RU2282486C2 - Способ детоксикации несимметричного диметилгидразина и продуктов его трансформации в воздушной, водной и грунтовых средах - Google Patents
Способ детоксикации несимметричного диметилгидразина и продуктов его трансформации в воздушной, водной и грунтовых средах Download PDFInfo
- Publication number
- RU2282486C2 RU2282486C2 RU2004129477/15A RU2004129477A RU2282486C2 RU 2282486 C2 RU2282486 C2 RU 2282486C2 RU 2004129477/15 A RU2004129477/15 A RU 2004129477/15A RU 2004129477 A RU2004129477 A RU 2004129477A RU 2282486 C2 RU2282486 C2 RU 2282486C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- udmh
- detoxification
- ndma
- products
- ndmg
- Prior art date
Links
Landscapes
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Treatment Of Water By Oxidation Or Reduction (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способам детоксикации несимметричного диметилгидразина и продуктов его трансформации в воздушных выбросах, водной и грунтовых средах. Способ включает обработку несимметричного диметилгидразина и продуктов его трансформации окислителем. В качестве окислителя используют перманганат калия в количестве от 0,1 до 5,0 кг/м3 водного раствора с промотирующими добавками - азотной кислотой, пероксидом водорода или пероксидом натрия. В водные растворы вводят промотирующие добавки - азотную кислоту или пероксиды водорода или натрия в количестве 0,1-1,0 кг/м3. Изобретение позволяет ускорить процесс детоксикации, повысить его эффективность и экологическую безопасность, снизить расход реагентов. 1 з.п. ф-лы, 4 табл.
Description
Изобретение относится к области экологии и социальной гигиены, может быть использовано в различных областях производства, хранения и потребления несимметричного диметилгидразина (НДМГ). НДМГ применяется в основном как ракетное топливо, а также как полупродукт в тонком органическом синтезе (реагенты для цветной фотографии, лекарственные препараты и т.д.). В присутствии кислорода воздуха, водной среды, НДМГ с течением времени трансформируется в нитрозодиметиламин (НДМА), тетраметилтетразен (ТМТ). Все указанные соединения относятся к высокотоксичным и отличаются высокой стабильностью, способны накапливаться в живых организмах и объектах окружающей среды, поражая при этом жизненно важные органы и системы (Справочник по токсикологии и гигиеническим нормативам (ПДК) потенциально опасных веществ, Институт биофизики, М., изд. AT, 1999, 272 с.).
Проникновение НДМГ в окружающую среду связано с регулярными запусками ракет-носителей (РН) для вывода на околоземную орбиту объектов космического значения (спутники, космические станции). При отстыковке первой ступени РН, остаточная часть НДМГ, сосредоточенного в топливных баках и двигательных установках, при соприкосновении с землей проникает в грунт и окружающую атмосферу.
Теоретически НДМГ окисляется до безопасных соединений при условии наличия контакта с атомарным кислородом. Развитая поверхность молекулы НДМГ ускоряет реакцию окисления
(Schmidt W.E., Hydrazine and its derivatives, properties, application, J.Wiley and sons. N.-Y., 1984, p.1059).
Известны различные способы разрушения НДМГ и продуктов его трансформации в поверхностных, водных и атмосферных средах. Большинство этих способов носит узкопрофильное направление и позволяет решать проблемы детоксикации НДМГ в той или иной сфере окружающей среды лишь частично.
Так для очистки загрязненной почвы используют распространенный метод с помощью активного хлора, получаемого при разбавлении водой хлорной извести или молекулярного хлора. Разложение НДМГ и продуктов его трансформации в почве происходит только при контакте с атмосферным кислородом или кислородом, получаемым при разложении пероксидов натрия и кальция.
Очистку промывных и сточных вод проводят с помощью препарата «лидос», представляющего собой соль хлорноватисто-кислого лития и пероксида кальция. Активным реагентом в окислении НДМГ является активный хлор, который и осуществляет реакцию окисления НДМГ.
Газовые вентиляционные выбросы предлагают обезвреживать с помощью термической обработки ОЧРН открытым пламенем с применением свободно горящего факела углеводородного горючего, в также в специальной термической камере (Артамонов Д.Г., Пимкин В.Г., Отчет НИР « Экспериментальная отработка технологий обезвреживания грунта и фрагментов изделий, загрязненных токсичными компонентами», договор №9596-92 с КБ «Мотор», СПб, ГИПХ, 1992 г.) и штатной установки 11Г426 (427), применяемой в Минобороны России.
Все приведенные способы обладают рядом ограничений и недостатков, которые препятствуют их универсальному использованию. Кроме того, они значительно затратны. Применение в чистке соединений, содержащих активный хлор, приводят в ходе очистки к появлению газообразного хлора, вещества 1 класса опасности, который воздействует на здоровье человека. При этом хлор может реагировать с химически активной молекулой НДМГ с образованием соединений, которые по токсичности не уступают самому НДМГ.
Сжигание паров НДМГ приводит к появлению токсичных газов, например оксидов азота и цианистого водорода, кроме того, при этом происходит расход жидкого углеводородного топлива, что отрицательно сказывается на экономике процесса очистки и экологии окружающей природной среды.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ утилизации, основанный на глубоком окислении НДМГ до элементарных составляющих с помощью пероксида кальция и перекиси водорода (Кручинин Н.А., Патент России №2115463 C1, B 01 D 53/34, 20.07.1998). При разложении пероксида кальция выделяется атомарный кислород. В таблице 1 приведены результаты действия детоксикантов, представляющих Н2O2, СаО и Са(ОН)2 в смеси с грунтом (А), равным 1/1 в течение 5,14 и 20 суток.
| Таблица 1 | |||||||
| №№ примеров | Токсикант | Реагент | А | Степень обезвреживания, мас.% | |||
| Вещество | Соотношение | 5 суток | 14 суток | 20 суток | |||
| 1 | НДМГ | Н2O2:СаО:Са(ОН)2 | 1:0,5:0,5 | 1:1 | 70,3 | 71,2 | 71,2 |
| 2 | НДМГ | CaO2:Са(ОН)2 | 1:1 | 1:1 | 98,5 | 99,9 | 100,0 |
| 3 | НДМГ | CaO2:Ca(OH)2CaO: | 1:1 | 1:1 | 98,8 | 99,2 | 100,0 |
Главными недостатками рассмотренного прототипа являются высокие расходные коэффициенты детоксиканта по отношению к обезвреживаемому грунту, длительная продолжительность процесса разложения НДМГ. Кроме того, продолжительность действия распада CaO2 составляет порядка 130 суток. Здесь существует неопределенность его действия на продукты трансформации (НДМА, ТМТ).
Главным техническим результатом, полученным при разработке нового способа детоксикации НДМГ и продуктов его трансформации, было создание таких химических условий, при которых в качестве окислителя используют более безопасный реагент, чем в ранее предложенных. Способ должен быть доступным и экономным. При этом продукты трансформации НДМГ (НДМА, ТМТ и т.д.) должны устойчиво разлагаться до элементарных и экологически безопасных элементов и соединений. Кроме того, продукты превращений детоксиканта-окислителя НДМГ в результате химических реакций должны быть легко усвояемыми растениями и не причинять вреда окружающей природной среде.
Выбор детоксиканта осуществляли на основе анализа химических свойств НДМГ и продуктов его трансформации. По результатам анализа в Лаборатории экологического мониторинга ФГУП «НПО машиностроения» на космодроме «Байконур» проведены исследования по детоксикации НДМГ различными детоксикантами, обладающими окислительными и адсорбционными свойствами (перекись водорода и натрия, бихроматы калия и аммония, перманганат калия, минерал шунгит, модифицированные цеолиты, гидрофосфаты калия и натрия). В ходе лабораторных исследований установили, что перманганат калия с добавками проявляет наилучшие свойства в полном окислении НДМГ и продуктов его трансформации. Полученные результаты лабораторных исследований подтверждены в ходе полевых испытаний нового способа детоксикации в районах падения отделяющихся частей ракет-носителей (ОЧРН) при запуках космических аппаратов «Ямал-200», «УС-ПУ», «Амазонас» с ракетами «Протон» и «Циклон».
В результате научных исследований и полевых испытаний выявлено, что перманганат калия с промотирующими добавками минеральных кислот, пероксидов водорода и натрия в наибольшей степени отличается от других реагентов такими показателями, как низкими расходом и трудоемкостью, высокой эффективностью и отсутствием отрицательных экологических последствий.
Предлагаемый способ утилизации НДМГ и продуктов его трансформации позволяет проводить детоксикацию в водных средах и воздушных выбросах, а также в строительных конструкциях и грунте, что предполагает его универсальность.
Процесс распада НДМГ и продуктов его трансформации может протекать по следующим схемам:
Детоксикацию НДМГ в водных средах проводили путем добавления перманганата калия, перекиси в исходных формах и известных количествах в загрязненный раствор и выдерживали в течение определенного промежутка времени при непрерывном перемешивании. Почву обрабатывали водным раствором, содержащим растворенные детоксиканты, при определенных промежутках времени. Газовые (воздушные) массы, содержащие НДМГ, пропускали через водный раствор окислителя методом барботирования в течение определенного промежутка времени.
Содержание изобретения по детоксикации несимметричного диметилгидразина и продуктов его трансформации в воздушной, водной и грунтовой формах проиллюстрировали следующими примерами.
Пример №1
Детоксикация НДМГ и продуктов его трансформации в воздушной среде.
Газовый выброс, содержащий от 10 до 100 мг и от 1 до 10 мг НДМГ и НДМА на 1 дм3 азотно-кислородной смеси, пропускали через раствор, содержащий 1 м3 воды, 0,25-0,5 мас.% перманганата калия и 0,025 мас.%, кислоты или пероксида со скоростью газа 5-20 м3/ч в течение 0,5, 1,0 и 24 часов. В таблице 2 представлены результаты по детоксикации НДМГ и НДМА в газовых выбросах.
| Таблица 2 | |||||||
| №№ примеров | Токсикант в газовом выбросе мг/дм3 | Реагент - нейтрализатор | Объемная скорость газа, ч-1 | Степень обезвреживания, мас.% | |||
| Вещество | Соотношение кг/м3 воды | 0,5 часа | 1 час | Прим. | |||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| 1 | НДМГ-10 | KMnO4 | 2,5 | 100 | 100,0 | 100,0 | |
| НДМА-1 | 81,4 | 100,0 | |||||
| 2 | НДМГ-10 | KMnO4 | 2,5 | 100 | 100,0 | 100,0 | |
| НДМА-1 | Н2O2 | 0,25 | 76,7 | 100,0 | |||
| 3 | НДМГ-50 | KMnO4 | 2,5 | 100 | 100,0 | 100,0 | |
| НДМА-5 | Na2O2: | 0,1 | 100,0 | 100,0 | |||
| 4 | НДМГ-100 | KMnO4 | 0,5 | 200 | 100,0 | 100,0 | |
| НДМА-10 | Н2О2 | 0,5 | 94,1 | 86,7 | |||
| 5 | НДМГ-100 | KMnO4 | 5,0 | 500 | 94,1 | 47,4 | |
| НДМА-5 | HNO3 | 0,5 | 100,0 | 100,0 | |||
| 6 | НДМГ-10 | KMnO4 | 1,0 | 200 | 47,8 | 30,1 | |
| НДМА-1 | 0,1 | 67,7 | 80,1 | ||||
Пример №2
Детоксикация НДМГ и продуктов его трансформации в водной среде
Детоксикацию НДМГ и НДМА в водной среде проводили с растворами, образованными при отмывке двигательных установок отделяющихся частей ракет-носителей (ОЧРН), операциях по транспортировке НДМГ и т.д.
В растворы, содержащие от 10 до 100 мг/дм3 НДМГ и 1 до 10 мг/дм3 НДМА добавляли от 0,01 до 0,5 мас.% перманганата калия и 0,01 до 0,1 мас.% минеральных кислот или пероксидов водорода или натрия. Раствор постоянно перемешивали с помощью циркуляционного насоса. В таблице 3 представлены результаты по детоксикации НДМГ и НДМА в водных растворах.
| Таблица №3 | |||||||
| №№ примеров | Токсикант в водном растворе, мг/дм3 | Реагент-нейтрализатор | Объем водного раствора НДМГ и НДМА, м3 | Степень нейтрализации, мас.% | |||
| Вещество | Соотношение кг/м3 |
0,5 часа | 1 час | 24 часа | |||
| 1 | НДМГ-10 | KMnO4 | 2,5 | 1 | 84,7 | 100,0 | 100,0 |
| НДМА-1 | 51,4 | 67,7 | 80,0 | ||||
| 2 | НДМГ-10 | KMnO4 | 2,5 | 1 | 100,0 | 100,0 | 100,0 |
| НДМА-1 | Н2О2 | 0,25 | 87,7 | 90,1 | 100,0 | ||
| 3 | НДМГ-50 | KMnO4 | 2,5 | 1 | 100,0 | 100,0 | 100,0 |
| НДМА-5 | Na2O2 | 0,1 | 100,0 | 100,0 | 100,0 | ||
| 4 | НДМГ-100 | KMnO4 | 0,5 | 1 | 94,7 | 100,0 | 100,0 |
| НДМА-10 | Na2O2 | 0,05 | 74,8 | 91,5 | 100,0 | ||
| 5 | НДМГ-100 | KMnO4 | 5,0 | 1 | 95,5 | 100,0 | 100,0 |
| НДМА-5 | HNO3 | 0,5 | 86,7 | 95,6 | 100,0 | ||
| 6 | НДМГ-10 | KMnO4 | 1,0 | 1 | 89,1 | 100,0 | 100,0 |
| НДМА-1 | Н2O2 | 0,1 | 67,7 | 84,5 | 91,6 | ||
Пример №3.
Детоксикация НДМГ и продуктов его трансформации в грунте.
Детоксикацию НДМГ и продуктов его трансформации в грунте проводили с помощью водных растворов. НДМГ попадает на грунт при падении отделяющейся ступени ракеты-носителя на земную поверхность и под двигательными установками, в которых находится резервное количество НДМГ.
В воду добавляли от 0,01 до 0,5 мас.% перманганата калия с добавками от 0,01 до 0,1 мас.% минеральных кислот или пероксида водорода или пероксида натрия. Предварительно растворы подвергали тщательному перемешиванию в течение 30 мин, а затем проливали на загрязненные участки почвы в расчете 5 литров на 1 м2 поверхности грунта.
В таблице 4 представлены результаты по детоксикации НДМГ и НДМА на поверхности после обработки растворами перманганата калия, минеральных кислот, пероксида водорода или пероксида натрия с интервалами определения 0,5,1 и 24 часа.
| Таблица 4 | |||||||
| №№ примеров | Токсикант в грунте мг/кг | Реагент-нейтрализатор | Количество раствора нейтрализатора на 1 м2 поверхности почвы, л | Степень нейтрализации, % мас. | |||
| Вещество | Соотношение в растворе кг/м3 | 0,5 часа | 1 час | 24 часа | |||
| 1 | НДМГ-10 | KMnO4 | 2,5 | 5,0 | 50,2 | 67,7 | 80,9 |
| НДМА-1 | 20,8 | 71,1 | 90,1 | ||||
| 2 | НДМГ-10 | KMnO4 | 2,5 | 5,0 | 86,7 | 91,5 | 95,6 |
| НДМА-1 | Н2O2 | 0,25 | 5,0 | 54,9 | 61,4 | 87,3 | |
| 3 | НДМГ-50 | KMnO4 | 2,5 | 5,0 | 76,7 | 81,5 | 99,9 |
| НДМА-5 | Н2О2 | 0,1 | 5,0 | 50,1 | 61,4 | 88,9 | |
| 4 | НДМГ-100 | KMnO4 | 0,5 | 5,0 | 83,6 | 98,2 | 100,0 |
| НДМА-10 | Na2O2 | 0,05 | 5,0 | 60,1 | 78,5 | 91,2 | |
| 5 | НДМГ-100 | KMnO4 | 5,0 | 5,0 | 69,9 | 100,0 | 100,0 |
| НДМА-5 | HNO3 | 0,5 | 5,0 | 71,4 | 88,6 | 100,0 | |
| 6 | НДМГ-10 | KMnO4 | 1.0 | 5,0 | 50,1 | 64,5 | 83,7 |
| НДМА-1 | 37,6 | 41,1 | 71,4 | ||||
Приведенные примеры подтверждают, что несимметричный диметилгидразин, его водные растворы, пары, а также НДМГ в грунте, разлагаются до безопасных элементов и соединений. Кроме того, использование предлагаемого окислителя и добавок значительно ускоряет (в 5-10 раз) сам процесс окисления и является экономически более целесообразным по сравнению с известными процессами детоксикации.
Claims (2)
1. Способ детоксикации несимметричного диметилгидразина и продуктов его трансформации в воздушных выбросах, водной и грунтовых средах окислителем, отличающийся тем, что в качестве окислителя используют перманганат калия в количестве от 0,1 до 5,0 кг/м3 водного раствора с промотирующими добавками - азотной кислотой, пероксидом водорода или пероксидом натрия.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в водные растворы вводят промотирующие добавки - азотную кислоту или пероксиды водорода или натрия в количестве 0,1-1,0 кг/м3.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004129477/15A RU2282486C2 (ru) | 2004-10-07 | 2004-10-07 | Способ детоксикации несимметричного диметилгидразина и продуктов его трансформации в воздушной, водной и грунтовых средах |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004129477/15A RU2282486C2 (ru) | 2004-10-07 | 2004-10-07 | Способ детоксикации несимметричного диметилгидразина и продуктов его трансформации в воздушной, водной и грунтовых средах |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2004129477A RU2004129477A (ru) | 2006-03-27 |
| RU2282486C2 true RU2282486C2 (ru) | 2006-08-27 |
Family
ID=36388482
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2004129477/15A RU2282486C2 (ru) | 2004-10-07 | 2004-10-07 | Способ детоксикации несимметричного диметилгидразина и продуктов его трансформации в воздушной, водной и грунтовых средах |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2282486C2 (ru) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2509179C1 (ru) * | 2012-06-22 | 2014-03-10 | Открытое акционерное общество "Военно-промышленная корпорация "Научно-производственное объединение машиностроения" | Способ очистки контейнеров жидкостных ракет после пуска от компонентов топлива |
| RU2625866C2 (ru) * | 2015-12-23 | 2017-07-19 | Акционерное общество "Военно-промышленная корпорация "Научно-производственное объединение машиностроения" | Способ очистки контейнеров жидкостных ракет после пуска от компонентов ракетного топлива |
| RU2709130C1 (ru) * | 2019-07-01 | 2019-12-16 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр угля и углехимии Сибирского отделения Российской академии наук" (ФИЦ УУХ СО РАН) | Способ детоксикации 1,1-диметилгидразина и продуктов его трансформации в водных средах |
| RU2792642C1 (ru) * | 2022-12-19 | 2023-03-22 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Северный (Арктический) федеральный университет имени М. В. Ломоносова" | Способ разрушения 1,1-диметилгидразина в почвах |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106554114A (zh) * | 2016-12-01 | 2017-04-05 | 中国人民解放军63605部队 | 一种过氧化氢‑臭氧‑紫外线联合处理偏二甲肼污水的方法 |
-
2004
- 2004-10-07 RU RU2004129477/15A patent/RU2282486C2/ru active
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2509179C1 (ru) * | 2012-06-22 | 2014-03-10 | Открытое акционерное общество "Военно-промышленная корпорация "Научно-производственное объединение машиностроения" | Способ очистки контейнеров жидкостных ракет после пуска от компонентов топлива |
| RU2625866C2 (ru) * | 2015-12-23 | 2017-07-19 | Акционерное общество "Военно-промышленная корпорация "Научно-производственное объединение машиностроения" | Способ очистки контейнеров жидкостных ракет после пуска от компонентов ракетного топлива |
| RU2709130C1 (ru) * | 2019-07-01 | 2019-12-16 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр угля и углехимии Сибирского отделения Российской академии наук" (ФИЦ УУХ СО РАН) | Способ детоксикации 1,1-диметилгидразина и продуктов его трансформации в водных средах |
| RU2792642C1 (ru) * | 2022-12-19 | 2023-03-22 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Северный (Арктический) федеральный университет имени М. В. Ломоносова" | Способ разрушения 1,1-диметилгидразина в почвах |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2004129477A (ru) | 2006-03-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Singh et al. | Decontamination of chemical warfare agents | |
| US4301652A (en) | Exhaust gas purification apparatus for motor vehicles | |
| RU2282486C2 (ru) | Способ детоксикации несимметричного диметилгидразина и продуктов его трансформации в воздушной, водной и грунтовых средах | |
| EP0043471B1 (de) | Verfahren zur Einbindung säurebildender Substanzen, die bei der Pyrolyse von organische Stoffe enthaltenden Abfällen entstehen, in den Rückstand | |
| RU2709130C1 (ru) | Способ детоксикации 1,1-диметилгидразина и продуктов его трансформации в водных средах | |
| US7429556B2 (en) | Universal halide-enhanced decontaminating formulation | |
| JP2007038113A (ja) | 有機砒素化合物含有水の処理方法 | |
| EP0707868A1 (en) | Chemical destruction of toxic organic agent | |
| RU2550189C1 (ru) | Способ обезвреживания циансодержащих растворов и пульп | |
| RU2478002C1 (ru) | Способ переработки токсичных отходов, образующихся при уничтожении вязкой рецептуры зомана | |
| US6124519A (en) | Method of decomposing polychlorobiphenyls | |
| CN105236550A (zh) | 一种利用单线态氧处理压舱水的方法 | |
| RU2241018C1 (ru) | Состав для нейтрализации сероводорода и легких меркаптанов в нефтяных средах | |
| RU2290977C2 (ru) | Способ очистки водных стоков, почвы и сыпучих материалов от токсичных веществ и микроорганизмов | |
| Ku et al. | The Decomposition Kinetics of Monocrotophos in Aqueous Solutions by the Hydrogen Peroxide–Ozone Process | |
| NO314396B1 (no) | Fremgangsmåte for eliminering av uorganiske nitrogenforbindelser i spillvann | |
| CN104338432A (zh) | 一种磷化氢气体的处理剂和制作方法 | |
| Casparian et al. | Applied Chemistry for Environmental Engineering | |
| Bowman et al. | Handbook on hypergolic propellant discharges and disposal | |
| RU2541258C1 (ru) | Способ иммобилизации ртути в твердых отходах | |
| Irvine et al. | Combining SBR systems for chemical and biological treatment: the destruction of the nerve agent VX | |
| KR20190017137A (ko) | 카탈라제가 고정화된 알긴산 비드를 이용한 휴대용 산소발생장치 | |
| EP1867622A1 (en) | Orocess for the neutralization of propellant fuel oxidants and production of fertilizer therefrom | |
| RU2656663C1 (ru) | Способ обезвреживания нитрата гидроксиламина в сточных водах | |
| US4216187A (en) | Method of detoxifying organotin-containing paint residues |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Correction of name of patent owner |