Способ окислительного жидкофазного обезвреживания пестицидов феноксильного ряда

 

Изобретение относится к охране окружающей среды до загрязнения некондиционными пестицидами и продуктами частичной деструкции пестицидов. Сущность изобретения: процесс электрохимического синтеза окислительной системы проводят в водном растворе серной кислоты с концентрацией 40 - 96%. Процесс обезвреживания пестицидов в сернокислотной среде состоит в синтезе окислительной системы при пропускании электрического постоянного тока (с плотностью до 1 А/см²) через раствор, суспензию или эмульсию пестицида в водном растворе серной кислоты и окисления всех органических компонентов. Процесс ведут при температуре не ниже 40^oC с целью предотвращения накопления промежуточных пероксидных соединений процесса окисления пестицидов и вплоть до температуры кипения раствора в зависимости от концентрации раствора серной кислоты без превышения атмосферного давления. Технический результат: разработанный способ окислительной деструкции пестицидов феноксильного ряда позволяет достичь полного окисления всех органических веществ в виде сернокислотного раствора или суспензии в аппарате электродного типа. Выбранные технологические условия позволяют с достаточной скоростью проводить процесс при атмосферном давлении с использованием энергетических носителей низких параметров. Предлагаемый способ деструкции и выбранные условия будут универсальными для всех пестицидов феноксильного ряда, так как общим для этих органических веществ является их способность окисляться. 1 табл.

Изобретение относится к охране окружающей среды от загрязнения не кондиционными пестицидами и продуктами частичной деструкции пестицидов.

Известен способ окислительной деструкции пестицидов за счет воздействия кислорода воздуха при высоких температурах, создаваемых за счет сжигания топлива [1] . При использовании этого способа образуются большие объемы газов, требующих охлаждения и доочистки.

Известен плазменный метод обезвреживания токсичных органических веществ, в том числе и пестицидов [2, 3]. Высокие затраты энергии и сложность проблем, связанных с плазмохимической технологией, предопределяют ограниченное применение этого способа.

Для глубокой очистки применяют озонирование растворов пестицидов [4-6], иногда совмещенное с УФ-облучением реакционной массы, но данный способ пригоден для обезвреживания низкоконцентрированных водных растворов. При этом образуются вторичные загрязняющие вещества в виде смол и газов.

Известен окислительный способ деструкции пестицидов за счет окисления в жидкой фазе с использованием в качестве окислителей хроматов, манганатов, пероксидов и, в частности, пероксида водорода [7]. Недостатком названного способа является появление вторичных загрязняющих веществ, трудности в обеспечении глубокого окисления и предотвращения образования взрывоопасных смесей при дозировании и смешении высококонцентрированных органических соединений с окислителями.

Наиболее близким по технической сущности является способ жидкофазной очистки воды от фенола за счет глубокого окисления фенола до малотоксичных веществ при использовании окислительной системы, возникающей при пропускании электрического постоянного тока через раствор Фентона (кислый водный раствор сульфата железа). Глубина окислительной деструкции и скорость окисления, зависящие от количества синтезируемых окислителей, легко регулируются за счет управления величиной тока и температуры среды [8].

Однако вышеназванный способ использовался для окислительной деструкции фенола, обладающего хорошей растворимостью в воде, процесс проводился в гомогенной среде при низкой концентрации загрязнителя - фенола.

Пестициды феноксильного ряда, имеющие более сложное строение, чем фенол, обладают низкой растворимостью в воде и являются промышленными смесями, содержащими до 95% основного вещества, остальное примеси и добавки различного состава.

Задачей предлагаемого изобретения является обезвреживание некондиционных форм товарных пестицидов феноксильного ряда за счет глубокого окисления в жидкой фазе.

Поставленная задача решается тем, что процесс электрохимического синтеза окислительной системы проводят в водном растворе серной кислоты с концентрацией от 40 до 96%. Выбор концентрации кислоты обусловлен растворимостью пестицидов и необходимостью обеспечения низкого давления паров растворителя. Пестицид и другие окисляемые вещества в аппарате могут находиться в виде раствора, эмульсии или суспензии в серной кислоте.

Другое отличие состоит в том, что процесс ведут при температуре не ниже 40^oC, с целью предотвращения накопления промежуточных пероксидных соединений процесса окисления пестицидов, и вплоть до температуры кипения раствора в зависимости от концентрации раствора серной кислоты без превышения атмосферного давления.

Кроме того, процесс глубокого окисления пестицидов в сернокислотном растворе за счет электрохимического синтеза окислительной системы ведут в бездиафрагменном электродном аппарате. Он снабжен перемешивающим устройством циркуляционного или другого типа, позволяющим не только ускорить процесс, но и работать с суспензией или эмульсией пестицида в сернокислотной среде. Бездиафрагменный аппарат позволяет деструктировать отдельные фрагменты молекулы пестицида как за счет их окисления, так и восстановления и отщепления на катоде.

Принципиальное отличие предлагаемого процесса обезвреживания пестицидов за счет глубокого окисления в сернокислотной среде состоит в синтезе окислительной системы при пропускании электрического постоянного тока (с плотностью до 1 А/см²) при температуре среды выше 40^oC, вплоть до температуры кипения раствора серной кислоты.

Процесс деструктивного окисления пестицидов проводили на лабораторной установке, основным аппаратом которой является аппарат электродного типа. Конструкция данного аппарата выбрана бездиафрагменной, что позволило наиболее эффективно использовать электродное пространство.

Для увеличения скорости окисления токсичных органических веществ и предотвращения застойных зон в реакторе применяется интенсивное перемешивание. Процесс окисления ведется в кинетической области.

Вещество 2М-4ХМ (4-(2-метил-4-хлорфенокси)масляная кислота) растворяют в 100 мл серной кислоты с концентрацией 50% и переносят в аппарат. С помощью термостата устанавливают температуру 50^oC в объеме реактора и подают напряжение на электроды (s=10 см²) от регулируемого источника постоянного тока. Через заданные промежутки времени производят отбор проб для анализа.

Анализ за исчезновением пестицидов и продуктов их деструкции проводили стандартным методом ХПК (химическое потребление кислорода), который позволяет определить общее количество окисляемых органических веществ в растворе.

Процесс окислительной деструкции исследовали на товарной форме пестицида 2М-4ХМ (4-(2-метил-4-хлорфенокси) масляная кислота), а также на очищенном действующем веществе 2М-4Х (2-метил-4-хлорфеноксиуксусная кислота) и на смеси пестицидов 2М-4Х и 2,4-Д (2,4-дихлорфеноксиуксусная кислота), предварительно очищенных от примесей и наполнителей (см. таблицу).

Разработанный способ окислительной деструкции пестицидов феноксильного ряда позволяет достичь полного окисления всех органических веществ, помещенных в аппарат электродного типа, в виде сернокислотного раствора или суспензии. Для контроля над процессом окисления использовался аналитический метод определения ХПК.

Выбранные технологические условия позволяют с достаточной скоростью проводить процесс при атмосферном давлении с использованием энергетических носителей низких параметров.

Предлагаемый способ деструкции и выбранные условия будут универсальными для всех пестицидов феноксильного ряда, так как общим для этих органических веществ является их способность окисляться.

Набор операций для осуществления разработанного процесса обезвреживания некондиционных пестицидов можно реализовать как на мобильной, так и стационарной установке.

Литература 1. Бернадинер М. Н., Шурыгин А.П. Огневая переработка и обезвреживание промышленных отходов. -М.: Химия, 1990.-304 с.

2. Крапивина С.А. Плазмохимические технологические процессы. -Л.: Химия, 1981.-248 с.

3. Моссе А.Л., Шкурко Л.С., Горбунов А.В. и др. Переработка запрещенных к использованию ядохимикатов в электродуговом плазменном реакторе //Тезисы доклада 2 научно- технической конференции "Ресурсосберегающие и экологически чистые технологии", Гродно, 8-9 окт., 1996.- Гродно, 1996.- c.101-102.

4. Гончарук В. В. , Вакуленко В.Ф., Самсони-Тодоров А.О., Гречко А.В., Костоглод Н.Ю., Шевченко Т.Л., Подрезов О.Н. Фотоокисление пестицидов озоном и пероксидом водорода при подготовке питьевой воды //Химия и технология воды. -1995. -17. -N 4.-с. 397-410.

5. Ohashi Norio, Tsuchiya Yoshiteru, Sasano Hideo, Hamado Akira. // Jap. J.Toxical and Environ. Health.-1993.-39.-N6.- с. 522-533.

6. Холодкевич С. В. , Юшина Г.Г., Апостолова Е.С. Перспективные методы обезвреживания органических загрязнений воды //Экологическая химия. -1996-5. -N2. -с. 75-106.

7. Шевченко М.А., Таран П.Н., Гончарук В.В. Очистка природных и сточных вод от пестицидов. -Л.: Химия, 1989.-184 с.

8. Sudoh М., Kodera Т., Sakai К., Zhang J.Q., Koide K.Oxidative degradation of aqueous phenol effluent with electrogenerated Fenton"s reagent //J.Chem.Eng. Jap -1986-19-N6-p. 513-518.

Формула изобретения

Способ окислительного жидкофазного обезвреживания пестицидов феноксильного ряда, осуществляемый окислительной системой, генерируемой при пропускании постоянного электрического тока через раствор кислоты, отличающийся тем, что процесс проводят в растворе серной кислоты с концентрацией 40 - 96% при температуре от 40^oC и до температуры кипения раствора в зависимости от концентрации серной кислоты в аппарате электродного типа, пестицид при этом находится в растворе в суспендированной или эмульгированной форме.

РИСУНКИ

Рисунок 1