RU2172196C2 - Method of reusing lewisite-type skin abscess-effect poison gases - Google Patents

Method of reusing lewisite-type skin abscess-effect poison gases

Info

Publication number
RU2172196C2
RU2172196C2 RU99101547A RU99101547A RU2172196C2 RU 2172196 C2 RU2172196 C2 RU 2172196C2 RU 99101547 A RU99101547 A RU 99101547A RU 99101547 A RU99101547 A RU 99101547A RU 2172196 C2 RU2172196 C2 RU 2172196C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
lewisite
arsenate
sodium
solution
hydrogen peroxide
Prior art date
Application number
RU99101547A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU99101547A (en
Inventor
В.В. Гормай
В.А. Прокопенко
Н.И. Алимов
Е.В. Кучинский
В.Н. Шаповалов
В.П. Капашин
Original Assignee
Войсковая часть 61469
Filing date
Publication date
Application filed by Войсковая часть 61469 filed Critical Войсковая часть 61469
Publication of RU99101547A publication Critical patent/RU99101547A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2172196C2 publication Critical patent/RU2172196C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: poison disposal. SUBSTANCE: method involves alkali hydrolysis of lewisite with sodium hydroxide solution and is characterized by that hydrolyzed reaction mixture is further oxidized by aqueous solution of hydrogen peroxide at 60-80 C to give sodium arsenate. Resulting solution is concentrated until arsenate ion level arrives at 129 g/kg, cooled to 0-5 C, and sodium arsenate-dodecahydrate is then separated by filtration at pH 13. EFFECT: increased yield of sodium arsenate to 99%. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к уничтожению боевых отравляющих веществ кожно-нарывного действия, а именно к разработке способа утилизации отравляющего вещества типа люизита. The invention relates to the destruction of chemical warfare agents of a skin-boiling effect, and in particular to the development of a method for the disposal of chemical agents such as lewisite.

В настоящее время для решения проблемы массового уничтожения ОВ кожно-нарывного действия типа люизит предложено несколько методов. Эти методы основаны на реакциях хлорирования, сплавления люизита с серой, обработки спиртовыми растворами алкоголятов щелочных металлов, высокотемпературного восстановления водородом. Однако эти технологии имеют ряд существенных недостатков и не прошли конкурсный отбор альтернативных методов уничтожения (утилизации) люизита. Для полномасштабного использования в России рекомендовано два способа: аммиачного восстановления и щелочного гидролиза. At present, several methods have been proposed to solve the problem of the mass destruction of OM of a blistering skin type lewisite. These methods are based on chlorination reactions, fusion of lewisite with sulfur, treatment with alcohol solutions of alkali metal alcoholates, and high-temperature hydrogen reduction. However, these technologies have a number of significant drawbacks and have not passed the competitive selection of alternative methods for the destruction (disposal) of lewisite. For full-scale use in Russia, two methods are recommended: ammonia reduction and alkaline hydrolysis.

Аммиачное восстановление люизита осуществляют в реакторе в интервале температур 650 - 700oC. Технический люизит, прошедший предварительную очистку фильтрованием, подают в реактор, где происходит его восстановление аммиаком до элементарного мышьяка и хлористого аммония. Образующуюся парогазовую смесь смешивают с водным потоком в скруббере, затем из водной суспензии последовательно выделяют мышьяк и хлористый аммоний.Ammonia recovery of lewisite is carried out in a reactor in the temperature range 650 - 700 o C. Technical lewisite, which has been preliminarily purified by filtration, is fed to the reactor, where it is reduced by ammonia to elemental arsenic and ammonium chloride. The resulting vapor-gas mixture is mixed with a water stream in a scrubber, then arsenic and ammonium chloride are subsequently isolated from the aqueous suspension.

Метод аммиачного восстановления люизита (аммонолиз) имеет следующие недостатки:
сложность проведения реакции (высокая температура);
необходимость в стадии подготовки ОВ к утилизации (узел фильтрации);
высокая взрыво - пожароопасность;
Основной технологией уничтожения (утилизации) люизита считается щелочной гидролиз с последующим электролизом реакционных масс и выделением мышьяка. На первой стадии люизит подвергают гидролизу при температуре 80-110oC путем добавления его в раствор едкого натра. Процесс полной дегазации люизита в этих условиях завершается в течение 0,5-1 часа, после чего раствор подают на стадию электролиза. В процессе электролиза получают мелкодисперсный мышьяк, и гипохлорит натрия [1].
The ammonia reduction lewisite (ammonolysis) method has the following disadvantages:
the complexity of the reaction (high temperature);
the need for the stage of preparation of OM for disposal (filtration unit);
high explosion - fire hazard;
The main technology for the destruction (disposal) of lewisite is considered to be alkaline hydrolysis followed by electrolysis of the reaction masses and the release of arsenic. In the first stage, lewisite is subjected to hydrolysis at a temperature of 80-110 o C by adding it to a solution of sodium hydroxide. The process of complete degassing of lewisite under these conditions is completed within 0.5-1 hours, after which the solution is fed to the electrolysis stage. In the process of electrolysis, finely dispersed arsenic and sodium hypochlorite are obtained [1].

При явных достоинствах первой стадии этой технологии дальнейшая переработка реакционной массы электролизом имеет ряд существенных недостатков:
высокая стоимость и сложность реализации процессов;
энергоемкость;
значительное количество побочных, в том числе токсичных отходов,
Кроме того, основным продуктом на второй стадии является мышьяк в мелкодисперсной форме. Однако, элементарный мышьяк находит весьма ограниченное применение. Наиболее широко используются неорганические мышьяксодержащие соединения.
With the obvious advantages of the first stage of this technology, further processing of the reaction mass by electrolysis has a number of significant disadvantages:
high cost and complexity of process implementation;
energy intensity;
a significant amount of incidental, including toxic waste,
In addition, the main product in the second stage is arsenic in finely divided form. However, elemental arsenic is of very limited use. The most widely used inorganic arsenic-containing compounds.

Техническая задача данного изобретения - усовершенствование способа утилизации люизита щелочным гидролизом, позволяющее получать полезное мышьяксодержащее соединение, пригодное к реализации и длительному безопасному хранению - арсенат натрия. The technical task of this invention is the improvement of the method of disposal of lewisite by alkaline hydrolysis, which allows to obtain a useful arsenic-containing compound suitable for sale and long-term safe storage - sodium arsenate.

Эта задача достигается обработкой реакционной массы, образующейся в процессе гидролиза люизита, водным раствором перекиси водорода в количестве, обеспечивающем окисление арсенита иона AsO33- в арсенат AsO43-. Упариванием реакционной массы до содержания арсенат-иона в реакционной массе 120 г/кг, охлаждением раствора при pH>13 до начала выкристаллизовывания арсената натрия и отделением последнего фильтрованием.This object is achieved by treating the reaction mixture formed during the hydrolysis of lewisite, an aqueous solution of hydrogen peroxide in an amount to provide oxidation of arsenite ion AsO 3 3- arsenate to AsO 4 3-. Evaporation of the reaction mass to the content of arsenate ion in the reaction mass of 120 g / kg, cooling the solution at pH> 13 until crystallization of sodium arsenate begins and separation of the latter by filtration.

Согласно уравнениям реакции гидролиза люизита основным образующимся мышьяк содержащим соединением является арсенит натрия [2]. Образуемые при щелочном гидролизе люизита арсениты могут быть трансформированы в арсенаты при действии окислителей. According to the equations of the hydrolysis of lewisite, the main arsenic formed by the compound is sodium arsenite [2]. Arsenites formed during alkaline hydrolysis of lewisite can be transformed into arsenates under the action of oxidizing agents.

Исходя из этого, теоретически можно предложить следующую схему выделения арсената натрия из реакционной массы:
NaCl + Na3AsO3 + H2O ---> Na3AsO4 + NaCl ---> Na3AsO4 • 12H2O + NaCl.
Based on this, it is theoretically possible to propose the following scheme for the separation of sodium arsenate from the reaction mass:
NaCl + Na 3 AsO 3 + H 2 O ---> Na 3 AsO 4 + NaCl ---> Na 3 AsO 4 • 12H 2 O + NaCl.

Окисление может быть осуществлено различными типовыми окислителями. В качестве окислителя выбран широко распространенный товарный продукт 33%-ный водный раствор перекиси водорода. По сравнению с большинством других окислителей перекись водорода менее агрессивна и безопасна, кроме того практически не увеличивает общий объем получаемой реакционной массы (не считая воды). The oxidation can be carried out by various typical oxidizing agents. As an oxidizing agent, a widespread marketable product of 33% aqueous hydrogen peroxide was selected. Compared with most other oxidizing agents, hydrogen peroxide is less aggressive and safe, in addition, it practically does not increase the total volume of the resulting reaction mass (not counting water).

Процесс проводят следующим образом. После разложения люизита продукты щелочного гидролиза охлаждают до температуры 20 - 30oC и обрабатывают избытком водного раствора перекиси водорода. Вследствие экзотермичности реакции окисления температура постепенно повышается до 80oC и в конце доводится до кипения. Полученную реакционную массу при интенсивном перемешивании кипятят 90 минут и горячей фильтруют. Смолообразные продукты, образующиеся при гидролизе, при кипячении коагулируются и легко отделяются на фильтре. Профильтрованный раствор прозрачен и имеет слабо желтый цвет.The process is carried out as follows. After decomposition of lewisite, alkaline hydrolysis products are cooled to a temperature of 20 - 30 o C and treated with an excess of an aqueous solution of hydrogen peroxide. Due to the exothermic nature of the oxidation reaction, the temperature gradually rises to 80 o C and finally brought to a boil. The resulting reaction mass is boiled for 90 minutes with vigorous stirring and filtered hot. The gummy products formed during hydrolysis coagulate during boiling and are easily separated on the filter. The filtered solution is transparent and has a slightly yellow color.

Процесс окисления арсенита натрия происходит в соответствии с уравнением:
Na3AsO3 + H2O2 ---> Na3AsO4 + H2O.
The oxidation process of sodium arsenite occurs in accordance with the equation:
Na 3 AsO 3 + H 2 O 2 ---> Na 3 AsO 4 + H 2 O.

После охлаждения фильтрата из раствора выкристаллизовывается соль арсената натрия с примесью хлорида натрия. After cooling the filtrate, a sodium arsenate salt with an admixture of sodium chloride crystallizes from the solution.

Установлено, что определяющими параметрами выхода арсената натрия в процессе выделения из реакционной массы являются: основность (pH) среды, концентрация арсенат иона AsO43- в реакционной массе, количество перекиси водорода.It has been established that the determining parameters for the yield of sodium arsenate in the process of separation from the reaction mixture are: basicity (pH) of the medium, concentration of arsenate of AsO 4 3- ion in the reaction mixture, and the amount of hydrogen peroxide.

Достаточно полное выделение арсената происходит из концентрированных растворов, что требует отгонки определенного количества воды. Зависимость выхода арсената натрия и хлористого натрия от концентрации AsO43- в реакционных массах представлена на фиг. 1.A sufficiently complete separation of arsenate occurs from concentrated solutions, which requires the distillation of a certain amount of water. The dependence of the yield of sodium arsenate and sodium chloride on the concentration of AsO 4 3- in the reaction mass is shown in FIG. 1.

Как видно из приведенного графика, оптимальный выход выделившегося арсената достигается при содержании AsO43- в реакционной массе 120 г/кг. Такая концентрация позволяет количественно выделять арсенат натрия (кристаллогидрат) из раствора.As can be seen from the graph, the optimal yield of the released arsenate is achieved when the content of AsO 4 3- in the reaction mass of 120 g / kg This concentration allows the quantification of sodium arsenate (crystalline hydrate) from the solution.

Наиболее полно арсенат натрия осаждается при температуре 0-5oC, при более низкой температуре увеличивается доля хлористого натрия в продукте, выше 10oC снижается выход осаждаемого кристаллогидрата. В пределах указанных границ состав осаждающегося продукта меняется незначительно.Sodium arsenate is most fully precipitated at a temperature of 0-5 o C, at a lower temperature, the proportion of sodium chloride in the product increases, above 10 o C the yield of precipitated crystalline hydrate decreases. Within the specified boundaries, the composition of the precipitated product varies slightly.

Зависимости выхода продукта от количества добавляемой перекиси водорода представлена на фиг. 2. The product yield versus the amount of added hydrogen peroxide is shown in FIG. 2.

Как видно из графика, 1,4-кратного избытка по сравнению со стехиометрическим отношением достаточно для проведения процесса, меньший избыток не целесообразен по соображениям надежности. As can be seen from the graph, a 1.4-fold excess compared with the stoichiometric ratio is sufficient for the process, a smaller excess is not advisable for reliability reasons.

Из фильтрата, остающегося после отделения арсената натрия, содержащего остаточные количества арсената и хлорид натрия, удаляют примеси мышьяка известными методами. Arsenic impurities are removed from the filtrate remaining after separation of sodium arsenate containing residual amounts of arsenate and sodium chloride by known methods.

В частности, микропримеси мышьяка удаляются в щелочной среде соосаждением с гидроокисью железа. In particular, trace amounts of arsenic are removed in an alkaline medium by coprecipitation with iron hydroxide.

Оставшийся раствор, в котором практически остался хлористый натрий, упаривают. Вода возвращается обратно в процесс, а хлористый натрий используют в технических целях. The remaining solution, in which sodium chloride remained substantially, was evaporated. Water is returned back to the process, and sodium chloride is used for technical purposes.

Предложенный способ утилизации люизита обладает следующими достоинствами:
практически полной конверсией люизита в безопасные соли арсената натрия;
простота технологического оформления процесса, реализуемого с использованием стандартного химического оборудования;
использование доступного исходного сырья (водного раствора перекиси водорода);
конечные продукты могут быть использованы в коммерческих целях, в частности арсенат натрия, который широко используется для наработки известных инсектицидных и фунгицидных препаратов;
предложенный способ отличается простотой, относительно малым количеством отходов, дешевизной и малым расходом реагентов.
The proposed method for the disposal of lewisite has the following advantages:
almost complete conversion of lewisite to safe sodium arsenate salts;
simplicity of technological design of the process, implemented using standard chemical equipment;
use of available feedstock (aqueous hydrogen peroxide solution);
the final products can be used for commercial purposes, in particular sodium arsenate, which is widely used to produce known insecticidal and fungicidal preparations;
the proposed method is simple, relatively small amount of waste, low cost and low consumption of reagents.

Таким образом, предлагаемый способ утилизации реакционных масс, образующихся в результате щелочного гидролиза люизита, является более экономичным, позволяет при наименьших затратах получать полезные мышьяксодержащие соединения, пригодные к реализации и безопасному длительному хранению. Thus, the proposed method for the disposal of reaction masses resulting from alkaline hydrolysis of lewisite is more economical, allows to obtain useful arsenic compounds at the lowest cost, suitable for implementation and safe long-term storage.

Пример 1. В реактор загружают 20%-ный водный раствор едкого натра (в расчете на мольное соотношение ЛЮИЗИТ : NaOH 1:6). Колбу с раствором нагревают до 35oC, после чего из капельной воронки начинают равномерно прикапывать люизит. Скоростью прикапывания регулируют температуру реакции и интенсивность выделения ацетилена.Example 1. In the reactor load a 20% aqueous solution of caustic soda (calculated on the molar ratio LEWISIT: NaOH 1: 6). The flask with the solution is heated to 35 o C, after which the lewisite is evenly added dropwise from the dropping funnel. The reaction temperature and the rate of acetylene evolution are controlled by the dropping speed.

После прибавления люизита смесь кипятят 1 час, после чего охлаждают до температуры 20oC и обрабатывают 1,4 мольным избытком перекиси водорода. Температуру в ходе прикапывания поддерживают в пределах 60 - 80oC. Полученную реакционную массу при интенсивном перемешивании нагревают, кипятят 90 минут и горячей фильтруют.After adding lewisite, the mixture is boiled for 1 hour, after which it is cooled to a temperature of 20 o C and treated with a 1.4 molar excess of hydrogen peroxide. The temperature during the dropping is maintained within the range of 60 - 80 o C. The resulting reaction mass is heated with vigorous stirring, boiled for 90 minutes and filtered hot.

Смолообразные продукты, образующиеся при гидролизе, отфильтровывают, фильтрат охлаждают до температуры 0 - 5oC. Выпавшие кристаллы арсенат натрия отфильтровывают и высушивают до постоянной массы.The gummy products formed during hydrolysis are filtered off, the filtrate is cooled to a temperature of 0-5 ° C. Precipitated crystals of sodium arsenate are filtered off and dried to constant weight.

Осадок представляет собой белое кристаллическое вещество с содержанием арсената натрия Na3AsO412H2O - 96%, остаточное содержание люизита составляет < 1•10-5 мг/г. Выход арсената натрия - количественный > 99%.The precipitate is a white crystalline substance with a sodium arsenate content of Na 3 AsO 4 12H 2 O - 96%, the residual lewisite content is <1 • 10 -5 mg / g. The yield of sodium arsenate is quantitative> 99%.

Из фильтрата, остающегося после отделения арсената натрия, удаляют микропримеси мышьяка соосаждением с гидроокисью железа,
Пример 2. В реактор загружают 20%-ный водный раствор едкого натра (NaOH - 70,8 г, H2O - 267,2 мл). Колбу с раствором нагревают до 35oC, после чего из капельной воронки равномерно прикапывают 57,4 г люизита. Скоростью прикапывания регулируют температуру реакции и интенсивность выделения ацетилена.
From the filtrate remaining after the separation of sodium arsenate, remove trace impurities of arsenic by coprecipitation with iron hydroxide,
Example 2. In the reactor load a 20% aqueous solution of sodium hydroxide (NaOH - 70.8 g, H 2 O - 267.2 ml). The flask with the solution is heated to 35 o C, after which 57.4 g of lewisite are evenly added dropwise from a dropping funnel. The reaction temperature and the rate of acetylene evolution are controlled by the dropping speed.

После прибавления люизита смесь кипятят 1 час, после чего охлаждают до температуры 20oC и обрабатывают 52 мл перекиси водорода. Температуру в ходе прикапывания поддерживают в пределах 60 - 80oC. Полученную реакционную массу при интенсивном перемешивании нагревают, кипятят 90 минут и горячей фильтруют.After adding lewisite, the mixture is boiled for 1 hour, after which it is cooled to a temperature of 20 o C and treated with 52 ml of hydrogen peroxide. The temperature during the dropping is maintained within the range of 60 - 80 o C. The resulting reaction mass is heated with vigorous stirring, boiled for 90 minutes and filtered hot.

Смолообразные продукты (0,3 г), образующиеся при гидролизе, отфильтровывают, фильтрат охлаждают до температуры 0 - 5oC. Выпавшие кристаллы арсенат натрия отфильтровывают и высушивают до постоянной массы. Масса осадка составляет 113 г.The gummy products (0.3 g) formed during hydrolysis are filtered off, the filtrate is cooled to a temperature of 0-5 ° C. Precipitated crystals of sodium arsenate are filtered off and dried to constant weight. The mass of sediment is 113 g.

Осадок представляет собой белое кристаллическое вещество с содержанием арсената натрия Na3AsO4 • 12H2O - 96%, остаточное содержание люизита составляет < 1 • 10-5 мг/г. Выход арсената натрия - количественный > 99%.The precipitate is a white crystalline substance with a sodium arsenate content of Na 3 AsO 4 • 12H 2 O - 96%, the residual lewisite content is <1 • 10 -5 mg / g. The yield of sodium arsenate is quantitative> 99%.

Из фильтрата, остающегося после отделения арсената натрия, удаляют микропримеси мышьяка соосаждением с гидроокисью железа. Arsenic microimpurities are removed from the filtrate remaining after the separation of sodium arsenate by coprecipitation with iron hydroxide.

Оставшийся раствор, в котором практически остался хлористый натрий, упаривают. Полученный хлористый натрий в количестве 44,8 г используют в технических целях, а вода возвращается обратно в процесс. The remaining solution, in which sodium chloride remained substantially, was evaporated. The resulting sodium chloride in an amount of 44.8 g is used for technical purposes, and water is returned back to the process.

Список используемой литературы:
1. Петрунин В. А. , Баранов Ю.И., Кузнецов А.Б. и др. Рос. хим. ж. (Ж. Рос. хим. о-ва им. Д.И. Менделеева), 1995, т. 39 N 4, с. 15-16.
Bibliography:
1. Petrunin V. A., Baranov Yu.I., Kuznetsov A.B. et al. Chem. g. (J. Ros. Chem. Islands named after D.I. Mendeleev), 1995, v. 39 N 4, p. 15-16.

2. Александров В. Н., Емельянов В.И. Отравляющие вещества. М.: Военное издательство, 1990. 2. Alexandrov V.N., Emelyanov V.I. Toxic substances. M .: Military publishing house, 1990.

Claims (2)

1. Способ утилизации отравляющего вещества кожно-нарывного действия типа люизит, включающий щелочной гидролиз водным раствором едкого натра, отличающийся тем, что образующиеся после гидролиза люизита реакционные массы окисляют до арсената натрия Na3AsO412H2O, концентрируют упариванием, охлаждают и отделяют фильтрованием при рН среды > 13.1. A method of disposing of a poisonous substance of a skin-blistering action such as lewisite, including alkaline hydrolysis with an aqueous solution of sodium hydroxide, characterized in that the reaction masses formed after hydrolysis of lewisite are oxidized to sodium arsenate Na 3 AsO 4 12H 2 O, concentrated by evaporation, cooled and separated by filtration at pH> 13. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что реакционные массы окисляют при 60-80°С 1,4-кратным избытком водного раствора перекиси водорода по сравнению со стехиометрическим, концентрируют до содержания арсенат-иона в реакционной массе 120 г/кг, охлаждают до 0-5°С. 2. The method according to claim 1, characterized in that the reaction mass is oxidized at 60-80 ° C with a 1.4-fold excess of an aqueous solution of hydrogen peroxide compared with stoichiometric, concentrated to an arsenate ion in the reaction mass of 120 g / kg, cooled to 0-5 ° C.
RU99101547A 1999-01-25 Method of reusing lewisite-type skin abscess-effect poison gases RU2172196C2 (en)

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU99101547A RU99101547A (en) 2000-12-27
RU2172196C2 true RU2172196C2 (en) 2001-08-20

Family

ID=

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ПЕТРУНИН B.A. и др. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ЩЕЛОЧНОГО ГИДРОЛИЗА ЛЮИЗИТА. - Российский химический журнал, 1995, т. XXXIX, 4, с.15-16. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4808406A (en) Preparation of cupric hydroxide compositions
US6143260A (en) Method for removing magnesium from brine to yield lithium carbonate
KR100461586B1 (en) The Preparation of Calcium Polysulfides
RU2172196C2 (en) Method of reusing lewisite-type skin abscess-effect poison gases
KR0152969B1 (en) Improved calcium hypochlorite product
JPS58151303A (en) Manufacture of calcium hypochlorite
JPS6326184B2 (en)
US4789686A (en) Process for the preparation of an aqueous solution of the sodium salt of methionine
US5294417A (en) Process for removal of mercury from hydroxyl-ammonium nitrate solutions
US5430234A (en) Process for removing phosphorus and heavy metals from phosphorus trichloride still bottoms residue
US3322805A (en) Process for the manufacture of lower alkyl arsinic acids and alkali metal salts thereof
SU1122611A1 (en) Method for purifying ammonium chloride
KR100695193B1 (en) A method of preparing 2,4,6-trimercapto-s-triazine alkali metal salt
CN110255615A (en) A method of using arsenic alkaline slag as waste antimony oxide, arsenate and soda ash
US4277459A (en) Process for working up organic reaction mixtures
US4483837A (en) Process for making calciummonohydrogen phosphate dihydrate
WO1995004002A1 (en) Treatment of cyanides in effluents with caro&#39;s acid
RU2051104C1 (en) Method of copper oxychloride producing
JP2002210475A (en) Treating method of waste water containing boron
SU1708760A1 (en) Method for preparation monovalent copper thiocyanate
US3557010A (en) Removal of iron from hypochlorite solutions
WO1982003722A1 (en) Process for treating liquid radioactive waste
RU2792648C2 (en) Method for desulfurization of materials and/or residues containing lead sulfate using amine compound
EP0494933A1 (en) Tetrathiocarbonate process
JPH0379286B2 (en)