Способ уничтожения иприта длительного хранения

 

Изобретение относится к способу уничтожения отравляющего вещества кожно-нарывного действия - иприта длительного хранения. Способ позволяет уничтожать иприт длительного хранения путем нагревания его в растворе N,N-диметилформамида до остаточной концентрации иприта в реакционной массе не более 0,1-55,0 мг•мл^-1 без использования дополнительных рецептур и реагентов. Достигается снижение количества технических отходов. 2 табл.

Изобретение относится к уничтожению боевых отравляющих веществ (ОВ), в частности к уничтожению отравляющего вещества кожно-нарывного действия - иприта.

Находящийся в настоящее время на хранении иприт (далее иприт длительного хранения) представляет собой вязкую непрозрачную жидкость темного цвета, содержащую твердые и смолообразные включения (Соборовский Л.З., Эпштейн Г.Ю. Химия и технология боевых химических веществ. - М: Государственное издательство оборонной промышленности, 1938, С.587).

Существующие в настоящее время способы уничтожения иприта (β,βʹ-дихлордиэтилсульфид) - окисление, окислительное хлорирование и щелочной гидролиз, не позволяют осуществлять детоксикацию осадков, содержащих иприт (Франке З. , Франке Е. Химия отравляющих веществ. Т. 1. М.: Химия, 1973. С. 440). Остающиеся твердые включения содержат иприт и представляют собой смесь полимеров и сульфониевых солей труднорастворимых в используемых дегазирующих рецептурах. Они недостаточно эффективно дегазируются известными рецептурами. В то же время примеси, содержащиеся в иприте длительного хранения, хорошо растворимы в N,N-диметилформамиде (ДМФА) (Трофимов Б.А., Гусарова Н.К., Шантроха А.В. и др. Ж. прикл. химии. 1994 г. Т.64. 1. С.161-166).

В литературе известен способ разложения хлоралканов при нагревании их в ДМФА (Вайман Э.Я., Пакшвер А.Б., Фихман В.Д. //Высокомолекулярные соединения. 1972. Т. 14А. С.90. Фихман В.Д., Вайман Э.Я., Пакшвер А.Б. //Хим. волокна. 1964. 5. С.19). Реакция разложения хлоралканов осуществляется без использования дополнительных реагентов, что обусловлено автокаталитическим действием примесей, образующихся при частичном разложении ДМФА. В ДМФА присутствуют примеси аминного (диметиламин) и кислого (муравьиная кислота) характера [5]. С повышением температуры количество примесей в ДМФА увеличивается, в результате чего увеличивается и скорость реакции разложения хлоралканов.

Известно, что при взаимодействии иприта с диметиламином протекает реакция разложения с образованием его непредельных аналогов (Lawson W.E., Reid E. E. // J. Am. Chem. Soc. 1925. V.47. 11. Р.2821-2836).

По совокупности признаков наиболее близким к заявляемому способу уничтожения иприта относится способ его уничтожения путем взаимодействия с водными растворами мочевины в соотношении 1:1-7 или тиомочевины в соотношении 1: 1 при нагревании реакционной массы при 30-70^oС в течение 2-7 ч до выпадения осадка (RU, 2073542, 20.02.1997).

К недостаткам данного способа уничтожения иприта следует отнести невозможность регенерации компонентов реакционной массы для повторного их использования в качестве дегазатора и образование труднотранспортируемых осадков.

Целью изобретения является разработка способа детоксикации иприта длительного хранения путем нагрева его раствора в ДМФА.

Указанная цель достигается термической обработкой растворов иприта длительного хранения в ДМФА за счет автокаталитического действия примесей, образующихся при частичном разложении ДМФА.

Нами были изучены зависимости полноты детоксикации растворов иприта в ДМФА в зависимости от температуры реакционной среды.

Результаты исследований представлены в табл. 1. Установлено, что уничтожение иприта более чем на 99,9% происходит в течение 240-300 мин.

Процесс детоксикации иприта с использованием этого способа ведут до содержания в реакционных массах отравляющего вещества не более 0,1 мг•мл^-1. Токсикологическая оценка образующихся реакционных масс на белых мышах при накожной аппликации свидетельствует о том, что они относятся к веществам III класса токсичности.

Предлагаемый способ детоксикации иприта длительного хранения может быть использован в промышленных масштабах, поскольку основан на использовании доступного отечественного сырья и допускает без существенных изменений применение типового технологического оборудования химических производств. Процесс не требует значительных энергетических затрат и протекает без использования дополнительных реагентов. Использование данного метода позволяет провести детоксикацию иприта длительного хранения, включая и труднорастворимые смолы. В дальнейшем возможно многократное использование ДМФА после фракционирования реакционной массы.

Сведения, подтверждающие осуществимость способа детоксикации иприта длительного хранения в растворах ДМФА, представлены ниже.

Типовой опыт. В реактор, снабженный обратным холодильником, пробоотборником и механической мешалкой загружают 10,0 г (6,3 ммоль) иприта длительного хранения в 63,0 г (862 ммоль) ДМФА. Перемешивают при 70-130^oС. Через заданные промежутки времени отбирают пробы органической фазы по 0,1 мл и анализируют на остаточное содержание иприта.

Пример 1. В условиях типового опыта используют 10,0 г (63 ммоль) иприта длительного хранения в 63,0 г (862 ммоль) ДМФА при 70^oС. После нагрева в течение 5 часов отбирают пробу и определяют иприт в концентрации 44,8 мг•мл^-1 (281 ммоль•мл^-1).

Пример 2. В условиях типового опыта используют 10,0 г (63 ммоль) иприта длительного хранения в 63,0 г (862 ммоль) ДМФА при 100^oС. После нагрева в течение 5 часов отбирают пробу и определяют иприт в концентрации 0,1 мг•мл^-1 (0,6 ммоль•мл^-1).

Контроль за реакцией детоксикации иприта по остаточным его концентрациям осуществляют с помощью газожидкостного хроматографа HP 5890 серии II ("Hewlett Packard", США) с пламенно-ионизационным детектором. Разделение смеси осуществляют на кварцевой капиллярной колонке НР-1 длиной 25 м, внутренним диаметром 0,32 мм, толщиной неподвижной жидкой фазы 0,17 мкм. Режим работы: температура инжектора 280^oС, температура детектора 280^oС, t_{(колонки)}= 50^oС, подъем температуры 10^oС•мин^-1 - 270^oС. Газ-носитель - гелий, входное давление 1 атм, коэффициент сброса 1•10^-1, объем вводимой пробы 1 мкл. Газ-носитель - азот, скорость подачи 2 мл•мин^-1.

Определение состава и строения компонентов реакционных масс, образующихся в процессе детоксикации иприта, проводят на хроматомасс-спектрометрическом комплексе: газожидкостной хроматограф HP 5890 серии II - масс-селективный детектор HP 5972A, оснащенный кварцевой капиллярной колонкой НР-5, длиной 60 м, внутренним диаметром 0,32 мм, толщиной неподвижной жидкой фазы 0,25 мкм. Режим работы: температура инжектора 280^oС, температура интерфейса 300^oС, начальная температура колонки 50^oС, подъем температуры 10^oС•мин^-1 до 300^oС с выдержкой при конечной температуре в течение 10 мин. Газ-носитель - гелий, входное давление 1 атм, коэффициент сброса 1•10^-1, объем вводимой пробы 1 мкл. Энергия ионизации 70 eV. Диапазон массовых чисел 35-450 а.е.м. Скорость сканирования 1 скан•с^-1. Для идентификации компонентов смеси использовался масс-спектральный банк данных Wiley 275(275000 соед.).

В табл. 1 представлены результаты анализа остаточного содержания иприта в реакционных массах.

В табл. 2 представлены результаты анализа основных продуктов, образовавшихся в процессе детоксикации иприта длительного хранения в условиях эксперимента.

Формула изобретения

Способ уничтожения иприта длительного хранения путем нагревания в среде амида, отличающийся тем, что в качестве амида используют диметилформамид и процесс проводят в течение 5 ч при температуре 70-100^oС до остаточной концентрации иприта в реакционной массе не более 0,1-55,0 мг•мл^-1.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2