RU2472699C1 - Method of decontaminating toxic industrial wastes - Google Patents
Method of decontaminating toxic industrial wastes Download PDFInfo
- Publication number
- RU2472699C1 RU2472699C1 RU2011131458/05A RU2011131458A RU2472699C1 RU 2472699 C1 RU2472699 C1 RU 2472699C1 RU 2011131458/05 A RU2011131458/05 A RU 2011131458/05A RU 2011131458 A RU2011131458 A RU 2011131458A RU 2472699 C1 RU2472699 C1 RU 2472699C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ethylene glycol
- heat treatment
- sulfuric acid
- carbon
- spent
- Prior art date
Links
Landscapes
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области охраны окружающей среды и может быть использовано при обезвреживании жидких токсичных и экологически опасных промышленных отходов, а именно выработавших свой ресурс антифризов и электролита на основе серной кислоты.The invention relates to the field of environmental protection and can be used in the disposal of liquid toxic and environmentally hazardous industrial wastes, namely, antifreeze and electrolyte based on sulfuric acid that have developed their resource.
Свинцово-кислотные аккумуляторы (АБ) занимают первое место среди всех других видов химических источников тока, используемых в транспортных средствах и других областях техники, и альтернативы их применения пока нет.Lead-acid batteries (AB) occupy first place among all other types of chemical power sources used in vehicles and other areas of technology, and there is no alternative to their use.
Вместе с тем отработанные свинцовые АБ (срок эксплуатации основных типов АБ - до 3 лет) экологически опасны. Причина этого заключается не только в токсичности содержащегося в АБ свинца, но и в химической агрессивности кислотного электролита - водного раствора серной кислоты.At the same time, spent lead-acid batteries (the life of the main types of batteries are up to 3 years) are environmentally hazardous. The reason for this is not only the toxicity of lead contained in AB, but also the chemical aggressiveness of the acid electrolyte - an aqueous solution of sulfuric acid.
Неблагоприятная экологическая ситуация, сложившаяся в Российской Федерации (РФ), особенно в густонаселенных ее регионах и крупных городах, заставляет обратить особое внимание на проблему утилизации миллионов единиц ежегодно выходящих из строя свинцовых АБ. Ее масштабы таковы, что сбор и переработка этого вида техногенных отходов требуют принятия срочных жестких мер, предотвращающих опасное воздействие на окружающую среду и здоровье людей.The unfavorable environmental situation in the Russian Federation (RF), especially in its densely populated regions and large cities, makes us pay special attention to the problem of disposing of millions of units of lead AA batteries annually. Its scale is such that the collection and processing of this type of industrial waste requires urgent and tough measures to prevent dangerous effects on the environment and human health.
В зарубежной практике АБ с электролитом поступают на перерабатывающие предприятия. Все заводы утилизируют сернокислый электролит путем его обработки (нейтрализации) растворами кальцинированной или каустической соды. Способ обезвреживания электролита нейтрализацией требует определенных материальных и финансовых затрат на приобретение химических реагентов. При этом продукт переработки представляет собой высокосолевой раствор или сухие водорастворимые соли, конечное обращение (хранение, утилизация) с которыми также представляет экологическую опасность. Хранить такие растворы и соли под открытым небом, заполняя ими овраги и выработанные карьеры, недопустимо [Ю.М.Кострикин и др. К созданию бессточных тепловых электрических станций. Водоподготовка, водный режим и химконтроль на паросиловых установках. Сб. статей, выпуск 6, Москва, Энергия, 1978, стр.163].In foreign practice, batteries with electrolyte are supplied to processing plants. All plants utilize sulfate electrolyte by treating it (neutralizing) with solutions of calcined or caustic soda. The method of neutralizing the electrolyte by neutralization requires certain material and financial costs for the purchase of chemicals. In this case, the processed product is a high-salt solution or dry water-soluble salts, the final handling (storage, disposal) of which also poses an environmental hazard. It is unacceptable to store such solutions and salts in the open air, filling them with ravines and quarries [Yu.M. Kostrikin and others. To the creation of drainless thermal power plants. Water treatment, water regime and chemical control at steam power plants. Sat articles, issue 6, Moscow, Energy, 1978, p.163].
Известно [А.М.Сухотин и др. Негорючие теплоносители и гидравлические жидкости. Химия, Ленинград, 1979, с.269], что большая часть производимого в мире этиленгликоля расходуется на изготовление антифризов (тосолов), представляющих собой водные растворы этиленгликоля различной концентрации, содержащие ингибиторы коррозии, буферные солевые добавки и др. Из этого же источника известно (стр.268-269), что охлаждающие жидкости на основе этиленгликоля (гликолей) обладают высокой токсичностью. Также известно, что безаварийная эксплуатация автомобильного транспорта, где в качестве охлаждающей жидкости используются антифризы на основе этиленгликоля, требует, не реже 1 раза в 2 года, полной его замены на новый. В связи с этим образуются большие объемы токсичных отходов (только для одного легкового автомобиля - около 10 литров жидких отходов, содержащих от 40 и более масс.% этиленгликоля). Утилизация отработанных антифризов на специальных полигонах (полях фильтрации) недопустима по экологическим причинам, что, естественно, требует проведения обязательных мероприятий по их обезвреживанию или регенерации.It is known [A. M. Sukhotin and others. Non-combustible heat transfer fluids and hydraulic fluids. Chemistry, Leningrad, 1979, p.269], that most of the world's ethylene glycol is spent on the manufacture of antifreezes (antifreezes), which are aqueous solutions of ethylene glycol of various concentrations, containing corrosion inhibitors, buffered salt additives, etc. It is known from the same source ( p.268-269) that ethylene glycol (glycols) -based coolants are highly toxic. It is also known that the trouble-free operation of automobile transport, where ethylene glycol-based antifreezes are used as coolant, requires, at least once every 2 years, its complete replacement with a new one. In this regard, large volumes of toxic waste are generated (for only one passenger car - about 10 liters of liquid waste containing from 40 or more wt.% Ethylene glycol). Disposal of spent antifreeze at special landfills (filtration fields) is unacceptable for environmental reasons, which, of course, requires the implementation of mandatory measures for their neutralization or regeneration.
Целесообразность регенерации антифризов оценивается, исходя из их исходной товарной стоимости, совершенством технологии регенерации и эксплуатационными затратами на ее проведение. Наиболее приемлемым способом регенерации антифризов считается их двойная термическая перегонка [А.В.Чечеткин. Высокотемпературные теплоносители. Энергия, Москва, 1971, с.447]. Несмотря на свою простоту, термический способ регенерации антифризов имеет существенные недостатки, а именно требуется: применение металлоемкого, крупногабаритного оборудования (выпарных аппаратов) со сложной системой газоочистки; решение проблемы утилизации кубовых остатков; значительные энергозатраты на проведение самого процесса их двойной перегонки и др., что повышает стоимость переработки и цену конечного продукта.The feasibility of antifreeze regeneration is assessed based on their initial commodity value, the perfection of the regeneration technology and the operating costs of its implementation. The most acceptable way to regenerate antifreezes is their double thermal distillation [A.V. Chechetkin. High temperature fluids. Energy, Moscow, 1971, p.447]. Despite its simplicity, the thermal method of antifreeze regeneration has significant drawbacks, namely it requires: the use of metal-consuming, large-sized equipment (evaporators) with a complex gas cleaning system; solving the problem of disposal of bottoms; significant energy costs for the process of their double distillation, etc., which increases the cost of processing and the price of the final product.
Известные технологии термического обезвреживания органических токсичных отходов предусматривают использование огневого или плазменного способа их сжигания в специальных печах при температурах 800-4000°С. Эти способы позволяют перевести отходы в экологически безопасное состояние, при этом объем отходов может быть уменьшен в 10-50 раз [Ю.В.Чечеткин, А.Ф.Грачев. Обращение с радиоактивными отходами. Самара, Самарский дом печати, 2000, с.164-170, 204-206; и В.П.Шведов, В.М.Седов и др. Ядерная технология. Москва, Атомиздат, 1979, с.252-256].Known technologies for the thermal disposal of organic toxic waste include the use of a fire or plasma method of burning them in special furnaces at temperatures of 800-4000 ° C. These methods allow you to transfer the waste into an environmentally friendly state, while the volume of waste can be reduced by 10-50 times [Yu.V. Chechetkin, A.F. Grachev. Radioactive waste management. Samara, Samara Printing House, 2000, p.164-170, 204-206; and V.P. Shvedov, V. M. Sedov and others. Nuclear technology. Moscow, Atomizdat, 1979, p. 252-256].
Недостатками огневого и плазменного способов сжигания органических отходов являются высокие температуры проведения процесса, значительная металлоемкость оборудования, сложное аппаратурно-технологическое оформление процесса и др., что ведет к существенному увеличению энергетических и капитальных затрат.The disadvantages of the fire and plasma methods of burning organic waste are the high temperatures of the process, the significant metal consumption of the equipment, the complex hardware and technological design of the process, etc., which leads to a significant increase in energy and capital costs.
В этой связи весьма актуален поиск простых и эффективных способов термического обезвреживания органических отходов, которые осуществлялись бы при более низких температурах. Одним из таких способов является низкотемпературный пиролиз органических отходов в расплаве гидрооксидов и солей щелочных металлов, который разрабатывается в настоящее время как в нашей стране, так и за рубежом [Ю.В.Чечеткин, А.Ф.Грачев. Обращение с радиоактивными отходами. Самара, Самарский дом печати, 2000, с.206-209]. Сущность способа заключается в том, что термическую обработку отходов органического происхождения (пиролиз) проводят в химически активной среде, представляющей собой расплав щелочей, при температуре 400-450°C. В результате пиролиза образуются пиролизный газ с высокой теплотворной способностью и твердые частицы аэрозолей. Несмотря на свои неоспоримые достоинства (простота конструкции и компактность оборудования, относительно низкие температуры плавления щелочей и проведения самого процесса и др.), способ имеет существенные недостатки.In this regard, the search for simple and effective methods for the thermal neutralization of organic waste, which would be carried out at lower temperatures, is highly relevant. One of such methods is the low-temperature pyrolysis of organic waste in a melt of hydroxides and salts of alkali metals, which is currently being developed both in our country and abroad [Yu.V. Chechetkin, A.F. Grachev. Radioactive waste management. Samara, Samara Printing House, 2000, p.206-209]. The essence of the method lies in the fact that the heat treatment of organic waste (pyrolysis) is carried out in a chemically active medium, which is a melt of alkalis, at a temperature of 400-450 ° C. As a result of pyrolysis, pyrolysis gas with a high calorific value and solid aerosol particles are formed. Despite its indisputable advantages (simplicity of design and compact equipment, relatively low melting temperatures of alkalis and the process itself, etc.), the method has significant disadvantages.
При пиролизе органических отходов в расплавах щелочей в газовую фазу попадают твердые частицы щелочей, кислые газы и продукты пиролиза органического происхождения, что значительно усложняет систему пыле-газоочистки, требующей глубокого извлечения твердых частиц аэрозолей и нейтрализации «кислых» газов с последующим окислением органических веществ до безвредных CO2 и H2O каталитическим методом [Ю.В.Чечеткин, А.Ф.Грачев. Обращение с радиоактивными отходами. Самара, Самарский дом печати, 2000, с.208].During the pyrolysis of organic wastes in alkali melts, solid particles of alkalis, acid gases and pyrolysis products of organic origin get into the gas phase, which significantly complicates the dust-gas purification system, which requires deep extraction of aerosol solid particles and neutralization of “acid” gases with subsequent oxidation of organic substances to harmless CO 2 and H 2 O catalytic method [Yu.V. Chechetkin, A.F. Grachev. Radioactive waste management. Samara, Samara Printing House, 2000, p.208].
Наиболее близким аналогом заявляемого способа является способ совместной переработки выработавших ресурс антифризов, содержащих этиленгликоль, и фосфогипса, заключающийся в том, что отработанный антифриз смешивают с фосфогипсом в весовом соотношении 1:1 в пересчете на безводные компоненты до получения однородной массы, после чего смесь подвергают, при постоянном перемешивании, термической обработке при 100-170°C до образования порошкообразного продукта, который охлаждают до комнатной температуры, а затем обжигают при температуре 900-1200°C [патент RU 2402488, опубл. 27.10.2010].The closest analogue of the proposed method is a method for the joint processing of resource-developed antifreeze containing ethylene glycol and phosphogypsum, which means that spent antifreeze is mixed with phosphogypsum in a weight ratio of 1: 1 in terms of anhydrous components to obtain a homogeneous mass, after which the mixture is subjected, with constant stirring, heat treatment at 100-170 ° C to form a powdery product, which is cooled to room temperature and then fired at a temperature of 900-1200 ° C [ Patent RU 2402488, publ. 10/27/2010].
Недостатком этого способа является невозможность одновременного обезвреживания выработавших ресурс антифризов и отработанных сернокислотных электролитов.The disadvantage of this method is the impossibility of simultaneous neutralization of the antifreeze and spent sulfuric acid electrolytes that have exhausted their resources.
Общеизвестно, что для решения актуальной проблемы защиты биосферы планеты от воздействия на нее токсичных экологически опасных веществ необходимо не только ужесточение требований к составу и количеству сбрасываемых в природную среду промышленных отходов (газообразных, жидких или твердых), но и обеспечение безопасных условий их длительного хранения. Считается, что оптимальным решением экологических проблем, связанных с производственной деятельностью предприятий, являются замкнутые технологии (безотходные производства), которые позволяют в процессе производства основных продуктов не только надежно утилизировать образующиеся экологически опасные отходы, но и обеспечить возможность использования продуктов их переработки. При этом немаловажными факторами эффективности таких технологий являются их энергоемкость, стоимость и доступность используемых в цикле обезвреживания отходов энергоносителей, реагентов и материалов.It is well known that in order to solve the urgent problem of protecting the planet's biosphere from exposure to toxic environmentally hazardous substances, it is necessary not only to tighten the requirements for the composition and quantity of industrial waste (gaseous, liquid or solid) discharged into the natural environment, but also to ensure safe conditions for their long-term storage. It is believed that the best solution to environmental problems associated with the production activities of enterprises is closed technology (waste-free production), which allows not only to reliably dispose of the resulting environmentally hazardous waste in the production process of basic products, but also to ensure the possibility of using products from their processing. At the same time, important factors in the effectiveness of such technologies are their energy intensity, cost and availability of energy carriers, reagents and materials used in the neutralization cycle.
В связи с вышесказанным предлагаемый способ переработки токсичных этиленгликолевых водных растворов (выработавшие ресурс антифризы) с использованием в процессе их обезвреживания химически агрессивного и экологически опасного сернокислотного электролита весьма актуален.In connection with the foregoing, the proposed method for processing toxic ethylene glycol aqueous solutions (which have developed an antifreeze resource) using a chemically aggressive and environmentally hazardous sulfuric acid electrolyte in the process of neutralizing them is very relevant.
Задачей настоящего изобретения является создание способа обезвреживания промышленных токсичных отходов, позволяющего провести совместную переработку выработавших свой ресурс антифризов и сернокислотного электролита с получением на финише технологического процесса экологически безопасных продуктов, пригодных к использованию как сырье, материал или полуфабрикат, например в качестве:The objective of the present invention is to provide a method for the neutralization of industrial toxic waste, which allows for the joint processing of antifreeze and sulfuric acid electrolyte that have exhausted their resources to produce ecologically safe products at the finish of the process that are suitable for use as raw materials, materials or semi-finished products, for example, as:
- углеродного сорбента в системах водо- и газоочистки токсичных сточных вод и газовых выбросов;- carbon sorbent in water and gas purification systems of toxic wastewater and gas emissions;
- добавки к цементу в композиционных составах, используемых в строительной и дорожно-строительной отраслях;- cement additives in composite compositions used in the construction and road-building industries;
- минерально-сорбционной добавки к портландцементу при проведении отверждения концентратов жидких токсичных отходов и замоноличивания экологически опасных твердых отходов.- mineral-sorption additives to Portland cement during the curing of concentrates of liquid toxic wastes and monolization of environmentally hazardous solid wastes.
Технический результат, достигаемый при реализации заявляемого способа, заключается в том, что способ дает возможность проведения совместного обезвреживания выработавших свой ресурс антифризов и сернокислотного электролита с получением продуктов, пригодных к вторичному использованию в промышленности; уменьшение техногенного воздействия вредных веществ на окружающую среду и улучшение экологической обстановки.The technical result achieved by the implementation of the proposed method is that the method makes it possible to carry out joint neutralization of antifreezes and sulfuric acid electrolyte that have developed their life with obtaining products suitable for secondary use in industry; reducing the technogenic impact of harmful substances on the environment and improving the environmental situation.
Для решения поставленной задачи и достижения указанного технического результата в способе обезвреживания токсичных промышленных отходов, включающем их термическую обработку в химически активной среде в обогреваемой емкости, согласно изобретению выработавшие ресурс растворы антифриза, содержащие этиленгликоль, смешивают с отработанным сернокислотным электролитом при весовом отношении этиленгликоля к серной кислоте от 1,0:0,1 до 1,0:1,5, в пересчете на безводные компоненты, после чего полученную смесь подвергают термообработке при 100-180°C при атмосферном давлении, в условиях свободного доступа воздуха в реакционную зону при перемешивании продукта в емкости до получения аморфного сульфированного углерода, затем полученный аморфный сульфированный углерод подвергают дальнейшей термообработке при 250-350°C до образования зольного остатка постоянного веса.To solve the problem and achieve the technical result in a method for the neutralization of toxic industrial waste, including heat treatment in a chemically active medium in a heated tank, according to the invention, the developed antifreeze solutions containing ethylene glycol are mixed with spent sulfuric acid electrolyte at a weight ratio of ethylene glycol to sulfuric acid from 1.0: 0.1 to 1.0: 1.5, calculated on the anhydrous components, after which the resulting mixture is subjected to heat treatment at 100-180 ° C When atmospheric pressure, in the free access of air into the reaction zone at a product mixing in the container to obtain the sulfonated amorphous carbon, and then the resulting sulfonated amorphous carbon is subjected to further heat treatment at 250-350 ° C until a constant weight ash.
Сущность заявляемого способа заключается в том, что в нем заложен принцип «токсичное утилизируется с экологически опасным». Предлагается обезвреживание токсичных отработанных антифризов, содержащих токсичный этиленгликоль, проводить совместно с экологически опасными отработанными химически агрессивными сернокислыми электролитами, а получаемые при обезвреживании продукты использовать в качестве сорбентов или минерально-сырьевых добавок к цементу.The essence of the proposed method lies in the fact that the principle "toxic is disposed of with environmentally hazardous" is laid down in it. It is proposed that the toxic waste antifreeze containing toxic ethylene glycol be neutralized, carried out together with environmentally hazardous spent chemically aggressive sulfate electrolytes, and the products obtained during the neutralization should be used as sorbents or mineral and raw materials additives for cement.
Известно, что концентрированная серная кислота обладает сильными окислительными свойствами, особенно при нагревании [Б.В.Некрасов. Основы общей химии. Том 1. Химия, Москва, 1965, с.314]. Серная кислота обычно восстанавливается до бесцветной двуокиси серы (SO2), которая в свою очередь при достаточно высокой температуре, но не более 400°C в присутствии катализаторов взаимодействует с кислородом по сильно экзотермической реакции - 1 с образованием дымящей на воздухе трехокиси серы (SO3). Трехокись серы, в свою очередь, также характеризуется сильными окислительными свойствамиIt is known that concentrated sulfuric acid has strong oxidizing properties, especially when heated [B.V. Nekrasov. Fundamentals of General Chemistry. Volume 1. Chemistry, Moscow, 1965, p. 314]. Sulfuric acid is usually reduced to colorless sulfur dioxide (SO 2 ), which, in turn, at a sufficiently high temperature, but not more than 400 ° C in the presence of catalysts, interacts with oxygen by a highly exothermic reaction - 1 with the formation of sulfur trioxide fuming in air (SO 3 ) Sulfur trioxide, in turn, is also characterized by strong oxidizing properties.
Заметное разложение SO3 при нагревании (по реакции, обратной ее образованию) наступает лишь при температурах выше 400°C.A noticeable decomposition of SO 3 upon heating (by reaction opposite to its formation) occurs only at temperatures above 400 ° C.
Также известно, что серная кислота активно поглощает пары воды [Н.Л.Глинка. Общая химия. Том 1. Химия, Ленинградское отделение, 1976, с.384]. Способностью поглощать воду объясняется обугливание органических веществ (углеводородов) при действии на них концентрированной серной кислоты. В состав углеводородов водород и кислород входят в таком же отношении, в каком они находятся в воде. Серная кислота, даже холодная, отнимает от углеводородов водород и кислород, которые образуют воду, а углерод выделяется в виде угля.It is also known that sulfuric acid actively absorbs water vapor [N.L. Glinka. General chemistry. Volume 1. Chemistry, Leningrad Branch, 1976, p. 384]. The ability to absorb water is due to carbonization of organic substances (hydrocarbons) when concentrated sulfuric acid is applied to them. The composition of hydrocarbons, hydrogen and oxygen are in the same ratio as they are in water. Sulfuric acid, even cold, takes away hydrogen and oxygen from hydrocarbons, which form water, and carbon is released in the form of coal.
Известно о каталитическом влиянии металлов в высших степенях их окисления, например Fe+3, ускоряющем кинетику процесса термохимической деструкции органических веществ [патент США №4737315, 1986 г., G21F 9/08; и Journal of Radijanalytical Chemistry, 1983, v.78, N2, p.295-305]. При реализации предлагаемого способа катализаторами, ускоряющими (смотри время проведения процесса в примерах 1, 2 и 3) реакцию термохимической деструкции этиленгликоля, являются катионы металлов (Fe+3, Cu+2, Al+3, Pb+4 и др.), входящих в состав отработанного тосола и электролита (шламовая составляющая отходов).It is known about the catalytic effect of metals in higher degrees of oxidation, for example, Fe +3 , accelerating the kinetics of the process of thermochemical destruction of organic substances [US patent No. 4737315, 1986, G21F 9/08; and Journal of Radijanalytical Chemistry, 1983, v. 78, N2, p. 295-305]. When implementing the proposed method, catalysts accelerating (see the process time in examples 1, 2 and 3) the reaction of thermochemical destruction of ethylene glycol are metal cations (Fe +3 , Cu +2 , Al +3 , Pb +4 , etc.) included in the composition of the spent antifreeze and electrolyte (slurry component of the waste).
Экспериментально установлено, что при проведении термической обработки смеси водных растворов этиленгликоля с серной кислотой при температурах 100-180°C происходит интенсивная деструкция (пиролиз) этиленгликоля с образованием аморфного углерода и газообразных летучих продуктов. При этом нижний температурный предел в предлагаемом способе - 100°C - обосновывается температурой кипения воды при атмосферном давлении (стадия обезвоживания), а верхний - 180°C - температурой кипения этиленгликоля (стадия синтеза углерода при температурах ниже температуры кипения этиленгликоля - 197,3°C).It was experimentally established that during heat treatment of a mixture of aqueous solutions of ethylene glycol with sulfuric acid at temperatures of 100-180 ° C, intense destruction (pyrolysis) of ethylene glycol occurs with the formation of amorphous carbon and gaseous volatile products. The lower temperature limit in the proposed method - 100 ° C - is justified by the boiling point of water at atmospheric pressure (dehydration stage), and the upper - 180 ° C - by the boiling point of ethylene glycol (stage of carbon synthesis at temperatures below the boiling point of ethylene glycol - 197.3 ° C)
Известно, что горячая серная кислота, являясь энергичным окислителем, окисляет углерод, по реакции (2), до летучих продуктов - CO2, SO3 и H2O.It is known that hot sulfuric acid, being an energetic oxidizing agent, oxidizes carbon, according to reaction (2), to volatile products - CO 2 , SO 3 and H 2 O.
Также известно, что при нагревании углерода на воздухе он энергично взаимодействует с кислородом по реакции (3) [Б.В.Некрасов. Основы общей химии. Том 2. Химия, Москва, 1965, с.6].It is also known that when carbon is heated in air, it vigorously interacts with oxygen by reaction (3) [B.V. Nekrasov. Fundamentals of General Chemistry. Volume 2. Chemistry, Moscow, 1965, p.6].
Экспериментально установлено, что образующийся при пиролизе этиленгликоля в серной кислоте углерод эффективно «сгорает» при температурах 250-350°C с образованием газообразных продуктов (смотри реакции 2 и 3) и сухого зольного остатка постоянного веса. При этом скорость «сгорания» углерода существенно возрастает с увеличением температуры.It was experimentally established that the carbon formed during the pyrolysis of ethylene glycol in sulfuric acid effectively “burns out” at temperatures of 250-350 ° C with the formation of gaseous products (see reactions 2 and 3) and a dry ash residue of constant weight. In this case, the rate of "combustion" of carbon increases significantly with increasing temperature.
Верхний температурный предел (350°С) в предлагаемом способе обосновывается кинетикой процесса «сгорания» углерода и температурой разложения серной кислоты. Известно, что концентрированная серная кислота (98,3%) разлагается при температурах выше 336,5°C [В.И.Перельман. Краткий справочник химика. Изд. химической литературы. Москва, 1955, с.68-69] с образованием SO3 и H2O, что при реализации предлагаемого способа гарантирует полное разложение серной кислоты в случае ее избыточного содержания в реакционной зоне аппарата и, соответственно, в конечном продукте переработки радиоактивных отходов.The upper temperature limit (350 ° C) in the proposed method is justified by the kinetics of the process of "combustion" of carbon and the decomposition temperature of sulfuric acid. It is known that concentrated sulfuric acid (98.3%) decomposes at temperatures above 336.5 ° C [V.I. Perelman. Quick reference chemist. Ed. chemical literature. Moscow, 1955, p.68-69] with the formation of SO 3 and H 2 O, which, when implementing the proposed method, guarantees complete decomposition of sulfuric acid in case of its excessive content in the reaction zone of the apparatus and, accordingly, in the final product of the processing of radioactive waste.
При проведении экспериментов по обоснованию предлагаемого способа обезвреживания промышленных токсичных отходов использовали:When conducting experiments to justify the proposed method of neutralization of industrial toxic waste used:
- антифриз марки ТОСОЛ-А40 по ТУ 02-751-73;- antifreeze brand TOSOL-A40 according to TU 02-751-73;
- концентрированную серную кислоту марки «хч» по ГОСТ 4204-77;- concentrated sulfuric acid brand "hch" according to GOST 4204-77;
- портландцемент марки М-500;- Portland cement brand M-500;
- выработавший в процессе 2-летней эксплуатации автомобиля марки ВАЗ 21074 ресурс раствор антифриза марки ТОСОЛ-А40;- developed in the course of 2-year operation of a VAZ 21074 automobile, a resource TOSOL-A40 antifreeze solution;
- выработавший в процессе 3-летней эксплуатации АБ ресурс электролит.- the electrolyte resource that has developed during the 3-year operation of the battery.
Эксперименты проводили в открытом кварцевом тигле в условиях свободного доступа воздуха в реакционную зону при периодическом (1 раз в 15 минут) перемешивании продукта в тигле кварцевой мешалкой.The experiments were carried out in an open quartz crucible under conditions of free access of air to the reaction zone with periodic (1 time in 15 minutes) stirring of the product in a crucible with a quartz stirrer.
Способ осуществляется следующим образом.The method is as follows.
Отработанные растворы антифриза, содержащие этиленгликоль, и сернокислотного электролита смешивают при весовом отношении этиленгликоля к серной кислоте от 1,0:0,1 до 1,0:1,5, в пересчете на безводные компоненты, после чего полученную смесь подвергают термообработке при 100-180°C. Процесс ведут при атмосферном давлении, в условиях свободного доступа воздуха в реакционную зону, при перемешивании продукта в емкости до получения аморфного сульфированного углерода. Далее полученный аморфный сульфированный углерод подвергают дальнейшей термообработке при 250-350°C до образования в емкости зольного остатка постоянного веса.Spent solutions of antifreeze containing ethylene glycol and sulfuric acid electrolyte are mixed at a weight ratio of ethylene glycol to sulfuric acid from 1.0: 0.1 to 1.0: 1.5, calculated on anhydrous components, after which the resulting mixture is subjected to heat treatment at 100- 180 ° C. The process is carried out at atmospheric pressure, under conditions of free access of air to the reaction zone, while stirring the product in a container until amorphous sulfonated carbon is obtained. Next, the obtained amorphous sulfonated carbon is subjected to further heat treatment at 250-350 ° C until a constant weight ash residue is formed in the tank.
Примеры осуществления предлагаемого способаExamples of the proposed method
Пример 1Example 1
2,27 г тосола (2,5 см3) смешивают в кварцевом тигле с 1,7 г (1,0 см3) концентрированной H2SO4 (весовое отношение безводных компонентов этиленгликоля к H2SO4 ~1:1,5) и подвергают смесь при периодическом перемешивании термообработке в диапазоне температур от 100 до 180°C до получения в тигле углерода постоянного веса. Суммарное время термообработки составило около 5-6 часов.2.27 g of tosol (2.5 cm 3 ) are mixed in a quartz crucible with 1.7 g (1.0 cm 3 ) of concentrated H 2 SO 4 (weight ratio of anhydrous components of ethylene glycol to H 2 SO 4 ~ 1: 1.5 ) and the mixture is subjected to heat treatment with periodic stirring in the temperature range from 100 to 180 ° C until a constant weight of carbon is obtained in the crucible. The total heat treatment time was about 5-6 hours.
Основные результаты эксперимента:The main results of the experiment:
- объем углерода - 1,0 см3;- the volume of carbon is 1.0 cm 3 ;
- вес углерода - 0,52 г;- carbon weight - 0.52 g;
- уменьшение объема - в 3,5 раза;- decrease in volume - 3.5 times;
- уменьшение веса - в 7,6 раза.- weight reduction - 7.6 times.
Далее полученный углерод подвергают термообработке («сжигают») при температуре 250 до 350°C до получения в тигле водостойкого зольного остатка (продукта) постоянного веса. Суммарное время термообработки составило около 5-6 часов.Next, the carbon obtained is subjected to heat treatment (“burned”) at a temperature of 250 to 350 ° C until a water-resistant ash residue (product) of constant weight is obtained in the crucible. The total heat treatment time was about 5-6 hours.
Основные результаты эксперимента:The main results of the experiment:
- вес зольного остатка - 0,03 г;- weight of ash residue - 0.03 g;
- объем зольного остатка - 0,1 см3;- the amount of ash residue is 0.1 cm 3 ;
- уменьшение веса по отношению к исходному - в 132 раза;- weight reduction in relation to the original - 132 times;
- уменьшение объема по отношению к исходному - в 35 раз.- a decrease in volume relative to the original - 35 times.
Далее зольный остаток смешивают с цементом (0,4 см3) и полученную смесь затворяют водой. Объем конечного продукта - 0,25 см3.Next, the ash residue is mixed with cement (0.4 cm 3 ) and the resulting mixture is shut with water. The volume of the final product is 0.25 cm 3 .
Пример 2Example 2
Смешивают 5,0 см3 (5,5 г) отработанных тосола и 13 см3 (13,4 г) электролита (весовое отношение безводных компонентов этиленгликоля к H2SO4 ~1:0,2) и подвергают полученную смесь при периодическом перемешивании термообработке в диапазоне температур от 100 до 180°C до получения в тигле продукта постоянного веса, представляющего собой сухую смесь углерода с оксидами и сульфатами металлов. Суммарное время термообработки составило около 1,5 часа. Далее полученный продукт подвергают термообработке при температуре 250 до 350°C до получения в тигле водостойкого зольного остатка постоянного веса. Суммарное время термообработки составило около 2-3 часов.5.0 cm 3 (5.5 g) of spent tosol and 13 cm 3 (13.4 g) of electrolyte are mixed (weight ratio of anhydrous ethylene glycol components to H 2 SO 4 ~ 1: 0.2) and the resulting mixture is subjected to periodic stirring heat treatment in the temperature range from 100 to 180 ° C until a constant weight product is obtained in the crucible, which is a dry mixture of carbon with metal oxides and sulfates. The total heat treatment time was about 1.5 hours. Next, the resulting product is subjected to heat treatment at a temperature of 250 to 350 ° C until a water-resistant ash residue of constant weight is obtained in the crucible. The total heat treatment time was about 2-3 hours.
Основные результаты эксперимента:The main results of the experiment:
- объем зольного остатка - 0,1 см3;- the amount of ash residue is 0.1 cm 3 ;
- вес зольного остатка - 0,06 г;- weight of ash residue - 0.06 g;
- уменьшение веса по отношению к исходному - в 315 раз;- weight reduction in relation to the original - by 315 times;
- уменьшение объема по отношению к исходному - в 180 раз.- a decrease in volume relative to the original - 180 times.
Пример 3Example 3
Смешивают 5,0 см3 (5,5 г) отработанных тосола и 6,5 см3 (6,7 г) электролита (весовое отношение безводных компонентов этиленгликоля к H2SO4 ~1:0,1) и подвергают полученную смесь при периодическом перемешивании термообработке в диапазоне температур от 100 до 180°C до получения в тигле продукта постоянного веса, представляющего собой сухую смесь углерода с оксидами и сульфатами металлов. Суммарное время термообработки составило около 1,5 часа. Далее полученный продукт подвергают термообработке при температуре 250 до 350°C до получения в тигле водостойкого зольного остатка постоянного веса. Суммарное время термообработки составило около 2-3 часов.5.0 cm 3 (5.5 g) of spent tosol and 6.5 cm 3 (6.7 g) of the electrolyte are mixed (weight ratio of anhydrous components of ethylene glycol to H 2 SO 4 ~ 1: 0.1) and the resulting mixture is subjected to periodically stirring the heat treatment in the temperature range from 100 to 180 ° C until a constant weight product is obtained in the crucible, which is a dry mixture of carbon with metal oxides and sulfates. The total heat treatment time was about 1.5 hours. Next, the resulting product is subjected to heat treatment at a temperature of 250 to 350 ° C until a water-resistant ash residue of constant weight is obtained in the crucible. The total heat treatment time was about 2-3 hours.
Основные результаты эксперимента:The main results of the experiment:
- объем зольного остатка - 0,08 см3;- the amount of ash residue is 0.08 cm 3 ;
- вес зольного остатка - 0,05 г;- weight of ash residue - 0.05 g;
- уменьшение веса по отношению к исходному - в 244 раза;- weight reduction in relation to the original - 244 times;
- уменьшение объема по отношению к исходному - в 144 раза.- a decrease in volume relative to the original - 144 times.
Внедрение предлагаемого способа обезвреживания промышленных токсичных отходов позволит провести совместную переработку выработавших свой ресурс антифризов и сернокислотного электролита с получением на финише технологического процесса экологически безопасных продуктов, пригодных к использованию как сырье, материал или полуфабрикат в различных отраслях промышленности.Implementation of the proposed method for the neutralization of industrial toxic waste will allow for the joint processing of antifreeze and sulfuric acid electrolyte that have developed their resources to produce ecologically safe products at the finish of the process that are suitable for use as raw materials, material or semi-finished products in various industries.
В целом предлагаемый способ позволит уменьшить техногенное воздействие вредных веществ на окружающую среду и улучшить экологическую обстановку при обезвреживание токсичных промышленных отходов и хранении конечных продуктов их переработки.In general, the proposed method will reduce the anthropogenic impact of harmful substances on the environment and improve the ecological situation during the neutralization of toxic industrial waste and storage of final products of their processing.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011131458/05A RU2472699C1 (en) | 2011-07-26 | 2011-07-26 | Method of decontaminating toxic industrial wastes |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011131458/05A RU2472699C1 (en) | 2011-07-26 | 2011-07-26 | Method of decontaminating toxic industrial wastes |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2472699C1 true RU2472699C1 (en) | 2013-01-20 |
Family
ID=48806452
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011131458/05A RU2472699C1 (en) | 2011-07-26 | 2011-07-26 | Method of decontaminating toxic industrial wastes |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2472699C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2583259C2 (en) * | 2014-03-26 | 2016-05-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Производственно-коммерческая фирма Лезерс" | Recovery of used deicing fluids |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4675464A (en) * | 1986-07-09 | 1987-06-23 | Government Of The United States As Represented By The Administrator Of The Environmental Protection Agency | Chemical destruction of halogenated aliphatic hydrocarbons |
| EP0344564A1 (en) * | 1988-05-31 | 1989-12-06 | Gerhard Prof. Dr. Eisenbrand | Utilisation of special amines or hindering nitrosamine production |
| US7125497B1 (en) * | 2003-05-22 | 2006-10-24 | Sandia Corporation | Reactive formulations for a neutralization of toxic industrial chemicals |
| RU2402488C1 (en) * | 2009-02-09 | 2010-10-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский технологический институт имени А.П. Александрова" | Method of processing phosphogypsum |
-
2011
- 2011-07-26 RU RU2011131458/05A patent/RU2472699C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4675464A (en) * | 1986-07-09 | 1987-06-23 | Government Of The United States As Represented By The Administrator Of The Environmental Protection Agency | Chemical destruction of halogenated aliphatic hydrocarbons |
| EP0344564A1 (en) * | 1988-05-31 | 1989-12-06 | Gerhard Prof. Dr. Eisenbrand | Utilisation of special amines or hindering nitrosamine production |
| US7125497B1 (en) * | 2003-05-22 | 2006-10-24 | Sandia Corporation | Reactive formulations for a neutralization of toxic industrial chemicals |
| RU2402488C1 (en) * | 2009-02-09 | 2010-10-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский технологический институт имени А.П. Александрова" | Method of processing phosphogypsum |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2583259C2 (en) * | 2014-03-26 | 2016-05-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Производственно-коммерческая фирма Лезерс" | Recovery of used deicing fluids |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP7108244B2 (en) | How To Remove Toxins From Fly Ash | |
| US20150352482A1 (en) | Method for treating sulphur-containing exhaust gases and device thereof | |
| RU2556934C2 (en) | Method for thermal decomposition of polyvinylchloride waste | |
| CN108467748A (en) | A kind of method of comprehensive utilization of organic resin class waste | |
| CN108264946A (en) | A kind of harmlessness disposing of waste mineral oil utilizes method | |
| JP2014211298A (en) | Incineration fusion incorporated thermit type fusion furnace with power generation function storing incineration function and fusion function in the same type furnace | |
| RU2472699C1 (en) | Method of decontaminating toxic industrial wastes | |
| KR101552083B1 (en) | The treatment method and system of liquid waste containing radioactively contaminated organic compounds | |
| CN111136083A (en) | Method for recycling industrial waste miscellaneous salt | |
| CN207552149U (en) | A kind of oil sludge handles recycling system | |
| RU2412495C1 (en) | Method of processing radioactive ion-exchange resins | |
| RU2402488C1 (en) | Method of processing phosphogypsum | |
| CN106040724A (en) | Solid waste thermal desorption module type emergency treatment device | |
| CN113894136B (en) | Method for removing TOC (total organic carbon) in industrial solid waste salt | |
| RU2473573C2 (en) | Method of recycling polymer wastes | |
| RU2394659C1 (en) | Method of decontaminating toxic industrial wastes | |
| RU2452050C1 (en) | Method for processing solid mixed radioactive wastes | |
| CN103203251A (en) | Catalyst for pyrolyzing coking wastewater by using converter high-temperature flue gas | |
| RU2473013C1 (en) | Method to neutralise mineralised waste waters of nuclear and thermal power plants | |
| CN101745517B (en) | Device and method for processing active carbon containing heavy metals and fine dust | |
| RU2671243C1 (en) | Method of processing bituminous-salt radioactive compounds | |
| RU2461902C1 (en) | Method to decontaminate radioactive organic wastes | |
| PL187701B1 (en) | Method of completely utilising in material and emission-free manner all costituents of muncipal and insustrial waste through high-temperature recirculation and fractionated, material-specific conversion of crude synthesis gas as well as apparatus therefor | |
| CN205988953U (en) | Solid waste thermal desorption modular emergency treatment device | |
| CN109504403A (en) | A kind of organic solid dangerous waste anaerobic carbonization treatment process |