Состав для обезвреживания агрессивных химических соединений



Состав для обезвреживания агрессивных химических соединений
Состав для обезвреживания агрессивных химических соединений

 

B08B15/00 - Предотвращение распространения дыма, паров, пыли и прочих продуктов загрязнения из мест, где они образуются; сбор или удаление продуктов загрязнения из мест их скопления (узлы, детали и вспомогательные приспособления к кухонной посуде для отвода или конденсации паров, образующихся при варке A47J 36/38; удаление отходов B65F; устройства для отвода дымов или копоти, например дымоходы F23J 11/00; удаление кухонных дымов и паров от бытовых печей и плит F24C 15/20; кондиционирование воздуха, вентиляция F24F)

Владельцы патента RU 2571759:

Федеральное государственное бюджетное учреждение "33 Центральный научно-исследовательский испытательный институт" Министерства обороны Российской Федерации (RU)

Изобретение относится к области обезвреживания агрессивных химических соединений, в частности насыщенных ангидридами кислородосодержащих соединений. Обезвреживанию подвергают дымовую смесь С-4, содержащую серный ангидрид и хлорсульфоновую кислоту с примесью серной кислоты. Состав представляет собой опоку серую, содержащую гейландит, метастильбит, тридимит, кальцит и α-кварц. Опока модифицирована 18%-ным водным раствором гидроксида натрия или гидроксида калия в присутствии четвертичного аммониевого соединения. Состав создан из доступного природного материала и позволяет обеспечить безопасность и эффективность обезвреживания агрессивных химических составов и отходов. 2 табл., 4 пр.

 

Изобретение относится к области обезвреживания агрессивных химических соединений, в частности насыщенных ангидридами кислородосодержащих соединений и отходов. Изобретение представляет собой состав для обезвреживания находящихся на хранении запасов дымовой смеси C-4, представляющей собой предельно насыщенный раствор серного ангидрида в хлорсульфоновой кислоте с примесью серной кислоты и являющейся высоко агрессивной жидкостью.

Обезвреживание и уничтожение агрессивных химических соединений и отходов представляет собой актуальную и сложную задачу, требующую разработки уникальных технологий и многоуровневых систем безопасности.

Известен способ утилизации агрессивных химических соединений, включающий нейтрализацию химических соединений путем проведения водного гидролиза для деструкции последних (пат. RU 2203116 С2, A62D 3/00, 18.09.1998).

Однако этот способ неприемлем для обезвреживания и утилизации дымовой смеси C-4, так как водный гидролиз этого состава характеризуется ярко выраженным экзотермическим эффектом и взрывоопасностью.

Наиболее близким предлагаемому изобретению является состав, приведенный в патенте на способ обезвреживания и утилизации агрессивных химических соединений, включающий смешение дымовой смеси C-4 с алюмосиликатами в виде пасты, приготовленной на основе природных глин из ряда: гидрослюдистая кембрийская, монтмориллонитовая, каолинитовая глины, или на основе их смесей, обеспечивающей перевод воды в связанное состояние (пат. №2279305 RU, МПК B01D 53/60, B01D 53/50, B01D 53/56, от 17.03.2004).

К недостаткам состава, используемого вышеизложенным способом, можно отнести:

- сложный и длительный процесс подготовки паст из природных глин;

- необходимость использования природных глин определенного вида;

- протекание экзотермических физико-химических процессов и гидролитических реакций исключает использование типового технологического оборудования.

Целью предлагаемого изобретения является создание дешевого и эффективного состава для обезвреживания дымовой смеси C-4 из доступного природного материала.

Сущность изобретения состоит в применении опоки серой, содержащей гейлендит и метастильбит, тридимит, кальцит и α-кварц, модифицированной водными щелочными агентами в виде натрия или калия гидроксида и четвертичными аммониевыми соединениями в качестве состава для обезвреживания агрессивных химических соединений, включающих дымовую смесь C-4.

Технический результат от использования предлагаемого изобретения заключается в адсорбции и деструкции указанных агрессивных химических соединений в процессе гидролиза в присутствии связанной воды, в упрощении процесса обезвреживания и снижении уровня опасности, себестоимости и трудоемкости.

Указанный технический результат достигается применением состава для обезвреживания агрессивных химических соединений на основе природных минералов, используемого для обезвреживания дымовой смеси C-4, представляющей собой раствор серного ангидрида в хлорсульфоновой кислоте с примесью серной кислоты. Состав представляет собой опоку серую, содержащую гейландит, метастильбит, тридимит, кальцит и α-кварц, которая модифицирована 18%-ным водным раствором гидроксида натрия или гидроксида калия в присутствии четвертичного аммониевого соединения, при этом модификация опоки осуществлена при следующем соотношении компонентов (вес. %):

опока серая 72,5
18%-ный раствор натрия или калия гидроксида 27,0
четвертичные аммониевые соединения 0,5

Заявителем не выявлены источники информации, содержащие сведения о технических решениях, идентичных настоящему изобретению, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию «новизна».

Природный сорбент, опока серая - разновидность алюмосиликатных каркасных материалов. Эти материалы имеют отрицательный трехмерный алюмосиликатный каркас со строго регулярной тетраэдрической структурой. В промежутках каркаса находятся гидратированные положительные ионы щелочных и щелочноземельных металлов, компенсирующих заряд каркаса и молекулы воды. Опока состоит из мелкозернистого аморфного кремнезема с примесью глины, песка, глуконита и др. Объем их пор достигает 0,6·103 м3/кг, удельная поверхность равна (100-150)·103 м2/кг. Фазовый состав представляет собой следующий набор:

- CaAl2Si7O18·6H2O - гейландит;

- CaAl2Si7O18·2H2O - метастильбит;

- CaCO3 - кальцит;

- SiO2 - тридимит;

- SiO2 - α-кварц (Кузнецов В.Г. Литология. Осадочные горные породы и их изучение. - М.: Недра-бизнесцентр, 2007. - 517 с. Алыкова Т.В. и др. / Экология и промышленность России. - 2004. - №4. - С. 38-40. Ферезанова М.В. Моделирование миграции алкилфторметилфосфонатов в гидросфере [Текст]: монография / Б.В. Серебренников, Л.Ф. Щербакова / Избранные труды Российской школы по проблеме науки и технологии. - М.: РАН, 2010. - С. 79-82).

Содержащийся в дымовой смеси C-4 серный ангидрид (SO3) при взаимодействии с коллоидно-дисперсным алюмосиликатом опоки серой, будучи более гидрофильным соединением, поглощает слабосвязанную воду и образует концентрированную серную кислоту (H2SO4), а хлорсульфоновая кислота (HClSO3), взаимодействуя с водой, образует соляную (HCl) и серную (H2SO4) кислоты. Образующиеся кислоты, взаимодействуя с алюмосиликатами опоки серой, осуществляют их кислотный гидролиз, вследствие чего из кристаллических решеток алюмосиликатов экстрагируются внесенные в результате модификации щелочные, а также входящие в состав опоки щелочноземельные металлы и амфотерный алюминий. Они, при взаимодействии с серной кислотой, образуют соответствующие сульфаты, и в систему поступает дополнительное количество воды, способствующее дальнейшему процессу гидролиза взаимодействующих компонентов. Таким образом, образующаяся серная кислота расходуется на последующий кислотный гидролиз алюмосиликата опоки серой и на образование соответствующих солевых соединений (оксосоединений). Кроме того, осуществляется совмещение противоположных процессов - эндотермического и экзотермического: гидролиз алюмосиликатов опоки серой, испарение влаги адсорбированной и связанной в кристаллогидрате и реакция гидролиза хлорсульфоновой кислоты, образование соляной и серной кислот.

Процесс кислотного гидролиза алюмосиликатов опоки серой под воздействием хлорсульфоновой кислоты (HClSO3) протекает аналогично, так как образуются серная (H2SO4) и соляная (HCl) кислоты. При этом получаются хлориды и сульфаты элементов экстрагированных из кристаллической решетки алюмосиликатов опоки серой (Некрасов Б.В. Основы общей химии. - Изд. перераб. и доп. - М.: Химия, 1973. - Т. 1. - С. 315. Кнунянц И.Л. Химический энциклопедический словарь. - М.: Советская энциклопедия, 1983. - С. 663).

Введение в опоку добавок щелочных агентов приводит к упорядочению кристаллической решетки и увеличению внутрипорового пространства и тем самым способствует увеличению выхода коллоидно-дисперсных фаз и увеличивает подвижность гидролизованной смеси, что улучшает последующее взаимодействие реагентов и способствует ускорению разделения и преобразования компонентов агрессивного химического соединения. Введение в опоку четвертичных аммониевых соединений (триалкилариламмоний хлоридов, четвертичных алкиламмонний хлоридов) ускоряет гетерогенные процессы взаимодействия щелочных растворов с активными элементами опоки серой и способствует протеканию химических процессов, приводящих к увеличению адсорбционной емкости и анионной обменной характеристики алюмосиликатов в опоке серой (Тарасеевич Ю.И. Природные сорбенты в процессах очистки воды. - Киев: Наукова Думка, 1981. - 207 с. Кузнецов В.Г. Литология. Осадочные горные породы и их изучение. - М.: Недра-бизнесцентр, 2007. - 517 с. Ферезанова М.В., Серебренников Б.В., Щербакова Л.Ф. Моделирование миграции алкилфторметилфосфонатов в гидросфере. Избранные труды Российской школы по проблемам науки и технологий. - М.: РАН, 2010. - С. 79-91).

Полученный конечный продукт кислотного гидролиза коллоидно-дисперсных алюмосиликатов опоки серой содержит сульфаты, гидросульфаты и хлориды (кальция, алюминия, натрия, железа) и непрореагировавшую часть опоки. Конечный щелочной продукт может быть использован для очистки загрязненных кислых сточных вод, а также в качестве щелочного сорбента.

Указанные обстоятельства свидетельствуют о соответствии заявленного технического решения критерию «изобретательский уровень».

Возможность реализации предлагаемого изобретения подтверждается проведенными экспериментами и поясняется следующими примерами.

Пример 1. В химический стакан емкостью 1000 мл, снабженный распределительной решеткой и стеклянной трубкой для подачи агрессивных веществ и составов, на дно загружали 120 г опоки серой (фракции не менее 100 мм). На распределительную решетку засыпали смесь опоки (фракции от 5 до 8 мм), смешанной с активированным углем марки БАУ. Количество опоки составляло 100 г, а активированного угля - 30 г. Из капельной воронки через стеклянную трубку подавали 50 г хлорсульфоновой кислоты. Процесс выделения образующейся соляной кислоты продолжался в течение всего времени подачи хлорсульфоновой кислоты. Для полного уничтожения адсорбированной кислоты требовалась подача воды 5 мл. Полученные реакционные массы не обладали дымообразующими свойствами и характеризовались низким уровнем показателя кислотности - pH от одного до двух.

Пример 2. В химический стакан емкостью 1000 мл, снабженный распределительной решеткой и стеклянной трубкой для подачи агрессивных веществ и составов, на дно загружали 120 г опоки серой (фракции не менее 100 мм), просушенной при температуре до 250°C. На распределительную решетку засыпали смесь опоки (фракции от 5 до 8 мм), смешанной с активированным углем марки БАУ. Количество опоки составляло 100 г, а активированного угля - 30 г. Из капельной воронки через стеклянную трубку подавали 50 г хлорсульфоновой кислоты. В процессе подачи хлорсульфоновой кислоты выделение соляной кислоты не наблюдалось.

Пример 3. В химический стакан емкостью 1000 мл, снабженный распределительной решеткой и стеклянной трубкой для подачи агрессивных веществ и составов, на дно загружали 120 г опоки серой (фракции не менее 100 мм), модифицированной водным раствором натрия гидроксида концентрацией 18% и четвертичным аммониевым соединением (триэтилбензиламмоний хлорид) 0,5%. Модификацию опоки серой в количестве 75 г осуществляли распылением 45 г водного раствора натрия гидроксида и триэтилбензиламмоний хлорида (количество добавляемого триэтилбензиламмоний хлорида - 0,6 г) при температуре окружающей среды от 20°C до 30°C. В результате взаимодействия модифицированной опоки с хлорсульфоновой кислотой получали твердую массу, не растворимую в воде, с показателем pH от 7 до 12, не обладающую дымообразующими свойствами.

Пример 4. В химический стакан емкостью 1000 мл, снабженный распределительной решеткой и стеклянной трубкой для подачи агрессивных веществ и составов, на дно загружали 120 г опоки серой (фракции не менее 100 мм), модифицированной водным раствором натрия гидроксида концентрацией 18% и четвертичным аммониевым соединением (Катамин Б) 0,5%. Модификацию опоки серой проводили аналогично примеру 3. В результате взаимодействия модифицированной опоки с дымовой смесью C-4 получали твердую массу, не растворимую в воде, с показателем pH от 7 до 12, не обладающую дымообразующими свойствами.

Для реализации состава использовался доступный природный материал, что позволяет сделать вывод о соответствии заявленного изобретения критерию «промышленная применимость».

Результаты экспериментов деструкции дымовой смеси C-4 и хлорсульфоновой кислоты представлены в таблицах 1 и 2.

Таким образом, оптимальным является предлагаемый состав, созданный из доступного природного материала, позволяющий снизить затраты, повысить безопасность и эффективность обезвреживания агрессивных химических соединений, включающих дымовую смесь C-4.

Состав для обезвреживания агрессивных химических соединений на основе природных материалов, используемый для обезвреживания дымовой смеси C-4, представляющей собой раствор серного ангидрида в хлорсульфоновой кислоте с примесью серной кислоты, отличающийся тем, что состав представляет собой опоку серую, содержащую гейландит, метастильбит, тридимит, кальцит и α-кварц, которая модифицирована 18%-ным водным раствором гидроксида натрия или гидроксида калия в присутствии четвертичного аммониевого соединения, при этом модификация опоки осуществлена при следующем соотношении компонентов (вес. %):

опока серая 72,5
18%-ный раствор натрия или калия гидроксида 27,0
четвертичные аммониевые соединения 0,5



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к вентиляционному оборудованию, в частности к местным отсосам, и может быть использовано в любых вентиляционных системах для удаления загрязнений.

Изобретение относится к вентиляционной технике, а также к производственным помещениям, где требуется локализация конвективных потоков от тепловыделяющего оборудования, и может быть использовано в производствах микроэлектроники, фармацевтике, точной механики и оптики и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к предохранительной муфте, предназначенной для разъемного соединения наконечника с системой воздуховодов, которые образуют часть вытяжной системы.

Изобретение относится к вентиляции с принудительной циркуляцией воздуха для предотвращения распространения продуктов загрязнения из мест, где они образуются или скапливаются.

Изобретение относится к области защиты окружающей среды и может быть использовано для экологического контроля количества техногенных выбросов в атмосферу, в частности выбросов древесной пыли предприятиями лесозаготовительной промышленности.

Изобретение относится к разновидностям вытяжных зонтов над технологическими агрегатами. .

Изобретение относится к средствам очистки поверхности от оседающих загрязнений и может быть использовано для очистки, в частности, поверхности пола различных помещений от пыли и грязи, а также дна искусственного водоема, например бассейна.

Изобретение относится к фильтровальной системе для выделения частиц и/или капель из воздуха, проходящего через фильтрующее устройство. .

Изобретение относится к способу разложения и/или удаления опасных веществ в газообразной и/или жидкой фазах с использованием фотокаталитического материала. Способ удаления газообразного опасного вещества, содержащего сильно концентрированные оксиды азота и оксиды серы, в окружающей среде, содержащей опасное вещество, включает: удаление оксидов азота посредством использования водного раствора аминового соединения в качестве химикалия в первичном устройстве и удаление оксидов серы посредством использования способа разложения, в котором во вторичном устройстве присутствуют фотокаталитический материал и разбавленный раствор пероксида водорода.

Изобретение относится к способу и устройству для очистки загрязненного внесением диоксидов серы растворителя на основе амина. В загрязненный растворитель вводят соединение калия и окислитель, в результате чего сульфит окисляется в сульфат, при этом окислитель и соединение калия смешивают между собой перед введением в раствор соли аминокислоты.

Изобретение относится к способу обработки серосодержащего газа и к катализатору гидрирования, используемому для этого. Описан катализатор гидрирования, который включает в качестве активного компонента оксид никеля, оксид кобальта, а также оксид молибдена или оксид вольфрама.

Изобретение относится к установкам сепарации кислых компонентов. Установка для сепарирования кислых компонентов, пыли и смолы из горячих газов установок газификации, содержащая резервуар (8), в котором находятся циклонный сепаратор (9) и расположенная над ним в направлении силы тяжести фильтровальная камера (10), которая оснащена фильтровальными свечами (17) и в которую выведена центральная труба (20) циклонного сепаратора (9), отличающаяся тем, что между циклонным сепаратором (9) и фильтровальной камерой расположена разделительная стенка (19), выполненная в виде воронкообразного дна, через которое проходит центральная труба (20) циклонного сепаратора (9), причем в центральной трубе (20) расположена меньшая по диаметру спускная труба (21) для отвода тонкой пыли, снабженная подводящими элементами (24) для перемещения тонкой пыли с воронкообразного дна (19) в спускную трубу (21) и подведенная к сборнику (23) пыли посредством снабженного шлюзами узла (22) выгрузки пыли.

Настоящее изобретение относится к пластине, выполненной с возможностью поддержания слоя жидкого абсорбента в устройстве для очистки газа, имеющей верхнюю и нижнюю стороны в рабочем положении в устройстве.

Изобретение относится к отделению диоксида серы и твердых частиц от дымовых газов. Настоящее изобретение характеризуется тем, что использует несколько трубок Вентури, выполненных в пластине, содержащей верхнюю поверхность, рядом друг с другом, и газ на первой стадии переносят через трубки Вентури в направлении, противоположном направлению силы тяжести, и на второй стадии барботируют через жидкий слой абсорбента, расположенный на верхней поверхности.

Изобретение относится к способу добавления кислорода к жидкому абсорбенту, содержащему по меньшей мере одно соединение, способное вступать в реакцию с кислородом, в устройстве (1) для очистки газа.
Изобретение применяется на морских судах. Комплексная система выполнена в трех вариантах.

Изобретение относится к способу понижения содержания углерода в золе из топки, включающему операцию нагревания в топке ископаемого топлива в присутствии присадки - улучшителя топлива, в составе которой преобладают оксид железа и диоксид кремния.

Изобретение относится к распылительному сушильному абсорберу для удаления газообразных загрязняющих веществ из горячего технологического газа. Распылительный сушильный абсорбер содержит по меньшей мере два диспергатора.

Изобретение относится к способу нейтрализации кислотности газовой смеси с использованием самоконцентрирующегося абсорбента. Способ и система нейтрализации кислотности газовой смеси, содержащей кислотный газ, включают: введение газовой смеси в контакт с абсорбентом в абсорбционной установке, осуществление абсорбции кислотного газа абсорбентом для получения фазы концентрированного амина, отделение фазы концентрированного амина от остальной части абсорбента; подачу остальной части абсорбента обратно в абсорбционную установку; подачу фазы концентрированного амина в регенерационную установку и подачу регенерированного концентрированного амина обратно в абсорбционную установку.
Наверх