Distrugerea armelor chimice

Distrugerea armelor chimice este procesul de rafinare a armelor chimice în substanțe care nu sunt periculoase de utilizat.

Principalele metode utilizate pentru distrugerea armelor chimice sunt incinerarea și neutralizarea , care pot fi combinate cu alte metode pentru reciclarea completă.

Metode de procesare

Arde

Conceptul de reciclare constă în patru etape:

eliberarea și arderea agenților chimici lichizi;
separarea cantității reziduale de explozivi și încălzirea într-un cuptor pentru a-i distruge urmele;
degazarea pieselor metalice ale proiectilelor chimice;
incinerare și tratarea deșeurilor.

Inițial, proiectilele chimice sunt încălzite la o temperatură de 540 ° C pentru a elibera marea majoritate a agentului chimic lichid și a explozivilor din ele. Explozivii sunt trimiși pentru prelucrare, substanțele lichide eliberate din cochilii sunt arse la 1480 ° C, iar produsele de ardere sunt trimise pentru curățare. Substanțele reziduale, inclusiv substanțele asemănătoare jeleului, sunt separate de proiectile pentru încă 40 de minute, apoi introduse și în camera de ardere, unde se descompun la o temperatură de 1090 ° C și apoi sunt alimentate în etapa de purificare a emisiilor. Proiectilele sunt decontaminate într-o cameră unde sunt încălzite la 1600 °C timp de cel puțin 10 minute.

Rezultatul epurării gazului este o anumită cantitate de soluție de sare, precum și emisiile în atmosferă cu compoziția: 43-48% azot , 39-45% apă, 5-7% oxigen, aproape 6% dioxid de carbon și mai puțin de 0,01% alte substanțe [1 ] .

Neutralizare

Majoritatea substanțelor toxice militare sunt instabile la hidroliză , în special alcaline . Astfel, agentul nervos comun sarin este stabil la pH neutru , cu toate acestea, se descompune rapid atunci când este tratat cu o soluție apoasă de hidroxid de sodiu - semihidroliză la pH 7 și o temperatură de 300 ° C durează 146 de ore, în timp ce într-un mediu slab alcalin. pH mediu 9 doar 0,4 ore:

{\mathsf {CH_{3}P(O)(OC_{3}H_{7})F+2NaOH\rightarrow CH_{3}P(O)(OC_{3}H_{7})ONa+ NaF }}

S-a observat că cantități mici de orto - iodobenzeni pot accelera procesul de descompunere. Dificultatea acestei metode este posibilitatea unei reacții inverse. Pentru a preveni acest lucru, se efectuează controlul pH-ului și o scădere ușoară a temperaturii.

În multe cazuri, rata de neutralizare a fost mult mai lent decât se aștepta. În plus, în timpul reacției pot fi create o anumită cantitate de impurități și produse secundare, ceea ce face dificilă monitorizarea completității neutralizării. Comparativ cu metoda de incinerare, neutralizarea generează mai multe deșeuri de sare, iar procesul în sine este mai scump.

O modificare semnificativă a metodei de neutralizare a fost adăugarea acesteia a etapei de bioreciclare a deșeurilor (utilizarea așa-numitului nămol activ ). Utilizarea unei varietăți de bacterii permite o prelucrare mai completă a produselor periculoase. De exemplu, după consumul de tiodiglicoli de către bacterii , formați în timpul hidrolizei gazului muștar , doar dioxidul de carbon intră în atmosferă. În mod similar, este posibil să se prelucreze substanțe precum VX : la utilizarea bacteriilor Methylobacterium radiotolerans , Agrobacterium tumefaciens , Klebsiella oxytoca imobilizate pe poliuretan pentru tratarea apelor uzate , este posibil să se realizeze descompunerea otrăvurilor organofosforice cu 99% în 8 zile [2] .

Alte metode

Oxidarea supercritică a apei

Oxidarea supracritică a apei constă în descompunerea substanțelor toxice în condiții peste punctul critic al apei - la 314 ° C și 218 atm. În aceste condiții, toți compușii organici și gazele sunt dizolvați în el, care sunt apoi oxidați de aer. Această metodă are un avantaj semnificativ față de metoda de ardere, deoarece se efectuează la temperaturi mai scăzute, iar toți produșii de reacție sunt în soluție, astfel încât pot fi investigați, separați și trimiși pentru prelucrare ulterioară (de exemplu, neutralizare). Dezavantajul tehnic al acestei metode este agresivitatea corozivă semnificativă a mediului, care necesită proiectarea atentă a instalațiilor fabricii.

Piroliza plasmatică

O metodă promițătoare este piroliza cu plasmă, în care atunci când o substanță este trecută printr- o plasmă având o temperatură de 1000 până la 20.000 ° C, toate substanțele se descompun în atomi .

Metoda are o limitare semnificativă - numai substanțele lichide pot fi procesate, adică nu este potrivită pentru dezactivarea proiectilelor.

Oxidarea cu săruri de argint

Compușii care sunt oxidanți puternici pot fi utilizați pentru a descompune armele chimice. O oxidare tipică se efectuează la o temperatură de 90 ° C în acid azotic cu o concentrație de 8 mol / l: $Ag^{+2}$

sarin:

{\mathsf {C_{4}H_{10}PFO_{2}+10H_{2}O+26Ag^{2+}\rightarrow H_{3}PO_{4}+HF+26H^{+} +26Ag^{+}}}

gaz muștar:

{\mathsf {C_{4}H_{8}SCl_{2}+12H_{2}O+28Ag^{2+}\rightarrow 4CO_{2}+H_{2}SO_{4}+2Cl^ {-}+30H^{-}+28Ag^{+}}}

VX:

{\mathsf {C_{11}H_{26}SNPO_{2}+31H_{2}O+82Ag^{2+}\rightarrow 11CO_{2}+H_{3}PO_{4}+H_{ 2}SO_{4}+HNO_{3}+82H^{+}+82Ag^{+}}}

Datorită abilităților lor puternice de oxidare, compușii pot descompune un număr mare de substanțe în condiții destul de blânde (aceasta este o condiție importantă pentru a evita formarea de dioxine clorurate ). Dezavantajele metodei sunt necesitatea introducerii unei cantități suplimentare de sare în timpul oxidării derivaților de clor - datorită precipitării clorurii de argint , precum și necesitatea creării de reactoare chimice speciale care nu sunt afectate de agenții oxidanți. $Ag^{+2}$

Reducerea chimică în fază gazoasă

ECO LOGIC (Rockwood, Ontario ) a propus o metodă de reducere a fazei gazoase folosind un jet de hidrogen la temperaturi ridicate (până la 850 °C) și presiune normală. Rezultatul acestui tratament sunt substanțe mai puțin toxice, cum ar fi clorura de hidrogen , metanul și alte hidrocarburi ușoare . În același timp, în timpul reducerii pot fi create produse nedorite: funingine , hidrocarburi aromatice și policiclice . Pentru compușii organici cu un conținut semnificativ de heteroatomi , produsele de descompunere vor fi un număr mare de compuși anorganici.

Criofracționare

Esența criofracționării, propusă de General Atomics , constă în răcirea proiectilelor chimice încărcate cu azot lichid la temperaturi ultra-scăzute (până la -196 ° C), urmată de zdrobire sub presiune . Atât învelișul metalic, cât și agentul chimic devin instabile la astfel de temperaturi și se sparg ușor. După prelucrare, toate componentele sunt trimise spre incinerare, lăsând doar piese metalice adecvate pentru reciclare sau eliminare [3] .

Un avantaj semnificativ al acestei metode este absența necesității demontării preliminare a obuzelor, ceea ce crește siguranța procesului, precum și posibilitatea prelucrării muniției explozive [4] .

Note

↑ US Army Chemical Materials Agency - Incineration Technology Arhivat la 1 iulie 2017 la Wayback Machine . (Engleză)
↑ Efremenko E. N., Zavyalova N. V., Gudkov D. A., Lyagin I. V., Senko O. V., Gladchenko M. A., Sirotkina M. S., Kholstov A. V., Varfolomeev SD, Kholstov VI . - Russian Chemical Journal, 2010. - T. LIV , Nr. 4 . - S. 19-24 . — ISSN 0373-0247 .
↑ Demilitarizare -Cryofracture . Atomică generală. Consultat la 14 septembrie 2016. Arhivat din original la 17 aprilie 2016.
↑ General Atomics - The Cryofracture Demilitarization Process: An Evolving Technology // 2007 Global Demilitarization Symposium & Exhibition Arhivat 19 iulie 2013 la Wayback Machine . (Engleză)

Literatură

Filimonov I. V. et al. Metode biotehnologice pentru distrugerea substanțelor toxice și a produselor de detoxifiere a acestora / Autori: I. V. Filimonov, A. A. Yankovskaya, N. V. Zavyalova, A. N. Golipad, D. P. Kolesnikov , V. A. Kovtun, V. I. E. Protecția Bulle / R. Holstov, E. Trupele. - 2017. - T. 1. - Nr. 1. - S. 4-14.

Haralampiev, Mihail S. O scurtă trecere în revistă a tehnologiilor de distrugere a armelor chimice (engleză) . — Eastern Academic Journal, 2015. — Nr. 2 . - P. 46-52 . — ISSN 2367–7384 . (link indisponibil)
Eliminarea armelor chimice: tehnologii alternative / Congresul SUA, Biroul de Evaluare Tehnologică . — Washington. DC : US Government Printing Office , 1992. - ISBN 0-16-037951-2 .
Revizuirea tehnologiilor de distrugere termică pentru agenții chimici și biologici legați de materiale / Agenția pentru Protecția Mediului din Statele Unite. - 2015. - 103 p.

Link -uri

Tehnologii de distrugere . Organizația pentru Interzicerea Armelor Chimice. Consultat la 14 septembrie 2016. Arhivat din original la 17 aprilie 2016.