способ обезвреживания высокотоксичных ртутьсодержащих пестицидов

Формула изобретения

1. Способ обезвреживания пестицидов, содержащих галогенпроизводные ртутьорганических соединений, включающий предварительную обработку пестицидов путем перемешивания с водой, обработку полученной смеси восстановителем ртути из галогенпроизводных ртутьорганических соединений и разделение смеси с выделением металлической ртути и остатка, отличающийся тем, что в качестве восстановителя ртути из галогенпроизводных ртутьорганических соединений используют металлический алюминий в виде алюминиевых отходов в количестве 3 мас.% от исходного количества пестицидов, а воду для предварительной обработки берут в массовом отношении к исходному количеству пестицидов (7-10):1, при этом предварительную обработку водой производят в присутствии поверхностно-активного вещества, а перемешивание производят при температуре 20-25°С с образованием пульпы, обработку полученной пульпы алюминиевыми отходами производят путем пропускания ее через адсорбер, заполненный алюминиевыми отходами, с выдержкой в нем при перемешивании в течение 1,5-2,0 ч для цементации восстановленной металлической ртути на поверхности упомянутых отходов, разделение пульпы производят гравитационным способом в гидроциклоне с накоплением для дальнейшего использования выделенной металлической ртути в виде осадка в его конусе, а обезртученного остатка в виде жидкой и твердой фаз - в его корпусе.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве алюминиевых отходов используют цоколи от переработки люминесцентных ламп.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве поверхностно-активного вещества используют стиральный порошок, который берут в массовом отношении к исходному количеству пестицидов 0,1:1.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к переработке высокотоксичных отходов, содержащих галогенпроизводные ртутьорганических соединений, и предназначено для обезвреживания пестицидов типа гранозан, не пригодных к целевому использованию.

Предшествующий уровень техники

После запрещения использования пестицидов, содержащих галогенпроизводные ртутьорганических соединений, к которым относятся пестициды марок гранозан, меркуран, меркурбензол, меркургексан. мерфазин, агронан, ММИ, в местах складирования все еще остается очень большое их количество. В связи с этим продолжаются поиски быстрых и дешевых способов демеркуризации этих отходов, являющихся источниками исключительно опасного загрязнения ртутью воздуха, воды и грунта.

В качестве галогенпроизводных ртутьорганических соединений перечисленные пестициды содержат этилмеркурхлорид, фенилмеркурбромид или метилмеркуриодид, выделение ртути из которых является основной целью обезвреживания пестицидов. Для осуществления процесса обезвреживания необходимо выбрать восстановитель ртути из указанных соединений.

Известен способ обезвреживания вышеуказанных пестицидов, включающий их предварительную обработку путем перемешивания с водой, обработку полученной смеси восстановителем ртути, разделение смеси с выделением металлической ртути и остатка (RU 2187390 В1, пункт 1 формулы, В09В 3/00, опубл. 20.08.2002, бюл. №23).

В известном способе в качестве восстановителя ртути из галогенпроизводных ртутьорганических соединений используют химические препараты: гидразинсульфат, боргидрид натрия или раствор формальдегида, проявляющие свои восстановительные свойства после растворения указанных галогенпроизводных соединений в щелочной среде, а разделение смеси с выделением металлической ртути производят после введения в нее наполнителя, для чего смесь с наполнителем подвергают термической обработке для возгона паров восстановленной ртути, последующей их конденсации и получения пемзо- или камнеподобного материала в остатке. Таким образом, известный метод включает, по меньшей мере, пять этапов: создание щелочной среды, введение восстановителя, введение наполнителя, термическую обработку и конденсацию паров ртути, и является поэтому длительным по затратам времени, дорогостоящим по затратам на химические препараты и оборудование.

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является разработка несложного и недорогого способа обезвреживания пестицидов как отходов, содержащих галогенпроизводные ртутьорганических соединений.

Техническая задача решается за счет использования металлического алюминия в качестве восстановителя ртути из указанных галогенпроизводных соединений.

Известно использование металлического алюминия в качестве восстановителя ртути из ртутьнеорганических соединений из европейского патента ЕР 0619764 В1, МКИ В09В 3/00, С22В 3/00, С22В 25/06, С22В 13/00, опубл. 29.10.1997, где описан способ удаления из почв тяжелых металлов, в том числе ртути, с предварительным выщелачиванием почвы, переводом тяжелых металлов в растворимые неорганические соли и выделением их из жидкой фазы путем контакта с металлом из группы алюминия, железа или магния, причем для выделения ртути предпочтение отдано алюминию.

Аналогичное использование алюминия известно также из европейской заявки 0566122 А2, МКИ В09В 3/00, А62D 3/00, опубл. 20.10.93, где описан способ восстановления на месте почв и грунтовых вод от загрязнения их тяжелыми металлами, в том числе ртутью. Известный способ включает обработку водным восстановительным раствором, содержащим ионы-восстановители: катионы из группы алюминия, магния, кальция и т.д. и анионы из группы хлорида, сульфата и т.д.

Оба известных способа не предусматривают восстановления алюминием галогенпроизводных ртутьорганических соединений. Более того, ионообменный способ не пригоден для обезвреживания отходов, содержащих упомянутые соединения, так как эти соединения не распадаются на ионы.

Использование металлического алюминия в качестве восстановителя ртути из галогенпроизводных ртутьорганических соединений в предшествующем уровне техники не обнаружено.

Способ по патенту RU 2187390 выбран в качестве ближайшего аналога (прототипа).

Раскрытие изобретения

Как было указано выше, техническая задача решена за счет использования металлического алюминия в качестве восстановителя ртути из галогенпроизводных ртутьорганических соединений. Однако использовать чистый алюминий для обезвреживания пестицидов было бы чрезвычайно дорого, поэтому предложено использовать алюминиевые отходы, в частности цоколи от переработки люминесцентных ламп.

Технический результат, который может быть получен при использовании изобретения, заключается в упрощении способа обезвреживания пестицидов, содержащих галогенпроизводные ртутьорганических соединений, и в снижении затрат на его осуществление.

Для решения поставленной задачи в способе обезвреживания пестицидов, содержащих галогенпроизводные ртутьорганических соединений, включающем предварительную обработку пестицидов путем перемешивания их с водой, обработку полученной смеси восстановителем ртути из галогенпроизводных ртутьорганических соединений и разделение смеси с выделением металлической ртути и остатка, согласно изобретению в качестве восстановителя ртути из галогенпроизводных ртутьорганических соединений используют металлический алюминий в виде алюминиевых отходов в количестве 3 мас.% от исходного количества пестицидов, а воду для предварительной обработки берут в массовом отношении к исходному количеству пестицидов (7-10):1, причем предварительную обработку водой производят в присутствии поверхностно-активного вещества (ПАВ), а перемешивание производят при температуре 20-25°С с образованием пульпы, обработку полученной пульпы алюминиевыми отходами производят путем пропускания ее через адсорбер, заполненный алюминиевыми отходами, с выдержкой в нем при перемешивании в течение 1,5-2,0 часов для цементации восстановленной металлической ртути на поверхности упомянутых отходов, разделение пульпы производят гравитационным способом в гидроциклоне с накоплением для дальнейшего использования выделенной металлической ртути в виде осадка в его конусе, а обезртученного остатка в виде жидкой и твердой фаз - в его корпусе, при этом в качестве алюминиевых отходов используют цоколи от переработки люминесцентных ламп, в качестве ПАВ используют стиральный порошок, который берут в массовом отношении к исходному количеству пестицидов 0,1:1.

Новыми и отличительными признаками способа являются:

- использование в качестве восстановителя ртути из галогенпроизводных ртутьорганических соединений металлического алюминия в виде алюминиевых отходов,

- количество алюминиевых отходов, составляющее 3 мас.% от исходного количества пестицидов,

- массовое отношение воды, взятой для предварительной обработки, к исходному количеству пестицидов, составляющее (7-10):1,

- наличие ПАВ в упомянутой воде до введения восстановителя ртути,

- температура перемешивания с образованием пульпы 20-25°С,

- обработка полученной пульпы алюминиевыми отходами путем пропускания ее через адсорбер, заполненный упомянутыми отходами,

- время обработки пульпы указанными отходами 1,5-2,0 часа при их взаимном перемешивании для цементации восстановленной металлической ртути на поверхности упомянутых отходов,

- разделение пульпы гравитационным способом в гидроциклоне с накоплением для дальнейшего использования выделенной металлической ртути в виде осадка в его конусе, а обезртученного остатка в виде жидкой и твердой фаз - в его корпусе,

- использование в качестве алюминиевых отходов цоколей от переработки люминесцентных ламп,

- использование в качестве ПАВ стирального порошка,

- массовое отношение ПАВ к исходному количеству пестицидов 0,1:1.

Указанные признаки являются существенными, так как каждый из них направлен на достижение нового технического результата в соответствии с поставленной задачей. Их использование в предшествующем уровне техники неизвестно.

Предложенный способ включает три этапа (что на два этапа меньше, чем в прототипе): предварительную обработку пестицидов с образованием пульпы, введение восстановителя и разделение прореагировавшей смеси с выделением металлической ртути.

Предварительную обработку проводят с целью очистки отходов от масел и талька (входящих в состав ртутьсодержащих пестицидов в качестве средств, препятствующих слеживанию) и с целью обеспечения непосредственного контакта отходов с восстановителем на следующем этапе. Обработку производят водой с небольшим количеством ПАВ при интенсивном перемешивании, например воздухом, с образованием пульпы, на поверхности которой собираются легко удаляемые масла и тальк. Расход воды берут с расчетом, чтобы смесь не была вязкой. Как показала практика, для этого достаточно взять воды в 7-10 раз (по массе) больше исходного количества пестицидов. ПАВ, в качестве которого, преимущественно, используют стиральный порошок, берут в количестве, достаточном для ускорения процесса очистки пестицидов от масел и талька, составляющем 0,1 от исходного количества пестицидов (по массе).

Введение в пульпу алюминиевых отходов (здесь цоколей от переработки люминесцентных ламп) как восстановителей ртути из галогенпроизводных ртутьорганических соединений производят без дополнительной их обработки. Пульпу с введенными в нее цоколями перемешивают для обеспечения равномерности процесса восстановления ртути по всей массе пестицидов и достижения максимального выхода ртути. Восстановление ртути происходит в результате экзотермической реакции алюминия с галогенпроизводными ртутьорганических соединений (этилмеркурхлоридом, фенилмеркурбромидом или метилмеркуриодидом) с выделением тепла (до +40°). Количество восстановителя определено экспериментально по выходу металлической ртути и составляет 3 мас.% от исходного количества пестицидов. Это означает, что количество восстановителя менее 3% недостаточно и приводит к снижению выхода металлической ртути, а количество более 3% является избыточным и приводит к его неполному использованию. Длительность процесса восстановления также была определена по выходу ртути и составила 1,5-2 часа, в течение которых наблюдался наибольший выход ртути (от 98 до 99,9%).

Разделение пульпы по окончании процесса восстановления ртути производят в гидроциклоне, где металлическая ртуть как самая тяжелая оседает в конусе. Более легкую твердожидкую фазу, содержащую алюминиевые цоколи с поверхностью, цементированной ртутью, подвергают обезвоживанию, после которого фильтрат направляют на повторное использование, а твердый остаток - на обжиг для дальнейшей переработки или захоронения.

Предложенный способ решает комплексно проблему ртутьсодержащих отходов: пестицидов и люминесцентных ламп. Особенно это удобно и выгодно, если установки по переработке того и другого находятся рядом. Использование восстановителя, вступающего непосредственно в реакцию взаимодействия с галогенпроизводными ртутьорганических соединений, на производство которого не затрачены средства, существенно упрощает способ и снижает стоимость обезвреживания ртутьсодержащих пестицидов.

Ниже приведены примеры реализации предложенного способа.

Пример 1. 5,0 кг гранозана, содержащего 2 мас.% этилмеркурхлорида, смешивают с 50.0 л воды при 25°С, добавляют 0,05 кг стирального порошка и интенсивно перемешивают воздухом, образуя пульпу. Затем пульпу направляют в адсорбер, предварительно заполненный 0,15 кг алюминиевых цоколей как отходов от переработки люминесцентных ламп и продолжают перемешивать 1,5 часа, в течение которых восстановленная металлическая ртуть оседает на цоколях. По окончании процесса восстановления пульпу направляют в гидроциклон для разделения, в процессе которого металлическая ртуть оседает в конусе гидроциклона и оттуда ее выделяют в виде готового продукта. Выход металлической ртути составляет 99,98%. Твердую и жидкую фазы из корпуса гидроциклона направляют на фильтрацию, после которой обезртученный фильтрат поступает на повторное использование, а твердый остаток (цоколи, содержащие менее 0,01% ртути, и шлам) - в накопитель для обжига и последующего захоронения как отвального продукта 4-го класса опасности.

Пример 2. 5,0 кг меркурана, содержащего 2 мас.% этилмеркурхлорида, смешивают с 35,0 л воды при 20°С и далее обрабатывают так, как в примере 1. Выход металлической ртути составляет 99,95%.

Промышленная применимость

Предложенный способ обезвреживания пестицидов, содержащих ртутьорганические соединения, осуществляют в промышленных условиях на оборудовании химических производств.