RU2158321C1

RU2158321C1 - Composition for decontamination and protection of surface of metals that contacted with non-symmetrical dimethyl hydrazine

Info

Publication number: RU2158321C1
Application number: RU99102734/02A
Authority: RU
Inventors: А.М. Чирков; М.П. Глазунов; к А.К. Бур; А.К. Буряк; В.Н. Кирпичников; И.Ф. Камалов; Д.А. Маньшев; Н.В. Давидовский
Priority date: 1999-02-09
Filing date: 1999-02-09
Publication date: 2000-10-27

Abstract

FIELD: chemical surface treatment of metallic products by interacting surface thereof with reactive agent. SUBSTANCE: composition comprises aqueous solution of 0.5-0.6 wt % of morpholine metanitrobenzoate. Use of said composition makes it possible to decontaminate surface of metals from nonsymmetrical dimethyl hydrazine to desired standards for single cycle, reduce toxicity of surface of metals from corrosion, protect surface of metals from corrosion and decrease amount of harmful outbursts into environment. EFFECT: improved properties of the composition. 4 tbl

Description

Предполагаемое изобретение относится к области химической поверхностной обработки металлических изделий путем взаимодействия их поверхности с реакционным средством, в частности с водными растворами реагентов, и может быть использовано во всех областях техники, где необходимо обезвреживание металлов от НДМГ с последующей защитой их от коррозии. The alleged invention relates to the field of chemical surface treatment of metal products by the interaction of their surface with a reaction agent, in particular with aqueous solutions of reagents, and can be used in all areas of technology where it is necessary to neutralize metals from UDMH and then protect them from corrosion.

В настоящее время остро стоит проблема обезвреживания технических средств и изделий ракетной техники от компонентов ракетного топлива (горючее: НДМГ, ТГ-02; окислители; меланжи, амил) ввиду их высокой токсичности. При неполном обезвреживании данных средств и изделий возможно попадание компонентов ракетного топлива на грунт и в грунтовые воды, что приводит к загрязнению окружающей среды. Currently, there is an acute problem of rendering harmless the technical means and products of rocket technology from rocket fuel components (fuel: UDMH, TG-02; oxidizing agents; melange, amyl) due to their high toxicity. In case of incomplete neutralization of these means and products, rocket fuel components may get into the ground and into groundwater, which leads to environmental pollution.

Особенно проблемной является задача обезвреживания поверхности технических средств и баков изделий от НДМГ из-за его химической активности к конструкционным материалам и высокой токсичности. НДМГ поражает печень, кровяную и нервную системы человека, а также обладает канцерогенным действием [1]. Particularly problematic is the task of neutralizing the surface of technical equipment and product tanks from UDMH due to its chemical activity to structural materials and high toxicity. UDMH affects the liver, blood and nervous systems of a person, and also has a carcinogenic effect [1].

Для обезвреживания поверхности металлов от НДМГ в настоящее время используют воду, хлорорганические растворители: трихлорэтилен (ТХЭ), четыреххлористый углерод (ЧХУ), смесь ЧХУ с бензином [2]. Currently, water, organochlorine solvents: trichlorethylene (TCE), carbon tetrachloride (CFC), a mixture of CFC with gasoline are used to neutralize the surface of metals from UDMH [2].

Общим недостатком применения вышеуказанных средств является низкая эффективность обезвреживания поверхности металлов в НДМГ. После применения этих средств спустя некоторое время, как правило, (особенно при высоких температурах окружающего воздуха) концентрация паров НДМГ в обработанной емкости может превышать предельно-допустимые концентрации (ПДК) в несколько сотен раз, в то время как его ПДК в воздухе рабочей зоны не должно превышать 0,1 мг/м³, в почве - не более 0,1 мг/кг, в воде водоемов - не более 0,02 мг/дм³. Кроме того, к недостаткам использования вышеуказанных средств следует отнести токсичность и сложность уничтожения отработанных растворов (ТХЭ, ЧХУ), обусловленная необходимостью удаления токсичного хлора, пожароопасность (бензин) и т.д.A common disadvantage of using the above funds is the low efficiency of the neutralization of the surface of metals in UDMH. After using these products, after some time, as a rule (especially at high ambient temperatures), the concentration of UDMH vapors in the treated tank may exceed the maximum permissible concentrations (MPC) by several hundred times, while its MPC in the air of the working zone does not should exceed 0.1 mg / m ³ , in the soil - not more than 0.1 mg / kg, in the water of water bodies - not more than 0.02 mg / dm ³ . In addition, the disadvantages of using the above funds include the toxicity and complexity of the destruction of spent solutions (TCE, CLC), due to the need to remove toxic chlorine, fire hazard (gasoline), etc.

Наиболее близким по технической сущности к предполагаемому изобретению является состав (прототип), представляющий собой 1,5% водный раствор реагента - бихромата калия (K₂Cr₂O₇), используемый для обезвреживания технических средств от НДМГ [3]. В основе обезвреживания лежит химическая окислительно-восстановительная реакция НДМГ до нетоксичных продуктов. После обезвреживания технических средств от НДМГ данным составом осуществляют дополнительно антикоррозионную обработку их поверхности с использованием 0,3% водного раствора нитрита натрия, что значительно усложняет подготовку технических средств для дальнейшего их использования.The closest in technical essence to the proposed invention is the composition (prototype), which is a 1.5% aqueous solution of the reagent - potassium dichromate (K ₂ Cr ₂ O ₇ ), used to neutralize technical means from UDMH [3]. The neutralization is based on the chemical redox reaction of UDMH to non-toxic products. After the neutralization of technical equipment from UDMH with this composition, an additional anti-corrosion treatment of their surface is carried out using a 0.3% aqueous solution of sodium nitrite, which greatly complicates the preparation of technical means for their further use.

К недостаткам состава-прототипа также относятся: низкая эффективность обезвреживания поверхности металлов от НДМГ (невозможность достижения уровня ПДК за один цикл); токсичность состава, обусловленная использованием бихромата калия; токсичность и сложность уничтожения отработанного раствора, связанная с удалением как НДМГ, так и хрома; длительность обезвреживания поверхности металлов (2-3 часа - один цикл). The disadvantages of the composition of the prototype also include: low efficiency of the neutralization of the surface of metals from UDMH (the inability to achieve the MPC level in one cycle); toxicity of the composition due to the use of potassium dichromate; the toxicity and complexity of the destruction of the spent solution associated with the removal of both UDMH and chromium; the duration of the neutralization of the surface of metals (2-3 hours - one cycle).

Технический результат - повышение эффективности действия состава для обезвреживания поверхности металлов от НДМГ с одновременным упрощением способа уничтожения отработанного раствора, сокращением времени обезвреживания поверхности металлов и защитой от коррозии, а также снижением вредных выбросов в окружающую среду. The technical result is an increase in the effectiveness of the composition for neutralizing the surface of metals from UDMH while simplifying the method of destruction of the spent solution, reducing the time of neutralizing the surface of metals and protecting against corrosion, as well as reducing harmful emissions into the environment.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном составе для обезвреживания технических средств от НДМГ, содержащем 1,5% водный раствор реагента (бихромата калия), согласно предполагаемому изобретению в качестве реагента содержит 0,5. ..0,6% масс. мета-нитробензоата морфолина (МНБМ). The specified technical result is achieved by the fact that in the known composition for the neutralization of technical means from UDMH containing 1.5% aqueous solution of the reagent (potassium dichromate), according to the proposed invention as a reagent contains 0.5. ..0.6% of the mass. morpholine meta-nitrobenzoate (MNBM).

МНБМ выпускается Волгоградским химическим комбинатом по ТУ 6-22-4850-1-91 "Мета-нитробензоат морфолина (ингибитор Г-2М)" и представляет собой белый кристаллический порошок. Применяется в качестве ингибитора коррозии металлов - 3% водный раствор МНБМ, а также используется для приготовления ингибированной бумаги. МНБМ хорошо растворяется в воде, этиловом спирте и других органических растворителях, малотоксичен. Температура плавления - 128 -133^oC.MNBM is produced by the Volgograd Chemical Combine according to TU 6-22-4850-1-91 "Morpholine Meta-Nitrobenzoate (G-2M inhibitor)" and is a white crystalline powder. It is used as an inhibitor of metal corrosion - a 3% aqueous solution of MNBM, and is also used to prepare inhibited paper. MNBM is highly soluble in water, ethanol and other organic solvents, low toxicity. Melting point - 128 -133 ^o C.

Физико-химическое свойство МНБМ, связанное с высокой его энергией хемосорбции на металлических поверхностях, позволило предположить возможность обезвреживания поверхности металлов от НДМГ с помощью данного ингибитора. The physicochemical property of MNBM, associated with its high chemisorption energy on metal surfaces, suggested the possibility of neutralizing the metal surface from UDMH using this inhibitor.

Авторами при проведении патентного исследования не обнаружено какой-либо информации, где было бы известно использование мета-нитробензоата морфолина для обезвреживания металлов от НДМГ. When conducting a patent study, the authors did not find any information that would have known the use of morpholine meta-nitrobenzoate for the neutralization of metals from UDMH.

Для обоснования количественного содержания МНБМ в составе для обезвреживания поверхности металлов от НДМГ были приготовлены образцы (см. табл. 1), которые прошли испытания по оценке эффективности обезвреживания. To substantiate the quantitative content of MNBM in the composition for neutralizing the metal surface from UDMH, samples were prepared (see Table 1), which were tested to evaluate the effectiveness of neutralization.

Испытания по оценке эффективности обезвреживания поверхности металлов от НДМГ разными образцами состава проводились в ходе следующих лабораторных опытов. Навески порошков металлов (не мене 5 г), используемых для изготовления технических средств хранения, перекачки и транспортировки НДМГ (Ст. 3, стали Х18Н10Т и сплава АМг-6), выдерживали в течение суток в НДМГ и высушивали путем продувки сухим азотом. После этого бывшие в контакте с НДМГ навески порошков металлов выдерживали в образцах NN 1-5 состава для обезвреживания металла от НДМГ в течение 1 часа и высушивали продувкой азотом. Потом навески порошков металлов исследовали методом масс-спектрометрического термического анализа на предмет определения содержания НДМГ. Как видно из результатов испытаний (см. табл. 2), состав начинает обезвреживать металлы от НДМГ при содержании в нем 0,5% масс. МНБМ (образец N 3). Tests to evaluate the effectiveness of the neutralization of the surface of metals from UDMH with different samples of the composition were carried out during the following laboratory experiments. Samples of metal powders (not less than 5 g) used for the manufacture of technical means of storage, pumping and transportation of UDMH (Art. 3, X18H10T steel and alloy AMg-6) were kept in UDMH for 24 hours and dried by blowing with dry nitrogen. After that, samples of metal powders that were in contact with UDMH were kept in samples NN 1–5 of the composition for neutralizing metal from UDMH for 1 hour and dried with nitrogen purge. Then, weighed metal powders were examined by mass spectrometric thermal analysis to determine the content of UDMH. As can be seen from the test results (see table. 2), the composition begins to neutralize metals from UDMH with a content of 0.5% mass. MNBM (sample No. 3).

Полное и качественное удаление НДМГ с поверхности металла достигается и при 0,6% масс. содержании МНБМ в обезвреживающем составе и более. Однако в целях экономии реагента целесообразно использовать этот реагент в водном растворе в минимально достаточных количествах, т.е. 0,5...0,6% масс. Кроме того, испытания подтвердили и антикоррозионные свойства реагента при такой более низкой его концентрации. Complete and high-quality removal of UDMH from the metal surface is achieved at 0.6% of the mass. MNBM content in a neutralizing composition and more. However, in order to save the reagent, it is advisable to use this reagent in an aqueous solution in minimally sufficient quantities, i.e. 0.5 ... 0.6% of the mass. In addition, tests confirmed the anticorrosion properties of the reagent at such a lower concentration.

Была приготовлена опытная партия состава для обезвреживания металла от НДМГ по образцу N 3, которая прошла сравнительные испытания с составом по прототипу (1,5% водным раствором бихромата калия). An experimental batch of the composition for neutralizing the metal from UDMH was prepared according to sample No. 3, which passed comparative tests with the composition of the prototype (1.5% aqueous solution of potassium dichromate).

Сравнительные лабораторные испытания эффективности обезвреживания и защиты от коррозии поверхности металлов (стали Ст. 3, стали Х18Н10Т и сплава АМг-6) от НДМГ проводились по "Инструкции по нейтрализации технических средств после работы с меланжами несимметричным диметилгидразином ТГ-02 и Т-185", утвержденной начальником Центрального управления ракетного топлива и горючего Министерства обороны в 1972 году, с использованием состава по образцу N 3 и прототипу на модельных резервуарах (бачках), вместимостью 10 литров. Бачки заливали НДМГ и выдерживали в течение 10 суток. Затем одни из бачков обрабатывали составом по образцу N 3 в течение 1 часа, а другой - составом по прототипу в течение 3 часов (согласно требованиям Инструкции по использованию данного реагента). После осушки сухим азотом определяли концентрацию НДМГ в газовой фазе бачков с использованием индикаторных трубок. Как видно из результатов испытаний (см. табл. 3), содержание НДМГ в газовой фазе бачка, обработанного составом по прототипу, выше предельно-допустимой концентрации в 10 раз, а в газовой фазе бачка, обработанного 0,5% водным раствором МНБМ (образец N 3), ниже в 5 раз (ПДК НДМГ в воздухе рабочей зоны не более 0,1 мг/м³).Comparative laboratory tests of the effectiveness of neutralization and corrosion protection of the surface of metals (steel 3, steel X18H10T and alloy AMg-6) from UDMH were carried out according to the "Instructions for the neutralization of technical means after working with asymmetric dimethylhydrazine TG-02 and T-185 melange", approved by the head of the Central Directorate of Rocket Fuel and Fuel of the Ministry of Defense in 1972, using a composition similar to N 3 and a prototype on model tanks (tanks) with a capacity of 10 liters. Tanks were poured with UDMH and kept for 10 days. Then one of the tanks was treated with the composition according to sample No. 3 for 1 hour, and the other with the composition according to the prototype for 3 hours (according to the requirements of the Instructions for use of this reagent). After drying with dry nitrogen, the concentration of UDMH in the gas phase of the tanks was determined using indicator tubes. As can be seen from the test results (see table. 3), the content of UDMH in the gas phase of the tank treated with the prototype composition is 10 times higher than the maximum permissible concentration, and in the gas phase of the tank treated with a 0.5% aqueous solution of MNBM (sample N 3), 5 times lower (MPC UDMH in the air of the working zone not more than 0.1 mg / m ³ ).

Проведенные испытания подтверждают эффективность обезвреживания поверхности металлов от НДМГ 0,5% водным раствором МНБМ в течение одного цикла, тогда как использование состава по прототипу предполагает повторную неоднократную операцию по обезвреживанию. Применение водного раствора МНБМ снижает токсичность используемого для обезвреживания металлов от НДМГ состава и упрощает технологию уничтожения отработанного раствора ввиду отсутствия бихромата калия. Кроме того, сокращается время обезвреживания поверхности металлов от НДМГ за один цикл в 3 раза и обеспечивается одновременно защита от коррозии с меньшей концентрацией ингибитора. Отсутствие токсичного реагента (бихромата калия) приводит к уменьшению вредных выбросов в окружающую среду (см. табл. 4). The tests confirm the effectiveness of the neutralization of the surface of metals from UDMH 0.5% aqueous solution of MNBM for one cycle, while the use of the composition of the prototype involves repeated repeated operations for the neutralization. The use of an aqueous solution of MNBM reduces the toxicity of the composition used to neutralize metals from UDMH and simplifies the technology of destruction of the spent solution due to the absence of potassium dichromate. In addition, the time of detoxification of the metal surface from UDMH is reduced by 3 times in one cycle, and corrosion protection with a lower concentration of inhibitor is provided at the same time. The absence of a toxic reagent (potassium dichromate) leads to a decrease in harmful emissions into the environment (see table. 4).

Таким образом, использование 0,5% водного раствора метанитробензоата морфолина позволяет повысить эффективность действия состава для обезвреживания поверхности металлов от НДМГ с одновременным упрощением способа уничтожения отработанного раствора, сокращением времени обезвреживания поверхности металлов и защитой от коррозии, а также снижением вредных выбросов в окружающую среду. Состав прост в приготовлении и применении, так как реагент МНБМ выпускается промышленностью Российской Федерации. Данный состав может использоваться также для обезвреживания поверхности вышеуказанных металлов от других гидразиновых горючих ввиду их схожих физико-химических свойств. Thus, the use of a 0.5% aqueous solution of morpholine methanitrobenzoate makes it possible to increase the effectiveness of the composition for neutralizing metal surfaces from UDMH while simplifying the method of destroying the spent solution, reducing the time for neutralizing the metal surface and protecting against corrosion, as well as reducing harmful emissions into the environment. The composition is simple to prepare and use, since the MNBM reagent is produced by the industry of the Russian Federation. This composition can also be used to neutralize the surface of the above metals from other hydrazine fuels due to their similar physicochemical properties.

Источники информации
1. Зрелов В.Н., Серегин Е.П. Жидкие ракетные топлива. М.: Химия, 1975, с. 158-159.Sources of information
1. Zrelov V.N., Seregin E.P. Liquid rocket fuels. M .: Chemistry, 1975, p. 158-159.

2. Учебник под ред. Костровского Д.Д. Эксплуатация складов ракетного топлива и горючего. М.: Воениздат, 1992, с. 331. 2. Textbook ed. Kostrovsky D.D. Operation of rocket fuel and fuel depots. M .: Military Publishing House, 1992, p. 331.

3. Братков А.А., Серегин Е.П., Горенков А.Ф. Химмотология ракетных и реактивных топлив. М.: Химия, 1987, с. 141-142 (прототип). 3. Bratkov A.A., Seregin E.P., Gorenkov A.F. Chemotology of rocket and jet fuels. M .: Chemistry, 1987, p. 141-142 (prototype).

Claims

Composition for neutralizing and protecting the surface of metals in contact with asymmetric dimethylhydrazine (UDMH), consisting of an aqueous solution of the reagent, characterized in that it contains 0.5 - 0.6 wt.% Morpholine meta-nitrobenzoate (MNBM) as a reagent.