. Санкт-Петербург
Из анализа существующего состояния обеспечения химической безопасности при обращении с металлической ртутью следует, что до настоящего времени вопросы ликвидации последствий загрязнения ртутью (демеркуризации) окончательно не решены и требуют совершенствования существующих способов демеркуризации и разработки методики контроля наличия ртути на различных поверхностях. Эти вопросы химической безопасности взаимосвязаны и взаимообусловлены. Все используемые средства не в состоянии уничтожить капельную ртуть, а переводят в нерастворимую или нелетучую форму за время не менее суток только невидимую поверхностную загрязненность. Результаты контроля используются для принятия решения по нормализации химической обстановки - проведения демеркуризации. В то же время на этапах демеркуризационных мероприятий необходим сопоставимый контроль содержания ртути в различных средах. В данной работе разработаны и исследованы соединения и растворы для демеркуризации, ранее не упоминавшиеся в технической и патентной литературе, обладающие высокими демеркуризирующими свойствами.
Известно множество различных демеркуризаторов, но не все они оказываются эффективными [1]. Для сравнительной оценки качества демеркуризации растворами перхлоратов с другими демеркуризирующими рецептурами впервые были разработаны две методики равномерного нанесения ртути на поверхность, позволяющие с приемлемой точностью искусственно загрязнять ртутью поверхности с целью сравнения демеркуризирующих свойств исследуемых демеркуризаторов. Экспериментально были исследованы демеркуризирующие рецептуры на основе перхлората аммония. При малых (20 ± 0,5 мкг) и сравнительно больших (80 ± 5 мкг) ртутных загрязнениях стеклянных, алюминиевых, стальных и пластиковых поверхностей наилучшей демеркуризирующей способностью обладает перхлорат аммония МН4СЮ4. Была исследована возможность проведения демеркуризации при отрицательных температурах. В результате проведения экспериментов выявлено, что при температурах -2 °С... -10 оС наиболее целесооб-
* Аспирант кафедры Защиты окружающей среды. Научный руководитель: Колесников С.В., доцент кафедры Защиты окружающей среды, кандидат технических наук.
* Доцент кафедры Защиты окружающей среды, кандидат технических наук.
разным является применение демеркуризатора на основе насыщенного водного раствора перхлората аммония с добавлением хлорида аммония [2].
С течением времени происходит изменение качественного состояния перхлората аммония (ПХА) с изменением цвета кристаллов и появлением в нем красно-бурых (желто-коричневых) сгустков (рис.1-2), что в итоге значительно влияет на демеркуризирующую способность последнего.
Рис. 1. Общий вид ПХА изготовления
Рис. 2. Внешний вид ПХА с выдержкой более трех лет
Отмечено отсутствие в литературных источниках данных о нестабильности ПХА во время хранения при комнатных температурах и ниже, изменении его качественного состояния.Экспериментальные данные убедительно показали, что перхлораты аммония 1957 и 1989 годов изготовления проявляют отличные окислительные свойства: их водные растворы интенсивно взаимодействуют с ртутью с образованием красного оксида ртути (II) (рис. 3-4), или с образованием смеси оксидных форм ртути и каломели. Активность таких растворов ПХА по отношению к ртути очень высока.
Рис. 3. Взаимодействие насыщенного водного раствора ПХА 1957 г. изготовления с ртутью с образованием красного оксида ртути (II)
Рис. 4. Внешний вид отфильтрованного оксида ртути (II), образовавшегося в результате окисления металлической ртути насыщенным водным раствором ПХА 1957 г. изготовления
В то же время, перхлорат аммония с не истекшим сроком использования реагирует с ртутью слабо: наблюдается дробление ртути на мелкие шарики без выраженного окисления. С течением времени капли ртути покрываются налетом каломели, а водный раствор ПХА мутнеет.
Аналитически было выявлено изменение содержания перхлорат-иона в перхлорате аммония в зависимости от срока изготовления: ПХА, изготовленный 10 лет назад, имеет степень распада до 5-6 %; ПХА, изготовленный более 10 лет назад, имеет степень распада до 9-10 %. Установлено, что перхлорат аммония практически не разлагается на хлорид аммония: содержание ионов хлора в ПХА 1957 года изготовления составляет менее 1 %. На основании анализа низкотемпературного распада перхлората аммония и физико-химических свойств кислородных соединений хлора предположено, что ПХА может разлагаться с образованием кислородных со-
единений хлора, в частности - с образованием оксида хлора (I) и оксида хлора (IV), оксида хлора (VI).
Оксид хлора (IV) синтезировался действием концентрированной серной кислоты на хлорат калия и наносился на перхлорат аммония, выполняющего роль носителя. Установили, что 10% водный раствор ПХА с абсорбированным СЮ2 за 50 минут практически полностью превращает каплю ртути диаметром 5-7 мм с образованием каломели и сулемы (рис. 5).
Рис. 5. Результат взаимодействия 10% водного раствора ПХА с абсорбированным СЮ2 и металлической ртути
В качестве растворителя оксида хлора (IV) применялся тетрахлорид углерода (СС14). Впервые данный растворитель для демеркуризаторов применен И.И. Абличенковым [3]. В отличие от водных растворов СЮ2, оксид хлора (IV), растворенный СС14, обладает менее выраженными демеркуризирующими свойствами: при периодическом встряхивании в течение 50 мин. капля ртути диаметром 5-10 мм окислилась на одну треть с образованием черных оксидных и хлоридных соединений ртути.
Также были исследованы свойства С12О в четыреххлористом углероде. С12О был синтезирован по методике приведенной в [4]. Было проведено исследование демеркуризирующих свойств оксида хлора (I), растворенного в четыреххлористом углероде, заключающееся в прямом воздействии раствора С120 в СС14 на металлическую ртуть. Выявлено, что растворы С120 в СС14 по скорости окисления ртути превосходят все известные демеркури-заторы: раствор С120 в СС14 концентрацией 50 мг/мл при комнатной температуре и периодическом встряхивании полностью окисляет металлическую ртуть диаметром около 7 мм за 4-5 минут с образованием смеси оксидных форм ртути каломели и сулемы [5].
Таким образом, разработанный способ имеет особую ценность для окисления металлической ртути в труднодоступных местах. Показано, что при температуре -25 оС снижения активности демеркуризирующей рецептуры по отношению к ртути не наблюдается, что делает оксид хлора (I) в четы-
реххлористом углероде незаменимым демеркуризатором при низких отрицательных температурах.
Список литературы:
1. Ртуть. Нормативные и методические документы: справочник - СПб.: НИИМ, 1999.
2. Патент № 2318617 «Способ демеркуризации поверхностей, загрязненных металлической ртутью».
3. Абличенков И.И. Способ обезвреживания ртути в лабораторных помещениях // Гигиена и санитария. - 1953. - № 4.
4. Руководство по препаративной неорганической химии / Под ред. Г. Бра-уэра. - М.: ИЛ, 1956.
5. Патент № 2356654 «Способ демеркуризации поверхностей, загрязненных металлической ртутью».
