Способ детоксикации хлорарсинсодержащих органических отравляющих веществ

 

Использование: технология детоксикации отравляющих веществ, в частности мышьяксодержащих ОВ. Сущность: способ детоксикации хлорарсинсодержащих органических ОВ включает взаимодействие их с жидкими алканолами, взятыми в избыточном от стехиометрии количестве. Взаимодействие осуществляют в присутствии аммиака при рН реакционной среды 7,5-8. В качестве жидких алканолов используют жидкие алканолы с углеводородным радикалом C₁-C₅ в 3-6-кратном избыточном количестве от стехиометрии. 1 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к технологии детоксикации мышьяксодержащих отравляющих веществ (OВ) и может быть применено для конверсии химического оружия в продукцию, используемую в народном хозяйстве, а также в других областях техники, использующих мышьякорганические соединения в качестве исходных продуктов, например, в полупроводниковой технике.

Как известно, в качестве кожно-нарывных отравляющих веществ применялись такие мышьякорганические соединения, как этилдихлорарсин, метилдихлорарсин, β-хлорвинилдихлорарсин(α-люизит), бис-(β-хлорвинил) хлорарсин (β-люизит). Данные соединения, относящиеся к табельным ОВ, по решению Международной Конвенции по химическому оружию подлежат ликвидации.

Известны способы детоксикации хлорарсинсодержащих ОВ, основанные на взаимодействии их с различными твердыми и жидкими химическими реагентами. В качестве твердых реагентов были предложены гидроокись кальция, сульфид натрия.

Недостатками данных способов являются длительность технологического процесса при использовании сульфида натрия, а также образование и сверхнакопление твердых отходов, вымываемых водой в случае захоронения в земле забетонированных отходов. Все это делает эти способы практически не применимыми.

Для детоксикации люизита была применена перекись водорода, которая переводит люизит в малотоксичные хлорвинил- и бис-(хлорвинил)-мышьяковые кислоты. Однако безопасность такого процесса резко снижается вследствие взрывоопасности перекиси водорода, что недопустимо при ликвидации отравляющих веществ, поскольку создается угроза химического заражения окружающей среды.

Описанные способы касаются жидкофазных методов обработки люизита.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ детоксикации люизита обработкой его жидким гидроксилсодержащим веществом - гидроокисью натрия до получения менее токсичных продуктов. Однако в процессе такой обработки происходит значительное осмоление, что затрудняет выгрузку и дальнейшую переработку продуктов минерализации, приводит к образованию неперерабатываемых твердых отходов, подлежащих захоронению.

Цель изобретения - упрощение технологического процесса и удешевление производства.

Это достигается тем, что при способе детоксикации хлорарсинсодержащих органических ОВ, включающем их обработку химическим реагентом и выделение продуктов реакции, в качестве химического реагента используют жидкие алканолы в избыточном по отношению к стехиометрии количестве, обработку проводят в присутствии аммиака при рН реакционной среды 7,5-8, а продукты реакции выделяют путем фильтрации и дистилляции. В качестве жидких алканолов используют жидкие алканолы с углеводородным радикалом С₁-С₅ в 3-6-кратном избыточном количестве от стехиометрии.

Способ отличается от прототипа применением в качестве детоксикантов ОВ жидких алканолов и проведением процесса при характерных режимах (рН), обусловленных присутствием аммиака. При предлагаемом способе образуются соответствующие хлорорганические алкоксиды мышьяка, например хлорвинилдиалкоксиды мышьяка, значительно менее токсичные, чем люизит и другие ОВ, не обладающие кожно-нарывным действием и подлежащие длительному хранению.

При известном способе реакция минерализации идет до образования полисульфидов мышьяка с высоким содержанием хлорвинильных групп, которые подвергаются значительному осмолению, трудно выделимы, практически неперерабатываемы и подлежат захоронению.

Существенным признаком предложенного способа является условие проведения процесса в присутствии аммиака, являющегося акцептором образующегося хлористого водорода, связывающего самый реакционный в ОВ атом хлора в связи As-Сl.

Аммиак добавляют в количестве, обуславливающем рН реакционной среды 7,5-8.

При рН, меньших 7,5, происходит неполная конверсия, т.е. не происходит полный отрыв активного хлора от мышьяка, а при рН > 8 возможно образование полимерных соединений, трудно поддающихся дальнейшей переработке и выделению.

Исходные жидкие алканолы, предпочтительно С₁-С₅ алканолы (метанол, изопентанол, этанол, изопропанол, втор-бутанол), используют в количествах, значительно превышающих стехиометрические, что объясняется применением алканолов не только как реагентов, но и в качестве реакционной среды.

При детоксикации α-люизита, а именно β-хлорвинилдихлорарсина, алканолы используют в 3-6-кратном избытке от стехиометрии, при детоксикации β-люизита (бис-хлорвинилхлорарсина)алканолы используют в том же соотношении. Что касается других ОВ аналогичной структуры, также содержащих реакционный хлор (этилдихлорарсина, метилдихлорарсина), то при их детоксикации также предпочтительно использовать это же соотношение реагентов. В случае проведения реакции при меньших количествах алканолов (меньше 3-кратного избытка) происходит увеличение вязкости образующейся смеси исходного вещества с хлористым аммонием, а в случае очень сильного разбавления (больше 6-кратного избытка алканола) количество перерабатываемых растворов становится велико, что приводит к излишним затратам реагентов и энергии.

Получаемые в процессе реакции замещенные алкоксиды мышьяка, в частности хлорвинилдиалкоксиды, получаемые из α-люизита, легко выделяются фильтрацией, промывкой и отгонкой растворителя в виде малотоксичных по сравнению с люизитом продуктов, которые применяются в качестве полупродуктов при производстве полупроводниковых материалов.

П р и м е р 1. Детоксикация α-люизита с помощью метанола.

К чистому α-люизиту (20,7 г) добавляют метанол (19,2 г). Затем через раствор люизита в метаноле барботируют газообразный аммиак до рН 7,5 - 8. Осадок отфильтровывают и промывают на фильтре тремя равными порциями метанола (по 16 г). Полученный раствор хлорвинилдиметоксиарсина в метанола помещают в колбу емкостью 0,2 л и отгоняют метанол. Полученный продукт анализируют и используют в дальнейшем, отогнанный метанол применяют для переработки люизита. Хлористый аммоний складируют. Выход продукта составляет 86-88% .

П р и м е p 2. Детоксикации β-люизита с помощью этанола.

К β-люизиту (0,1 моль) добавляют этанол (0,4 моль). Через раствор бис-(β-хлорвинил)хлорарсина в этаноле пропускают газообразный аммиак до рн 7,5-8. Осадок хлористого аммония отфильтровывают и промывают на фильтре тремя равными порциями этанола (0,5 моль). Полученный раствор бис-β-хлорвинилэтоксиарсина в этаноле помещают в колбу (0,2 л) и отгоняют этанол. Выход продукта 85%. Отогнанный этанол применяют для переработки люизита.

П р и м е р 3. Детоксикация люизита с помощью изоамилового спирта.

К 10,5 г люизита (β-хлорвинилдихлорарсин) добавляют 26,4 г изоамилового спирта. Через раствор β-хлорвинилдихлорарсина в изоамиловом спирте пропускают газообразный аммиак до рН 7,5-8. Осадок хлористого аммония отфильтровывают и промывают на фильтре тремя порциями спирта (по 43,0 г). Полученный раствор помещают в колбу емкостью 0,2 л и отгоняют спирт. Выход продукта 80% от расчетного количества.

Получаемые в результате детоксикации хлорвинилдиалкоксиды являются малотоксичными по сравнению с люизитом и применяются при производстве полупроводниковых материалов.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ДЕТОКСИКАЦИИ ХЛОРАРСИНСОДЕРЖАЩИХ ОРГАНИЧЕСКИХ ОТРАВЛЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ, включающий их обработку химическим реагентом и выделение продуктов реакции, отличающийся тем, что в качестве химического реагента используют жидкие алканолы в избыточном по отношению к стехиометрии количестве, обработку проводят в присутствии аммиака при pH реакционной среды 7,5 - 8, а продукты реакции выделяют путем фильтрации и дистилляции.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве жидких алканолов используют жидкие алканолы с углеводородным радикалом C₁ - C₅ в 3 - 6-кратном избыточном количестве от стехиометрии.