EA008624B1

EA008624B1 - Обработка гидролизатов химических агентов

Info

Publication number: EA008624B1
Application number: EA200600418A
Authority: EA
Inventors: Джон Стейтон; Стив Шнайдер; Лу Ф. Сентофанти; Дэвид Бэджер; Дэвид А. Ирвин; Рэндалл Б. Маркс
Original assignee: Перма-Фикс Инвайроментал Сервисез, Инк.; Сбр Текнолоджиз, Инк.
Priority date: 2003-08-15
Filing date: 2004-08-16
Publication date: 2007-06-29
Also published as: WO2005081673A3; EP1697008A4; US7442848B2; UA84028C2; KR20060066724A; US20080242913A1; EP1697008A2; CN1849154A; WO2005081673A2; CN1849154B; EA200600418A1; GEP20084469B

Abstract

В общем смысле, настоящее изобретение касается уничтожения химического оружия. Конкретно, настоящее изобретение касается способов обработки гидролизатов химических агентов. В одном варианте настоящее изобретение касается способа, включающего окисление гидролизата химического агента с получением водного слоя и органического слоя, при этом водный слой содержит некоторую концентрацию фосфорорганических соединений, и органический слой содержит некоторую концентрацию сераорганических соединений, и отделение органического слоя от водного слоя.

Description

В общем смысле, настоящее изобретение касается способов уничтожения химического оружия. Конкретно, настоящее изобретение касается новых способов обработки гидролизатов химических агентов, применяемых при создании химического оружия.

Предпосылки изобретения

Уничтожение химического оружия представляет первостепенный международный интерес, что инициировало принятие международных соглашений, таких как конвенция по химическому оружию Организации Объединенных Наций, запрещающая разработку, производство и хранение химического оружия. Более важно, что эти международные соглашения требуют от стран, подписавших договор, проведения планового уничтожения химического оружия и запасов химических агентов.

Уничтожение химических агентов обычно производят посредством сжигания. Хотя сжигание представляет технически подходящий подход к уничтожению химических агентов, оно неприемлемо для многих государственных и местных органов управления и общественных организаций, соседствующих с местами складирования. Главное беспокойство этих организаций составляет сохраняющаяся опасность для здоровья, связанная с выбросами в атмосферу от установок для сжигания.

В связи с сохраняющейся опасностью в результате сжигания разработаны альтернативные способы уничтожения химических агентов, применяемых в химическом оружии. Один многообещающий альтернативный способ разрушает или нейтрализует химические агенты посредством гидролиза химических агентов. Однако при гидролизе химических агентов имеются некоторые существенные проблемы. Одной проблемой является едкая, пахучая и токсичная природа получаемого гидролизата. Кроме того, гидролизаты содержат предшественники химических агентов, что представляет дополнительные проблемы в отношении соответствия принятым нормативным актам. Соглашения по химическому вооружению определяют, что для проведения полного уничтожения химических агентов, кроме того, должны быть уничтожены любые предшественники, способные взаимодействовать, вновь образуя химический агент.

Учитывая данные проблемы, было бы желательно обеспечить способы обработки гидролизатов химических агентов, которые снижали бы токсичность гидролизата, переводя химические предшественники в формы, неспособные взаимодействовать, вновь образуя гидролизованный химический агент.

Краткое описание изобретения

Настоящее изобретение касается способов обработки гидролизатов химических агентов. В частности, настоящее изобретение дает возможность успешно обрабатывать гидролизаты химических агентов, что снижает токсичность гидролизата, переводя составляющие химические предшественники в формы, неспособные взаимодействовать, вновь образуя гидролизованный агент.

В одном варианте настоящее изобретение касается способа, включающего окисление гидролизата химического агента с образованием водного слоя и органического слоя; где водный слой содержит некоторую концентрацию фосфорорганических соединений, и органический слой содержит некоторую концентрацию сераорганических соединений; и где органический слой отделяют от водного слоя.

В другом варианте настоящее изобретение касается способа, включающего окисление гидролизата химического агента с образованием водного слоя и органического слоя, причем водный слой содержит некоторую концентрацию фосфорорганических соединений и органический слой содержит некоторую концентрацию сераорганических соединений, и окисление и осаждение концентрата фосфорорганических соединений из водного слоя.

В другом варианте настоящее изобретение касается способа, включающего окисление концентрата фосфорорганических соединений раствора гидролизата химического агента и осаждение окисленных фосфорорганических соединений из раствора гидролизата.

Отличительным признаком и преимуществом настоящего изобретения является то, что способы по настоящему изобретению можно использовать для обработки гидролизатов химических агентов, в результате которой происходит разрушение предшественников химических агентов, обеспечивая тем самым соответствие международным соглашениям по химическому оружию.

При указанных выше и других преимуществах и отличительных признаках изобретения, которые будут ясны здесь далее, природа изобретения может быть понятнее при обращении к следующему подробному неограничивающему описанию изобретения и некоторым представлениям, проиллюстрированным чертежами.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 представляет иллюстрацию оборудования для осуществления варианта настоящего изобретения.

Фиг. 2 иллюстрирует блок-схему способа по одному из вариантов настоящего изобретения.

Подробное описание изобретения

Настоящее изобретение касается способов обработки гидролизатов химических агентов. Способы по настоящему изобретению можно преимущественно использовать при разложении присутствующих в гидролизатах предшественников химических агентов, переводя предшественники в формы, неспособные вновь образовывать гидролизованный химический агент. Согласно способам по настоящему изобретению можно обрабатывать гидролизаты химических агентов, содержащие УХ, русский УХ (КУХ), зарин

- 1 008624 (СВ), зоман (ΟΌ) и табун (СЛ).

Ниже сделаны ссылки на конкретные варианты настоящего изобретения. Каждый вариант приведен ради объяснения изобретения, а не как ограничение изобретения. Фактически, специалисту в данной области понятно, что можно производить различные модификации и вариации настоящего изобретения, не отклоняясь от области или замысла изобретения. Например, отличительные признаки, показанные или описанные как часть одного варианта, можно включить в другой вариант, получив дополнительный вариант. Таким образом, подразумевается, что настоящее изобретение охватывает такие модификации и вариации, которые входят в область приложенной формулы изобретения, и их эквиваленты.

Для целей данного описания, пока не указано иное, все используемые в описании числа, выражающие количества ингредиентов, условия реакций и т. д., считают модифицированными во всех случаях при использовании выражения примерно. Таким образом, пока не указано противоположное, указанные в следующем описании числовые параметры являются приближенными значениями, которые можно варьировать в зависимости от требуемых свойств, которые стремятся получить при помощи настоящего изобретения. И, наконец, и не в качестве попытки ограничить применение теории эквивалентов к области формулы изобретения, каждый числовой параметр следует толковать, по меньшей мере, в свете количества указанных значимых цифр и используя обычные способы округления.

Несмотря на то, что числовые диапазоны и параметры, устанавливающие далее широкую область изобретения, являются приближенными, указанные далее в конкретных примерах численные величины приведены по возможности точно. Однако любая численная величина, по существу, содержит определенные ошибки, непременно возникающие из стандартных отклонений, обнаруженных в соответствующих тестовых измерениях. Кроме того, следует понимать, что все раскрытые здесь диапазоны включают любой и все входящие в них поддиапазоны и каждое число между граничными точками. Например, следует считать, что установленный диапазон от 1 до 10 включает любой и все поддиапазоны между минимальным значением 1 (включительно) и максимальным значением 10; т.е. все поддиапазоны, начиная от минимального значения 1 или более, например от 1 до 6,1, и кончая максимальным значением 10 или менее, например от 5,5 до 10, а также все диапазоны, начинающиеся и заканчивающиеся значениями между граничными точками, например от 2 до 9, от 3 до 8, от 3,2 до 9,3, от 4 до 7; и в конечном счете, каждое число 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 и 10 внутри данного диапазона. Кроме того, следует понимать, что любая ссылка, обозначенная как включенная здесь, включена во всей своей полноте.

Дополнительно отмечено, что используемые в данном описании формы единственного числа включают множественное число понятия, пока точно и определенно не ограничены одним понятием.

В одном варианте способ обработки гидролизата химического агента по настоящему изобретению содержит окисление гидролизата с образованием водного слоя и органического слоя, при этом водный слой содержит некоторую концентрацию фосфорорганических соединений, и органический слой содержит некоторую концентрацию сераорганических соединений, и отделение органического слоя от водного слоя.

Со ссылкой на чертежи, на которых одинаковые цифры указывают одинаковые элементы на нескольких фигурах, фиг. 1 представляет собой иллюстрацию одного варианта оборудования для осуществления одного из вариантов настоящего изобретения. Показанное на фиг. 1 оборудование содержит установку 100, включающую резервуар для первой обработки 101, резервуар для второй обработки 102, резервуар для смешивания 103, уравнительный резервуар 104 перед биореактором, расходный резервуар для органических веществ 112 и биореактор 110. Установка 100 фиг. 1 может дополнительно содержать трубопроводы 105, 106, 107, 108, 109, 111 и 113.

Кроме того, фиг. 2 представляет блок-схему, иллюстрирующую способ по одному из вариантов настоящего изобретения. Способ, показанный на фиг. 2, описан со ссылкой на обработку гидролизата нервно-паралитического агента УХ. Кроме того, способ, показанный на фиг. 2, дополнительно описан со ссылкой на оборудование установки 100 фиг. 1. Однако описываемый сейчас способ не ограничен гидролизатом нервно-паралитического агента УХ, а также не ограничен оборудованием установки 100 фиг. 1. Согласно описываемому сейчас способу можно разрушать другие химические агенты, например русский УХ (КУХ).

Гидролизат нервно-паралитического агента УХ и первый окислитель можно поместить в резервуар для первой обработки (101) 201. Гидролизат нервно-паралитического агента УХ можно, например, подавать в резервуар для первой обработки (101) по трубопроводу (105). Окислители, подходящие для использования в настоящем способе в качестве первого окислителя, могут содержать пероксид водорода (Н₂О₂), кислород, озон, воздух, гипохлорит, персульфат, перманганат или любую их комбинацию. Первый окислитель окисляет химические компоненты гидролизата с образованием водного слоя и органического слоя, при этом водный слой содержит некоторую концентрацию фосфорорганических соединений, и органический слой содержит некоторую концентрацию сераорганических соединений 202. В настоящем варианте водорастворимые тиоламины, такие как 2-(диизопропиламино)этантиол, присутствующие в гидролизате УХ, окисляют до нерастворимых в воде дисульфидов. Окислитель можно добавлять в стехиометрическом количестве для окисления, по существу, всего количества тиоламина до дисульфида. В вариантах, где добавляемый окислитель разлагается в результате побочных реакций с гидролизатом, ко

- 2 008624 личество добавляемого окислителя может превышать стехиометрическое количество. Кроме того, стехиометрическое количество добавляемого окислителя может меняться в зависимости от особенностей выбранного окислителя, но молярное соотношение окислителя к тиоламину обычно составляет величину в диапазоне примерно от 0,5-1 примерно до 5-1. Окисление водорастворимых тиоламинов до нерастворимых в воде дисульфидов генерирует органический слой, содержащий дисульфиды. Кроме того, водный слой, содержащий прежде водорастворимые тиоламины гидролизата УХ, а также другие фосфорорганические соединения, теперь содержит различные фосфоновые кислоты, например, метилфосфоновую кислоту (МРА) и этилметилфосфоновую кислоту (ЕМРА). Введение первого окислителя в гидролизат химического агента сразу инициирует реакцию окисления. В некоторых вариантах настоящего изобретения можно позволить протекать окислению гидролизата химического агента первым окислителем до 1 ч.

После получения водного слоя, содержащего некоторую концентрацию фосфорорганических соединений, и органического слоя, содержащего некоторую концентрацию сераорганических соединений, органический слой можно отделить от водного слоя, удаляя органический слой в резервуар для второй обработки (102) 203. Органический слой можно удалить в резервуар для второй обработки (102) через трубопровод (106), который соединяет резервуар для первой обработки (101) с резервуаром для второй обработки (102). Водный слой остается в резервуаре для первой обработки (101).

После отделения органического слоя от водного слоя концентрат фосфорорганических соединений можно удалить из водного слоя. Удаление концентрата фосфорорганических соединений из водного слоя включает окисление фосфорорганических соединений, осаждение концентрата окисленных фосфорорганических соединений, содержащих неорганические и органические фосфорные соединения, из водного слоя и отделение осажденного концентрата фосфорных соединений из водного слоя. Как описано ранее, концентрат фосфорорганических соединений водного слоя включает метилфосфоновую кислоту (МРА) и/или этилметилфосфоновую кислоту (ЕМРА). Окисление этих типов химических веществ может вести к их необратимому разложению, так как связи углерод-фосфор подвергаются воздействию в процессе окисления, при этом происходит удаление метильной группы с атома фосфора. Необратимое разложение данных предшественников химического агента УХ может предотвратить их повторную реакцию с тиоламинами с образованием химического агента заново, обеспечивая тем самым химическое соответствие международным соглашениям по химическому оружию.

Окисление фосфорорганических соединений водного слоя включает добавление металлического катализатора, второго окислителя и химических веществ, регулирующих рН, к резервуару для первой обработки (101) 204. Окислители, подходящие для использования в качестве второго окислителя, содержат пероксиды, такие как пероксид водорода, кислород, озон, воздух, гипохлорит или любую их комбинацию. Второй окислитель можно добавлять в стехиометрическом количестве для окисления, по существу, всех МРА и ЕМРА в водном слое. Молярное отношение второго окислителя к МРА и ЕМРА может составлять примерно от 5-1 примерно до 40-1.

Металлические катализаторы, подходящие для использования при окислении МРА и ЕМРА, могут содержать железо, магний или их комбинации. Железные катализаторы, содержащие двухвалентное (Ее⁺²) и трехвалентное железо (Ее⁺³), можно получить, например, от коммерческих организаций, известных специалистам в данной области, например, Вескай Епу1гопшеп1а1, 1пс. οί Кепокка, ХУйсопЧп. Стехиометрическое количество металлического катализатора, добавляемого к водному слою, может быть достаточным для получения молярного отношения металлического катализатора к МРА и ЕМРА в диапазоне примерно от 0,5-1 примерно до 3-1.

Химические вещества, регулирующие рН, можно добавлять к водному слою в количестве, достаточном для регулировки рН данного слоя в диапазоне примерно от 4,5 до 6,0. Химические вещества, регулирующие рН и подходящие для добавления к водному слою, могут содержать гидроксид натрия, щелок и/или гидроксид калия.

Второй окислитель, металлический катализатор и вещества, регулирующие рН, объединяют с водным слоем, например, при перемешивании, и полученный раствор можно оставить на некоторый период времени, в течение которого может происходить окисление. В некоторых вариантах в зависимости от концентрации гидролизата химического агента период времени для окисления водного слоя может длиться примерно от 15 мин до 10 ч. В процессе окисления ЕМРА в водном слое может окисляться до МРА, тогда как МРА в водном слое может окисляться до ортофосфата (РО₄ ^3-). МРА и ортофосфаты поддаются осаждению из водной смеси в виде железофосфорных полимеров. В результате, если в водном слое присутствует железо, МРА и ортофосфаты, получаемые при окислении водного слоя вторым окислителем, осаждаются в виде железофосфорного полимера 205. В вариантах настоящего изобретения можно добавить к водному раствору после окисления дополнительное количество трехвалентного железа для осаждения дополнительных количеств МРА и ортофосфатов в виде железофосфорного полимера.

Получаемый железофосфорный полимерный осадок можно отделить от водного раствора в резервуаре для первой обработки 206 фильтрованием или любыми другими способами, известными специалисту в данной области. Отделив железофосфорный полимерный осадок, можно объединить его с другими твердыми отходами, например, технологическим материалом, и безопасно разместить в подходящем месте, таком как место захоронения отходов. Удаление железофосфорного полимера дает водный слой,

- 3 008624 обедненный фосфорсодержащими соединениями.

Аналогично, можно удалить из органического слоя сераорганические соединения. Удаление сераорганических соединений из органического слоя включает, например, окисление сераорганических соединений органического слоя с образованием единого водного слоя, объединение единого водного слоя с фосфоробедненным водным слоем и биологическим материалом с получением смеси и биологическое разложение данной смеси.

Как описано ранее, сераорганический слой, полученный окислением гидролизата УХ, содержит дисульфиды. Окисление дисульфидов в резервуаре для второй обработки (102) включает добавление третьего окислителя, воды и химических веществ, регулирующих рН, к органическому слою в резервуаре для второй обработки (102) 208. Окислители, подходящие в качестве третьего окислителя, включают металлический катализатор, такой как железо, в сочетании с кислородом, озоном, воздухом, гипохлоритом, пероксидами, например, пероксидом водорода, или любой их комбинацией. Третий окислитель можно добавлять в стехиометрическом количестве для окисления, по существу, всего количества дисульфидов в органическом слое. Молярное отношение третьего окислителя к дисульфидам может составлять величину в диапазоне примерно от 3-1 примерно до 30-1.

Химические вещества, регулирующие рН, можно добавлять к органическому слою в количестве, достаточном для регулировки рН слоя в диапазоне примерно от 4,5 до 6,0. Химические вещества, регулирующие рН и подходящие для добавления к органическому слою, включают гидроксид натрия, щелок и/или гидроксид калия. Можно добавлять к органическому слою воду в 2,5-кратном объеме от объема органического слоя.

Третий окислитель, вещество, регулирующее рН, и воду объединяют при перемешивании, и полученный раствор можно оставить на некоторый период времени, в течение которого может происходить окисление. Окисление дисульфидов в органическом слое трансформирует органический слой в единый водный слой в резервуаре для второй обработки (102) 209. Дисульфиды в органическом слое можно окислить до различных водорастворимых сульфатов, трансформируя при этом органический слой в единый водный слой.

Единый водный слой, полученный при окислении органического слоя в резервуаре для второй обработки (102), можно объединить с фосфоробедненным водным слоем резервуара для первой обработки (101) 210. Комбинирование единого водного слоя с фосфоробедненным водным слоем может включать смешивание двух водных слоев в резервуаре для смешивания (103). В других вариантах, единый водный слой, полученный при окислении органического слоя в резервуаре для второй обработки (102), можно вернуть в резервуар для первой обработки (101) для комбинирования с фосфоробедненным водным слоем.

Водный раствор, полученный комбинацией единого водного слоя в резервуаре для второй обработки (102) с фосфоробедненным слоем резервуара для первой обработки (101), можно перенести в уравновешивающий резервуар перед биореактором (104) 211, где водный раствор можно соединить с органическим материалом, например, технологическим потоком. Технологический поток можно вводить в предварительный биореактор (104) из резервуара для хранения органических веществ (112), сообщающегося с предварительным биореактором через трубопровод (113). Водный раствор можно биологически разложить в биореакторе (110) ниже по потоку от уравновешивающего резервуара (104) 212. При работе в периодическом режиме биореактору может потребоваться интервал времени 6-24 ч для разложения обработанного гидролизата. Биореактор может иметь гидравлическое время пребывания 5-20 дней и время пребывания твердых веществ 20-100 дней.

После биологического разложения (212) водный раствор можно отделить от твердых веществ в биореакторе (110) 213. Отделение водного раствора от твердых веществ можно осуществить фильтрованием раствора или другими способами отделения, известными специалистам в данной области. Другим способом, которым можно отделить водный раствор от твердых веществ в биореакторе (110), может быть, например, седиментация. Отделенный водный раствор перед выгрузкой можно исследовать на соответствие допустимым ограничениям на сброс сточных вод и на соединения списка 2. Отделенный водный раствор можно спустить, например, в находящиеся в общественной собственности локальные очистные сооружения как безопасную воду.

Твердые вещества, удаленные из водного раствора в биореакторе (110), можно соединить с фосфорным осадком, полученным при удалении фосфорорганических соединений из водного слоя в резервуаре для первой обработки (101) 214. Объединенные твердые вещества можно разместить в подходящем месте захоронения отходов 207.

В некоторых вариантах фосфоробедненный водный слой можно отправить непосредственно на стадию биологического разложения (212), не смешивая с единым водным слоем, полученным при окислении сераорганических соединений. Можно довести рН фосфоробедненного водного слоя до значения внутри диапазона примерно от 6 до 8 и дополнительно обработать его биологически до выгрузки. Биологически обработанный фосфоробедненный водный слой можно сбросить, например, в находящиеся в общественной собственности очистные сооружения или можно сбросить или, по-другому, можно разместить другим способом, известным специалисту в данной области. В других вариантах до биологиче

- 4 008624 ской обработки фосфоробедненный водный слой можно объединить с дополнительными потоками отходов, содержащих биологически разлагаемые соединения.

Аналогично, в некоторых вариантах единую водную фазу, полученную окислением органического слоя и содержащую сераорганические соединения, можно отправить непосредственно на стадию биологического разложения (212), не смешивая с фосфоробедненным водным слоем. Кроме того, до биологической обработки единый водный слой можно смешать с другими потоками отходов, содержащих биологически разлагаемые соединения. Биологически обработанный единый водный слой можно выпустить в водный поток, например, в находящиеся в общественной собственности очистные сооружения, или, подругому, можно разместить другим способом, известным специалистам в данной области.

В других вариантах продукты окисления сераорганических соединений, полученные при окислении органического слоя, включающего сераорганические соединения, можно осадить солями металлов, содержащими железо. Например, можно использовать хлорид железа (III) и/или сульфат железа (II) для осаждения сераорганических соединений, полученных при окислении органического слоя, включающего сераорганические соединения.

Еще в одном варианте гидролизат химического агента можно обработать первым окислителем, как описано ранее, с образованием водного слоя и органического слоя, при этом водный слой содержит некоторую концентрацию фосфорорганических соединений, и органический слой содержит некоторую концентрацию сераорганических соединений. Органический слой можно отделить от водного слоя. После отделения от водного слоя органический слой можно обработать окислителем, веществами, регулирующими рН, и водой, как описано ранее. Кроме того, можно удалить фосфорорганические соединения из водного слоя в отсутствие второго окислителя, добавляя соль металла. Ионы металлов данных солей могут осаждать из водного слоя фосфорсодержащие соединения, такие как МРА и ортофосфаты, в виде металлфосфорных полимеров. Соли металлов, подходящие для осаждения фосфорсодержащих соединений в водной фазе, согласно настоящему варианту могут включать соли железа. Сульфат железа (II) и хлорид железа (III) могут осаждать фосфорсодержащие соединения из водного слоя. Водный слой можно отфильтровать для удаления фосфорсодержащего осадка с образованием фосфоробедненного водного слоя. Фосфоробедненный водный слой и окисленный органический слой можно соединить и подвергнуть биологическому разложению в биореакторе, как описано ранее.

В другом варианте способ по настоящему изобретению включает окисление гидролизата химического агента с образованием водного слоя и органического слоя, при этом водный слой содержит некоторую концентрацию фосфорорганических соединений и органический слой содержит некоторую концентрацию сераорганических соединений, и окисление и осаждение фосфорорганических соединений из водного слоя. Настоящий способ аналогичен предыдущему способу, описанному со ссылкой на фиг. 1 и

2. Однако в настоящем способе органический слой не отделяют от водного слоя после первоначального окисления.

Согласно настоящему способу гидролизат химического агента и первый окислитель можно разместить в резервуаре или сосуде для обработки. Окислители, подходящие в качестве первого окислителя в настоящем способе, могут содержать пероксид водорода, кислород, озон, воздух, гипохлорит, персульфат, перманганат или любую их комбинацию. Первый окислитель окисляет химические компоненты гидролизата, генерируя водный слой и органический слой, при этом водный слой содержит некоторую концентрацию фосфорорганических соединений, и органический слой содержит некоторую концентрацию сераорганических соединений. Водорастворимые тиоламины, такие как 2-(диизопропиламино)этантиол, присутствующие в гидролизате химического агента, окисляют до нерастворимых в воде дисульфидов. Окислитель можно добавлять в стехиометрическом количестве для окисления, по существу, всего количества тиоламинов до дисульфидов. В вариантах, где окислитель разлагается в гидролизате в результате побочных реакций, количество добавляемого окислителя может превышать стехиометрическое количество. Кроме того, стехиометрическое количество окислителя можно варьировать в зависимости от особенностей выбранного окислителя, но молярное соотношение окислителя к тиоламину обычно составляет величину в диапазоне примерно от 0,5-1 примерно до 5-1. Окисление водорастворимых тиоламинов до нерастворимых в воде дисульфидов генерирует органический слой, содержащий дисульфиды. Кроме того, водный слой, содержащий прежде водорастворимые тиоламины гидролизата, а также другие фосфорорганические соединения, содержит различные фосфорные кислоты, например, метилфосфоновую кислоту (МРА) и этилметилфосфоновую кислоту (ЕМРА). Введение первого окислителя в гидролизат химического агента сразу инициирует реакцию окисления. В некоторых вариантах настоящего изобретения можно позволить протекать окислению гидролизата химического агента первым окислителем до 1 ч.

После получения водного слоя и органического слоя фосфорорганические соединения гидролизата могут окисляться и осаждаться из водного слоя. Окисление и осаждение фосфорорганических соединений включает добавление второго окислителя, металлического катализатора и веществ, регулирующих рН, к раствору гидролизата. Раствор гидролизата в этом месте содержит водный слой и органический слой, так как в настоящем способе опущена стадия отделения органического слоя от водного слоя. Окислители, подходящие в качестве второго окислителя в настоящем способе, аналогичны окислителям, ко

- 5 008624 торые могут служить вторым окислителем в предыдущем способе. Подходящие для настоящего способа вторые окислители включают кислород, воздух, гипохлорит и пероксиды, например, пероксид водорода и/или озон. Второй окислитель можно использовать совместно с металлическим катализатором, таким как железо.

Окислитель можно добавлять в стехиометрическом количестве для окисления, по существу, всего количества фосфорорганических соединений в растворе гидролизата. Молярное отношение окислителя к фосфорорганическим соединениям может быть в диапазоне примерно от 1-1 примерно до 40-1. Кроме того, стехиометрическое количество металлического катализатора, добавляемого к раствору гидролизата, может быть достаточным для получения молярного отношения металлического катализатора к фосфорорганическим соединениям в диапазоне примерно от 0,5-1 примерно до 3-1.

Химические вещества, регулирующие рН, можно добавлять к раствору гидролизата в количестве, достаточном для регулировки рН раствора в диапазоне примерно от 4,5 до 6,0.

Окислитель, металлический катализатор и вещества, регулирующие рН, объединяют при перемешивании с раствором гидролизата в резервуаре для первой обработки, и полученный раствор можно оставить на некоторый период времени, в течение которого может происходить окисление. В некоторых вариантах в зависимости от концентрации гидролизата химического агента период времени окисления раствора гидролизата может составлять величину в диапазоне примерно от 15 мин до 10 ч. В реакции окисления фосфорорганические соединения окисляют до метилфосфоновой кислоты (МРА) и ортофосфата (РО₄ ^3-). Как описано ранее, МРА и ортофосфаты поддаются осаждению из водной смеси в виде железофосфорных полимеров. В результате, если в растворе гидролизата присутствует железо, МРА и ортофосфаты, полученные при окислении раствора гидролизата, можно осадить в виде железофосфорного полимера. В других вариантах после окисления можно ввести дополнительно трехвалентное железо в резервуар для первой обработки с целью осаждения дополнительных количеств МРА и ортофосфатов в виде железофосфорного полимера.

Полученный железофосфорный полимерный осадок можно отделить от раствора гидролизата в резервуаре для первой обработки фильтрованием или любым другим способом, известным специалистам в данной области. Отделив железофосфорный полимерный осадок, можно объединить его с другими твердыми отходами, например технологическим материалом, и безопасно разместить в местах захоронения отходов. Удаление железофосфорного полимера дает обедненный фосфорорганическими соединениями водный слой и переводит фосфорорганические предшественники в формы, неспособные вновь образовывать химический агент.

Обедненный фосфорорганическими соединениями раствор гидролизата можно потом отправить в уравновешивающий резервуар перед биореактором и биореактор (110) для биологического разложения. В некоторых вариантах окисление раствора гидролизата вторым окислителем может уничтожить органический слой, содержащий некоторую концентрацию сераорганических соединений. В таких вариантах органический слой трансформируется, по существу, в водный слой, содержащий неорганические и органические сульфаты. Данный вновь образованный водный слой, содержащий сульфаты, можно смешать с фосфоробедненным водным слоем и затем отправить на стадию биологического разложения с фосфоробедненным водным слоем.

При биологическом разложении обедненного фосфорорганическими соединениями раствора гидролизата рН раствора гидролизата регулируют в диапазоне примерно от 6 до 8. Фосфорорганический раствор гидролизата можно объединить с технологическим и/или другим органическим материалом и потом подвергнуть биологическому разложению. Биологически разложенный обедненный фосфорорганическими соединениями раствор гидролизата можно сбросить в водный поток, например, в находящиеся в общественной собственности очистные сооружения, или, по-другому, можно разместить другим способом, известным специалистам в данной области.

В некоторых вариантах перед биологическим разложением обедненный фосфорорганическими соединениями раствор гидролизата можно объединить с другими потоками отходов, содержащих биологически разлагаемые соединения.

В другом варианте настоящего изобретения способ содержит окисление фосфорорганических соединений раствора гидролизата химического агента и осаждение окисленных фосфорорганических соединений из раствора гидролизата. Гидролизаты, подходящие для использования в настоящем способе, включают гидролизаты, содержащие некоторую концентрацию водорастворимых фосфорорганических соединений. Кроме водного компонента окисленного гидролизата УХ для обработки настоящим способом подходят, например, гидролизаты зарина (СВ), зомана (ΟΌ) и табуна (СА).

Окисление и осаждение фосфорорганических соединений раствора гидролизата может происходить способом, по существу, аналогичным удалению фосфорорганических соединений из водных слоев, описанному в предыдущих способах. Важно отметить, что окисление раствора гидролизата в настоящем способе не дает органического слоя, устраняя тем самым необходимость стадии начального окисления, включающей первый окислитель.

Таким образом, раствор гидролизата, окислитель, металлический катализатор и вещества, регулирующие рН, можно поместить в резервуар для первой обработки. Окислители, металлические катализа

- 6 008624 торы и химические вещества, регулирующие рН, подходящие для способа окисления настоящего способа, аналогичны веществам, описанным для окисления водного раствора фосфорорганических соединений в предыдущих способах. Например, подходящими для настоящего способа окислителями являются окислители, аналогичные тем, которые служат в качестве второго окислителя в предыдущих способах и содержат пероксиды, например, пероксид водорода и озон, кислород, воздух и гипохлорит. Окислитель используют в сочетании с металлическим катализатором, таким как железо.

Окислитель можно добавлять в стехиометрическом количестве для окисления, по существу, всего количества фосфорорганических соединений в растворе гидролизата. Молярное отношение окислителя к фосфорорганическим соединениям может составлять величину в диапазоне примерно от 1-1 примерно до 40-1. Кроме того, стехиометрическое количество металлического катализатора, добавляемого к раствору гидролизата, может быть достаточным для получения молярного отношения металлического катализатора к ортофосфатам в диапазоне примерно от 0,5-1 примерно до 3-1.

Окислитель, металлический катализатор и вещества, регулирующие рН, соединяют с раствором гидролизата в резервуаре для первой обработки при перемешивании, и полученный раствор можно оставить на некоторый период времени, в течение которого может происходить окисление. В некоторых вариантах в зависимости от концентрации гидролизата химического агента интервал времени окисления раствора гидролизата может составлять величину в диапазоне примерно от 15 мин до 10 ч. В реакции окисления фосфорорганические соединения окисляют до метилфосфоновой кислоты (МРА) и ортофосфатов (РО₄ ^3-). Как описано ранее, МРА и ортофосфаты чувствительны к осаждению из водной смеси железофосфорных полимеров. В результате, если в растворе гидролизата присутствует железо, то МРА и ортофосфаты, полученные при окислении раствора гидролизата, могут осаждаться в виде железофосфорного полимера. В других вариантах можно ввести дополнительное трехвалентное железо в резервуар для первой обработки после окисления с целью осаждения дополнительных количеств МРА и ортофосфатов в виде железофосфорного полимера.

Полученный железофосфорный полимерный осадок можно отделить от раствора гидролизата в резервуаре для первой обработки фильтрованием или любыми другими способами, известными специалистам в данной области. После отделения железофосфорный полимерный осадок можно объединить с другими твердыми отходами, такими как технологический материал, и безопасно разместить в местах захоронения отходов. Удаление железофосфорного полимера дает обедненный фосфорорганическими соединениями водный слой и переводит фосфорорганические предшественники гидролизата химического агента в формы, неспособные вновь образовывать химический агент.

Обедненный фосфорорганическими соединениями раствор гидролизата можно потом отправить в уравновешивающий резервуар перед биореактором для биологического разложения. При биологическом разложении обедненного фосфорорганическими соединениями раствора гидролизата рН раствора гидролизата регулируют в диапазоне примерно от 6 до 8. Раствор гидролизата фосфорорганического соединения можно объединить с технологическим и/или другим органическим материалом и потом подвергнуть биологическому разложению. Подвергнутый биологическому разложению обедненный фосфорорганическими соединениями раствор гидролизата можно сбросить в водный поток, например, в находящиеся в общественной собственности очистные сооружения, или, по-другому, можно разместить другим способом, известным специалистам в данной области.

В некоторых вариантах, перед биологическим разложением обедненный фосфорорганическими соединениями раствор гидролизата можно объединить с другими потоками отходов, содержащих биологически разлагаемые соединения.

Пример 1.

Примерно 3,8 л (один галлон) гидролизата УХ, содержащего 10% загрузку УХ [1 М тиоламин, 1 М фосфонатов (ЕМРА и МРА)] и имеющего рН 14, помещают в резервуар или реакционный сосуд для первой обработки. Гидролизат УХ перемешивают и добавляют примерно 230 мл 50% пероксида водорода (Н2О2) для окисления гидролизата УХ в резервуаре для первой обработки. Окисление гидролизата УХ дает водный слой, содержащий некоторую концентрацию фосфорорганических соединений, и органический слой, содержащий некоторую концентрацию сераорганических соединений. В настоящем примере органический слой не отделяют от водного слоя.

рН окисленного раствора гидролизата доводят примерно до значения 8, добавляя примерно 270 мл концентрированной серной кислоты. Затем раствор гидролизата подвергают второму окислению. В способе окисления добавляют к раствору примерно 4 л 5-7% водного железа в виде Ре8О₄-7Н₂О. Далее рН раствора гидролизата доводят примерно до 6 концентрированной серной кислотой. Раствор нагревают до 50°С и добавляют к раствору гидролизата примерно 8 л 50% пероксида водорода (Н₂О₂) за 4 ч. рН раствора поддерживают при рН 5 при помощи 50% гидроксида натрия (ЫаОН), и температуру раствора гидролизата поддерживают между 60 и 90°С в процессе окисления. Раствор гидролизата оставляют охлаждаться на 1 ч.

Полученный фосфорсодержащий осадок отфильтровывают от раствора при помощи фильтр-пресса.

- 7 008624

Фосфорсодержащий осадок размещают соответствующим образом. Удаляют из фосфоробедненного раствора гидролизата аммиак. рН фосфоробедненного раствора гидролизата доводят до значения 12 с применением 50% гидроксида натрия (№О11). Обычно для доведения рН раствора до значения 12 требуется добавить примерно 500 мл ΝαΟΗ. Затем в раствор гидролизата барботируют воздух до тех пор, пока не будут удовлетворены технические требования по аммиаку (примерно 2 ч до 50 мг/л).

Фосфоробедненный раствор смешивают с технологическим потоком таким образом, чтобы общая концентрация растворенных твердых веществ (ΤΌ8) составляла менее 3%. Перемешанный раствор добавляют в приспособленный, аэрируемый реактор периодического действия с задаваемым циклом работы (8ВК). Соотношение микроорганизмов (ТОС:МБ88) в 8ВК составляет примерно 0,2, где ТОС - общее содержание органического углерода и М1.88 содержание суспендированных твердых веществ в смешанной жидкости. Смешанный фосфоробедненный раствор подвергают биологическому разложению и полученный эффлюент сливают из системы биологической обработки. Эффлюент сливают при гидравлическом времени пребывания (НКТ) примерно 10 дней. Если необходимо, эффлюент можно очистить для удовлетворения требованиям допуска. Осажденные твердые вещества можно выгрузить при времени пребывания твердых веществ (8КТ) примерно 50 дней.

Таблица

Концентрации соединений списка 2 и СВОЭ5 в процессе обработки гидролизата (в процентах)

Технологический поток	МРА	ЕМРА	Тиоламин	ΟΒΟϋ₅
Начальные	1	8	10	0,8
После мягкого окисления	1	8	<0,01	0,8
После регулировки рН	1	8	<0, 01	0,8
После сильного окисления	0,4	0,2	<0,01	0,7
После удаления аммиака	0,4	0,2	<0,01	0,7
После смешивания с технология.	0,08	0,03	<0,01	0,07
потоком
После очистки углем	0,08	0,03	<0,01	0,01
В момент выгрузки	0,08	0,03	<0,01	0,01

Таблица показывает результаты обработки гидролизата УХ согласно способу по настоящему изобретению. Как показано в таблице, концентрация фосфорорганических соединений гидролизата существенно снижается, переводя фосфорорганические предшественники в формы, неспособные рекомбинировать с другими химическими веществами в гидролизате, вновь образовывая химический агент.

Предшествующее описание вариантов настоящего изобретения представлено только с целью иллюстрации и описания, и не предполагается, что оно исчерпывает или ограничивает изобретение конкретными раскрытыми формами. Специалистам в данной области ясны его многочисленные модификации и переделки без отклонения от духа и области настоящего изобретения.

Claims

1. Способ обработки гидролизата химических агентов, включающий окисление гидролизата химического агента с образованием водного слоя, содержащего некоторую концентрацию фосфорорганических соединений, и органического слоя, содержащего некоторую концентрацию сераорганических соединений; и отделение органического слоя от водного слоя.

2. Способ по п.1, в котором фосфорорганические соединения содержат метилфосфоновую кислоту.

3. Способ по п.2, в котором фосфорорганические соединения дополнительно содержат этилметилфосфоновую кислоту.

4. Способ по п.1, в котором сераорганические соединения содержат дисульфидные соединения.

5. Способ по п.1, в котором химический агент содержит по меньшей мере один из нервнопаралитических агентов УХ и КУХ.

6. Способ по п.1, дополнительно включающий удаление фосфорорганических соединений из водного слоя с получением обедненного фосфорорганическими соединениями водного слоя.

7. Способ по п.6, в котором удаление фосфорорганических соединений из водного слоя включает окисление фосфорорганических соединений;

осаждение окисленных фосфорорганических соединений из водного слоя; и отделение осажденных фосфорорганических соединений от водного слоя.

8. Способ по п.7, в котором водный слой имеет рН примерно от 4,5 до 6,0.

9. Способ по п.7, в котором осаждение включает добавление к водному слою осадителя.

10. Способ по п.9, в котором осадитель содержит источник железа.

- 8 008624

11. Способ по п.7, в котором отделение осажденных окисленных фосфорорганических соединений из водного слоя включает фильтрование водного слоя.

12. Способ по п.7, дополнительно включающий размещение удаленных фосфорных соединений.

13. Способ по п.12, в котором размещение включает размещение удаленных фосфорорганических соединений в местах захоронения отходов.

14. Способ по п.1, дополнительно включающий удаление сераорганических соединений из органического слоя.

15. Способ по п.14, в котором удаление сераорганических соединений из органического слоя включает окисление сераорганических соединений органического слоя с образованием единого водного слоя; объединение единого водного слоя с водным слоем, обедненным фосфорорганическими соединениями, и биологическим материалом с получением смеси; и биологическое разложение смеси.

16. Способ по п.15, в котором органический слой имеет рН примерно от 3 до 5.

17. Способ по п.15, дополнительно включающий размещение подвергнутой биологическому разложению смеси.

18. Способ по п.17, в котором размещение подвергнутой биологическому разложению смеси включает фильтрование смеси с получением эффлюента и твердой фазы;

сброс эффлюента в водный источник и размещение твердой фазы в местах захоронения отходов.

19. Способ обработки гидролизата химических агентов, включающий окисление гидролизата химического агента с образованием водного слоя, содержащего некоторую концентрацию фосфорорганических соединений, и органического слоя, содержащего некоторую концентрацию сераорганических соединений;

отделение органического слоя от водного слоя;

удаление фосфорорганических соединений из водного слоя; и удаление сераорганических соединений из органического слоя.

20. Способ обработки гидролизата химических агентов, включающий окисление гидролизата химического агента с образованием водного слоя, содержащего некоторую концентрацию фосфорорганических соединений, и органического слоя, содержащего некоторую концентрацию сераорганических соединений, и окисление и осаждение фосфорорганических соединений из водного слоя.

21. Способ обработки гидролизата химических агентов, включающий окисление фосфорорганических соединений раствора гидролизата химического агента; и осаждение окисленных фосфорорганических соединений из раствора гидролизата.

22. Способ по п.21, в котором окисленные фосфорорганические соединения осаждают в виде железофосфорного полимера.

23. Способ по п.22, в котором химический агент содержит по меньшей мере одно вещество из УХ, КУХ, зарина (СВ), зомана (ΟΌ) и табуна (СЛ).

24. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором химический агент является нервнопаралитическим агентом.

25. Способ по п.24, в котором химический агент выбран из гидролизата УХ, КУХ, зарина (СВ), зомана (СО) и табуна (СА).