текст ртуть



Свойства ртути

РТУТЬ (HG)

Жидкий металл, использующийся в быту и технике в качестве рабочей жидкости различных измерительных приборов и электрических реле пространственного положения.

Ртуть — единственный металл, находящийся в жидком состоянии при комнатной температуре. Ртуть замерзает при минус 39° С и закипает при 357° С. Она в 13,6 раза тяжелее воды. Она имеет свойство распадаться на мельчайшие капельки и растекаться. В природе ртуть содержится в красноватом минерале киноварь. Киноварь входит в состав многих скальных пород, но в основном пород вулканического происхождения.

Ртуть имеет свойство легко испаряется. Для получения чистого металла из руды необходимо разогреть эту руду до температуры порядка 482° С. Пары собираются и конденсируются, и получается ртуть.

Ртуть — вещество I класса опасности (по ГОСТ 17.4.1.02-83), тиоловый яд (чрезвычайно опасное химическое вещество).

Предельно допустимая концентрация ртути в атмосферном воздухе составляет 0,0003 мг/м3 (в соответствии с «Санитарно-эпидемиологическими требованиями к атмосферному воздуху»).



Чем выше температура окружающей среды, тем активней происходит испарение ртутиЧем выше температура окружающей среды, тем активней происходит испарение ртути

Ядовиты только пары и растворимые соединения ртути. При температуре 18°С начинается интенсивное испарение ртути в атмосферу, вдыхание такого воздуха способствует её накоплению в организме, откуда она уже не выводится (как и другие тяжелые металлы). Однако чтобы накопить серьезную долю ртути в организме, необходимо в течение нескольких месяцев или лет регулярно пребывать в помещении с серьезным превышением ПДК этого металла в воздухе.

Величина концентраций паров ртути, способных привести к тяжелым хроническим заболеваниям, колеблется от 0,001 до 0,005 мг/м3. В случае более высоких концентраций ртуть всасывается неповрежденной кожей. Острое отравление может возникнуть при 0,13 — 0,80 мг/м3. Интоксикация со смертельным исходом развивается при вдыхании 2,5 г паров ртути.

Вред

Симптомы отравления ртутью

Ртуть представляет опасность не только для человека, но и для растений, животных и рыб. Проникновение ртути в организм чаще всего происходит именно при вдыхании её паров, не имеющих запаха.

Отравление соединениями ртути

Ртуть и ее соединения, являются опасными высокотоксичными веществами, способными накапливаться в организме человека и долго не выводиться, нанося непоправимый вред здоровью. Вследствие этого, у человека поражаются:

Нервная система

Печень

Почки

Желудочно-кишечный тракт

Ртуть сохраняется в организме в течение года.

Отравление солями ртути

Острое отравление ртутью проявляется через несколько часов после начала отравления. Интоксикация происходит, главным образом, через дыхательные пути, порядка 80% вдыхаемых паров ртути задерживается в организме. Соли и кислород, содержащиеся в крови, способствуют поглощению ртути, ее окислению и образованию ртутных солей.

Симптомы острого отравления солями ртути:

общая слабость

отсутствие аппетита

головная боль

боль при глотании

металлический вкус во рту

слюнотечение

набухание и кровоточивость десен

тошнота и рвота

сильнейшие боли в животе

слизистый понос (иногда с кровью)

Кроме того при отравлении ртутью характерен упадок сердечной деятельности, пульс становится редким и слабым, возможны обмороки. Нередко наблюдается воспаление легких, боли в груди, кашель и одышка, часто сильный озноб. Температура тела поднимается до 38-40 °C. В моче пострадавшего находят значительное количество ртути. В тяжелейших случаях через несколько дней наступает смерть пострадавшего.

Даже малые концентрации ртути могут поражать нервную системуДаже малые концентрации ртути могут поражать нервную систему

Симптомы отравления парами ртути

При длительном воздействии даже относительно малых концентраций ртути — порядка сотых и тысячных мг/м3 происходит поражение нервной системы. Основные симптомы отравления:

Головная боль

Повышенная возбудимость

Раздражительность

Снижение работоспособности

Быстрая утомляемость

Расстройство сна

Ухудшение памяти

Апатия

Симптомы хронического отравления ртутью

При хроническом отравлении ртутью и ее соединениями появляются следующие симптомы:

Металлический привкус во рту

Рыхлость десен

Сильное слюнотечение

Легкая возбудимость

Ослабление памяти

Так как ртуть относится к АХОВ (аварийно химически-опасные отравляющие вещества), быту же, чтобы её забрали на утилизацию, придется еще и заплатить соответствующим организациям.

Ртуть — опасный загрязнитель окружающей среды, особенно опасны выбросы в воду.

Польза

Область применения ртути

Ртуть и её соединения применяются в технике, химической промышленности, медицине.

Ее добавляют при изготовлении лекарств и дезинфицирующих средств.

Ртуть быстро и равномерно реагирует на изменения температуры, поэтому она применяется в градусниках и термометрах.

Ртуть применяется во многих сферах жизнедеятельности человекаРтуть применяется во многих сферах жизнедеятельности человека

Ртуть также используется в красках, стоматологии, при производстве хлора, каустической соды и электрооборудования.

Органические соединения ртути используются в качестве пестицидов и средств обработки семян.

Рекомендации

Разбился градусник — как собрать ртуть

Симптомы отравления ртутью (при попадании её через пищевод) видны сразу — синюшность лица, одышка и др. Первое, что необходимо сделать в такой ситуации, это набрать номер «скорой помощи» и вызвать у больного рвоту.

Чтобы провести очистку помещений и предметов от загрязнений металлической ртутью и источников ртутных паров нужно провести демеркуризацию. В настоящее время несколько фирм выпускают комплекты (с инструкцией) для обезвреживания бытовых ртутных загрязнений.

В быту демеркуризация широко применяется с помощью серы. Например, если разбился ртутьсодержащий градусник, следует открыть окна для доступа свежего воздуха и понижения температуры в помещении (чем теплее в квартире, тем активнее происходит испарение металла). Затем осторожно и тщательно собрать все осколки градусника и шарики ртути (не голыми руками, при возможности в респираторе). Все загрязненные вещи следует сложить в стеклянную банку с герметичной крышкой, или в полиэтиленовые пакеты и вынести из помещения.

Если разбили ртутный градусник, сразу же открывайте окна и двери для проветриванияЕсли разбили ртутный градусник, сразу же открывайте окна и двери для проветривания

Не рекомендуют пользоваться пылесосом, т.к. в помещении резко возрастёт концентрация паров ртути, и после такой процедуры сам пылесос использовать по прямому назначению будет нельзя.

Следы от ртути засыпать порошком серы (S). При комнатной температуре сера легко вступает в химическую реакцию с ртутью, образуя ядовитое, но не летучее соединение HgS, которое опасно только при попадании в пищевод.

Обработать пол и предметы, на которые попала ртуть раствором марганцовокислого калия, либо хлорсодержащим препаратом. Следует промыть марганцовкой и мыльно-содовым раствором перчатки, обувь, прополоскать рот и горло слабо-розовым раствором марганцовки, тщательно почистить зубы, принять 2-3 таблетки активированного угля. В дальнейшем желательно регулярное мытье пола хлорсодержащим препаратом и интенсивное проветривание.

Следы от ртути необходимо засыпать порошком серыСледы от ртути необходимо засыпать порошком серы

Если в квартире был разбит градусник и видимые шарики ртути убраны, то концентрация паров обычно не превышает ПДК, и в условиях хорошей вентиляции, остатки ртути испарятся за несколько месяцев, не причинив существенного вреда здоровью жильцов.

Ртуть нельзя выливать в канализацию, выбрасывать вместе с бытовым мусором. По вопросам утилизации ртути нужно обращаться в районную СЭС, где её обязаны принять. Если такой возможности нет, тогда нужно собрать ртуть в полиэтиленовый пакет, засыпать хлоркой (или хлорсодержащими препаратами), завернуть в несколько полиэтиленовых пакетов и поглубже закопать. Тогда ртуть будет надежно изолирована.

Способы утилизации ртути: новые решения

Общие способы утилизации

О высокой токсичности ртути известно давно, поэтому необходимость создания универсального способа переработки отходов, содержащих этот металл, становится в настоящее время важной задачей. Естественно, что разработки в этой области касаются в первую очередь наиболее распространенных случаев использования ртути, в частности ртутных ламп. Проблема их утилизации считается одной из основных для технологов.

Для обезвреживания и переработки ртутных ламп предлагается гидрометаллургический (жидкофазный) способ демеркуризации.

В соответствии с этим способом использованные лампы подвергаются мокрому измельчению с одновременной отмывкой в два этапа ртути и люминофора со стекла и цоколей. Отмывка осуществляется в специально разработанном растворе. После этого производится механическое разделение стекла и цоколей

Процедура проводится следующим образом. Перерабатываемые лампы загружают в шаровую мельницу и подвергают в ней сухому дроблению, после чего в мельницу добавляют жидкий реагент следующего состава, г/л: йодистый калий 5–10; йод 1–23; едкий натр 1–5; хлористый натрий 5–12.

Лампы в шаровой мельнице с раствором подвергаются измельчению в течение 30–180 мин в интервале температур 20–60°С.

При этом происходит демеркуризация ламп. После окончания процесса переработки ламп реа-гент, содержащий соли ртути, сливают из шаровой мельницы и направляют на извлечение извест-ным способом (например, цементацией алюминием).

Аппаратурное оформление технологической схемы состоит из трех установок. Первая сконст-руирована на основе шаровой мельницы, вторая – на базе стандартного барабанного грохота, третья – на базе стандартного химического реактора. Технология является экологически чистой и обеспечивает практически полное извлечение ртути. Стеклобой и металлические цоколи, отмытые от ртути и люминофора, являются сырьем для вторичной переработки. Возможна также утилизация люминофора.

Помимо гидрометаллургического способа усовершенствован также способ термической демеркуризации отработанных ртутьсодержащих люминисцентных и дугоразрядных ламп.

Эта технология предусматривает измельчение ламп и горелок ламп типа ДРЛ, нагрев полученного стеклобоя для перевода ртути в парообразное состояние и удаление технологического газа в конденсационную систему и очистку его от паров ртути до санитарной нормы.

Стеклобой перерабатывается на установке для обогащения отходов термической демеркуризации. Установка позволяет удалить из стеклобоя на 95% люминофор и выделить 5 самостоятельных концентратов для вторичной металлургии: алюминиевый (цоколи); медно-никелевый (выводы); медно-цинковый (латунные штырьки); оловянно-свинцовый (припой); свинцовый (ножки).

Эти концентраты соответствуют требованиям Госстандарта на вторичные цветные металлы и сплавы и могут быть направлены на предприятия цветной металлургии.

В обезвреженном стеклобое содержание ртути составляет менее 2,1 мг/кг, в металлических компонентах, в люминофоре – менее 0,1%.

Однако представленные выше способы имеют ряд существенных недостатков:

при термических способах – вакуумирование аппаратуры, периодичность процесса, опасность обслуживания, сложные системы конденсации ртутьсодержащих паров, утилизация сорбентов, наличие технологических стоков;

при гидрометаллургических способах – наличие технологических стоков, требующих очистки от ртути и других вредных компонентов, проблемы хранения и переработки образующихся ртуть-содержащих продуктов и, главное, невозможность извлечения ртути из стеклобоя до норм ПДК.

Избежать этих недостатков позволяет установка для утилизации ртути, которая представляет собой комплекс независимых модулей, предназначенных для переработки различных типов ламп и твердых отходов. На модуле для демеркуризации ламп низкого давления реализуется термохимический способ, по которому отработанные лампы нагревают до заданной температуры с целью десорбции ртути из стекла колбы, а затем резко охлаждают контактом горячей лампы с оборотным раствором демеркуризатора.

В ходе термического разрушения колбы на куски размером 5–20 мм ртуть связывается демеркуризатором в сульфидное соединение. Образовавшийся тонкодисперсный сульфид ртути и люминофор с внутренних стен колбы, стеклобой крупностью менее 1 мм выделяются из раствора при отстаивании в ртутнолюминосфорный шлам. В качестве химического демеркуризатора применено соединение, разрешенное этих целей Санэпидемнадзором РФ для. Процесс протекает с дефицитом жидкой фазы, расходуемой и выносимой с продуктами переработки шламом, колпачками, стеклобоем. Это позволило отказаться от канализационных стоков. При работе установок не образуется газовых выбросов. Однако технологические требования к эксплуатации «ртутных» установок – работы под разряжением (до 50 мм вод. ст.) – делают необходимым подключение реакционной зоны модуля к вентилятору.

Эвакуируемые из установки пары демеркуризатора и «натекания» подвергаются «контрольной» санитарной очистке от ртути, для чего пропускаются через специальную поглотительную колонну, орошаемую демуркуризатором в едином технологическом цикле.

Удачное сочетание пиро- и гидрометаллургических приемов в предлагаемом модуле позволило исключить в установках сбросы и выбросы ртутьсодержащих веществ в природную среду.

Нетоксичный ртутнолюминофорный шлам по своим характеристикам соответствует классу Г «Прочие ртутные отходы» (сорт 1, ГОСТ 1639- 78/3.5.101). Стеклобой со средним содержанием ртути менее 2,1 мг/кг, соответствует требованиям ГОСТ 21-7-74 «Стеклобой для стекольной промышленности». Алюминиевые цоколи не содержат ртути, соответствуют алюминиевому лому (сорт 3, группа 1, кл. А по ГОСТ 1639-78).

Выпускаемые в настоящее время устройства являются четвертой модификацией модулей, по-зволяющих перерабатывать все массовые типы люминесцентных ламп низкого давления. Основные операции по демеркуризации ламп на этих установках включают прием ламп на склад, загрузку в камеру, демеркуризацию, складирование продуктов переработки, периодический контроль степени ртутного загрязнения воздуха в помещениях и поверхностей, их санитарная обработка.

В модуле для демеркуризации ламп высокого давления типа ДРЛ ДНАТ применяется механохимический способ. Лампы, поступающие на переработку, загружаются в непрерывный конвейер и подвергаются механическому воздействию, в ходе которого разрушаются и разделяются на продукты переработки кварцево-ртутный шлам, стеклобой, элементы обустройства ламп (цоколи, электроды и т.п.). Технологический процесс работы таких модулей – непрерывный. В процессе отсутствуют выбросы и сбросы.

Применяемый в технологии демеркуризатор не летуч, не токсичен, может долго храниться в любой таре. Его производство может быть организовано непосредственно на месте проведения процесса. При применении не оставляет на поверхности ярко окрашенных следов, как, например, хлорное железо или соединения марганца. Устойчивость процесса определяется поддержанием требуемого режима нагрева ламп.

Контроль активности раствора демеркуризатора осуществляется специально разработанным и поставляемым в комплекте с модулями цветовым индикатором. За 3–5 минут в пробирке из пробы оборотного раствора определяется концентрация действующего вещества и на этой основе поддерживается требуемый его состав.

Оператор при работе на модуле нигде не соприкасается со «свободной ртутью». Наличие ртути внутри помещения может быть связано только с боем ламп, полученных для переработки от поставщика или вследствие неаккуратности оператора.

Эффективность установок позволяет экономически выгодно утилизировать лампы, начиная с малых объемов образования (до 75–100 тыс. в год).

Модули состоят из надежных, легкозаменяемых и ремонтируемых узлов, они дополняют друг друга, и поэтому работу можно начинать с приобретения малогабаритного и дешевого модуля для переработки ламп ДРЛ и ДНАТ.

Нет ни одного узла, фланца, механизма на установке и т.д., где могла бы конденсироваться ме-таллическая ртуть, что позволяет останавливать модуль на любое время и не производить демеркуризации оборудования.

Ртутьсодержащие шламы можно хранить в любом пожарозащищенном помещении, т.к. содержание металлической ртути в нем существенно менее 2,1 мг/кг и он относится к IV классу опасности. В помещении, где работает установка, нет необходимости в устройстве канализации, а объем санитарной обработки стен, рабочих площадок раствором демеркуризатора используются в техпроцессе в ходе переработки ламп. Технология и конструкция установок прошли экспертизу в Министерстве природных ресурсов РФ, на основании которой выданы соответствующие Федеральные лицензии.

Еще одной недавней разработкой, эффективной для отдельных предприятий и небольших городов, является установка периодического действия (с длительностью цикла 8 часов), которая работает без выбросов в атмосферу по замкнутому циклу, только с транспортными контейнерами. Цикл начинается с установки контейнера на технологический модуль, открытия крышки контейнера внутрь модуля и включения установки. Вся дальнейшая работа ведется в автоматическом режиме. Управление работой установки ведет микропроцессор. Об окончании цикла оператор оповещается звуковым сигналом, после чего он должен заменить контейнер и тару под стеклобой. Каждый цикл состоит из нескольких периодов. Технологические периоды включают дозированное дробление ламп или горелок, возгонку ртути и ее конденсацию. После окончания переработки ламп из контейнера включается в работу система, предназначенная для очистки полостей дозатора-дробилки и транспортного контейнера от остаточных паров ртути.

Очистка конденсатора от струппы проводится один раз в год. Демеркуризированный стеклобой, как отходы IV класса токсичности, может использоваться в качестве наполнителя в строительстве или вывозиться на свалку промотходов. Фильтровентиляционный модуль установки обеспечивает вытяжку и очистку воздуха из помещения.

Установка состоит из двух компактных модулей – технологического и фильтровентиляционного, устанавливаемых без фундамента на пол помещения площадью 20 м2 и высотой 4 м.

Экологическая чистота обеспечивается применением герметичного контейнера, который за-гружается отработанными лампами, герметично закрывается, доставляется в центр демеркуриза-ции, устанавливается на технологический модуль установки и герметизируется вместе с установ-кой. Только потом крышка контейнера открывается внутрь установки. Работа без контейнера невозможна. Таким способом полностью ликвидируется загрязнение окружающей среды ртутью, происходящее во время транспортировки ламп. Кроме того, отпадает необходимость в специальных помещениях для хранения отработанных открытых ламп.

Однако в ряде ситуаций возникает необходимость разделения ртутьсодержащих люминисцентных ламп на компоненты с последующим их обезвреживанием. По этой технологии люминесцентные лампы за счет вибрационного воздействия измельчаются и разделяются на компоненты: люминофор, стеклобой и цоколи. При этом стекло измельчается до частиц размером 5–10 мм. Полученный порошкообразный люминофор содержит до 98% ртути, или 8–9 г/кг. Цоколи накапливаются в бункере для дальнейшей обработки. Измельченные стекло и люминофор подвергаются термической демеркуризации. Демеркуризация стеклобоя осуществляется в процессе его движения по желобу путем продувки горячим газом с температурой до 600°С. Люминофор демеркуризируется при относительно низких температурах – 150–200°С и вакууме порядка 103 –104. Технологические газы подвергаются очистке последовательно: в циклоне, пылевом регенерируемом фильтре, адсорбере и электрофильтре. Содержание ртути в выбросах менее 0,0003 мг/нм3.

Используемое оборудование нестандартно. В его состав входят аппарат разделения компонентов ламп и демеркуризации стеклобоя производительностью 1200 ламп/час, циклон, пылевой фильтр, адсорбер, электрофильтр и аппарат демеркуризации люминофора. Установка уже сейчас находится в промышленной эксплуатации (Московский метрополитен).

Разливы ртути

Разлив металлической ртути – чрезвычайное событие, которое требует оперативного проведе-ния мероприятий, обеспечивающих ликвидацию последствий данного происшествия в кратчайшие сроки. Быстрая ликвидация аварии особенно важна, если разлив произошел в общественном месте, например в подъезде жилого дома, когда не проводится эвакуация людей. В этом случае наличие технических средств, обеспечивающих ликвидацию аварии в считанные часы, особенно актуально.

В настоящее время на вооружении специальных аварийно-спасательных формирований находятся технические средства, различные виды демеркуризаторов, позволяющие ликвидировать последствия разлива металлической ртути в течение срока, как правило, не превышающего двух суток. Использование штатных демеркуризаторов требует выдержки раствора демеркуризатора на обрабатываемой поверхности в течение не менее 8 часов. Однако теперь создан демеркуризатор, обеспечивающий многократное сокращение времени ликвидации аварии. При этом полное время, необходимое для проведения работ, сократилось до 3 часов.

В практике демеркуризации помещений применяются средства механического удаления ртути с последующей обработкой загрязненных участков химическими реагентами, вступающими с ртутью во взаимодействие, для перевода ее в нерастворимые и малолетучие соли. Основываясь на анализе литературных данных и проведенных экспериментальных исследований по установлению химической активности различных веществ по отношению к металлической ртути, в качестве окислительного реагента для демеркуризатора выбран гипохлорит натрия. Главными достоинствами этого вещества являются его доступность, высокое содержание активного хлора, низкая стоимость, устойчивость в щелочных средах.

Исследования проводили как на реальных товарных растворах гипохлоритов, так и на модель-ных. Получены кривые, потенциометрического титрования раствора гипохлорита соляной кислотой, которые позволяют охарактеризовать изменение состава и свойства раствора гипохлорита натрия в зависимости от рН среды. Таким образом установлена зависимость между окислительным потенциалом и рН для растворов гипохлорита. Данные исследования позволили предложить конкретную рецептуру демеркуризатора. С целью оптимизации процесса растворения металлической ртути также проведены исследования, определяющие динамику изменения концентрации активного хлора в зависимости от рН для концентрированных и разбавленных растворов гипохлорита. Исследовалась устойчивость концентрированных и разбавленных растворов гипохлорита натрия в зависимости от времени и температуры.

На основании проведенных исследований была предложена рецептура демеркуризатора на основе водного раствора гипохлорита натрия. Предложенный демеркуризатор обеспечивает снижение уровня загрязнений парами металлической ртути до уровня ПДК, как правило, после однократной обработки помещения.

Зарубежные исследователи также придают проблеме утилизации ртути большое значение. Так, шведскими учеными был разработан комплекс по утилизации ртути, включающий в себя два автономных блока: компактную дробилку и сепаратор; ртутный супердистиллятор.

Основной функцией комплекса является переработка ртутьсодержащих отходов, в т. ч. люминесцентных ламп любых типов, приборов с ртутным наполнением (термометры, манометры, игнитроны, ртутные контакты, батарейки и т.п.), твердых ртутьсодержащих отходов, вторичной отработанной ртути и пр. Общая схема утилизации ртутных отходов представлена на рис. 1.

1 модуль – компакт-дробилка и сепаратор – предназначен для механической переработки люминесцентных ламп различной длины и формы. Продуктами переработки ламп являются стекло с натронной известью (стеклобой), металлический наконечник, флуоресцентный порошок (люминофор).

2 модуль – ртутный супердистиллятор – используется для переработки ртутных отходов от люминесцентных ламп, кнопочных батареек и других ртутьсодержащих приборов (градусники, манометры и т.п.) до экологически безопасного шлама и ртути, имеющей степень чистоты до 99,9999%, которая может быть использована в любом производстве.

Супердистиллятор функционирует следующим образом (рис. 2).

Ртутьсодержащие отходы загружаются в камеру. После выбора соответствующей программы отходы перерабатываются в течение одной полностью автоматизированной операции. Отходы нагреваются, что приводит к испарению ртути. Органические частицы, содержащиеся в газе, окисляются в камере сгорания. Затем газы поступают в эффективно охлаждающие люки, где ртуть конденсируется в свободно перемещающуюся жидкую ртуть.

К основным преимуществам комплекса, разработанного шведскими учеными, относятся:

– экологическая чистота технологического процесса и продуктов переработки;

– возможность их дальнейшего использования в промышленности;

– замкнутый цикл, безотходное производство.

Анализ современных разработок в области утилизации отходов ртути показывает появление все новых вариантов решений, основной задачей которых становится не только полная утилизация отработанного материала, но и экологичность технологии.

Материалы подготовлены с использованием информационно-тематических сборников ООО «Научно информационного центра «Глобус».








sitemap
sitemap