|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИСТИНА ЦЭМИ РАН |
||
Разработка экологически безопасного способа иммобилизации металлической ртути в ртутьсодержащих отходахдипломная работа (Бакалавр)
- Научный руководитель: Макарова Анна Сергеевна
- Автор: Кушу Анастасия Юрьевна
- Тип: Бакалавр
- Организация, в которой проходила защита: ФГБОУ ВО «Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева»
- Год защиты: 2020
- Аннотация: Актуальность работы обусловлена поступлением в окружающую среду значимых количеств металлической ртути в результате обращения и традиционных способов переработки ртутьсодержащих отходов (РСО). Под традиционными способами переработки РСО понимаются способы, основанные на рециклинге металлической ртути и возвращении их в оборот. Поэтому является важным разработка экологически безопасного способа иммобилизации металлической ртути в ртутьсодержащих отходах. Цель работы: разработка соответствующего принципам Зелёной химии метода стабилизации металлической ртути, содержащейся в отходах. Объекты исследования: металлическая ртуть в ртутьсодержащих отходах. Методы исследования: в работе исследованы реакции в системе ртуть-сера-стекло. Для разрушения сульфидной пленки, которая образуется на поверхности контакта фаз, была использована мельница барабанного типа. При разработке аналитической методики оценки количеств мобильных соединений ртути на фоне её сульфида использовался метод обратного титрования. Для полного связывания оставшихся количеств металлической ртути в HgS на завершающей стадии процесса к смеси добавлялись хлорид железа (III) и сульфид железа (II). Для слива и перекачивания реакционных масс и продуктов реакции в работе была использованаводная суспензия бентонита. Аннотация: Обеспечение экологической безопасности при работе со ртутью и РСО — одна из важнейших международных и национальных задач охраны окружающей среды. Ртуть — это глобальный загрязнитель, постоянное выделение которой в окружающую среду происходит вследствие деятельности человека. Присутствие ртути в пищевой цепи, а также выявляемые у людей негативные последствия вызывают беспокойства и опасения. При попадании в атмосферу с различными выбросами, ртуть осаждается на землю или водную поверхность. Благодаря глобальному переносу ртути в окружающей среде, её выпадение возможно как вблизи источников загрязнения, так и на удалённом расстоянии. Разработанный способ обезвреживания металлической ртути в ртутьсодержащих отходах основан на количественном связывании металлической ртути в стабильный в окружающей среде малорастворимый и нелетучий сульфид ртути (II), HgS. В работе РСО смоделированы в виде системы ртуть–стекло, стекло взято как вещество, присутствующее в ряде потребительских товаров. Исследования проведены для модельных смесей, содержащих Hg:S в соотношении 1:9, характерном для термометров, выпускаемых по ГОСТ, и серы. Реакции иммобилизации ртути исследовались при совместном размоле модельной системы «ртуть-стекло» с порошком элементной серы при соотношении ртуть-сера 1:3 в герметичном вращающемся реакторе – мельнице барабанного типа. Размол вели до связывания 95% массы металлической ртути в сульфид ртути. Для полного связывания металлической и окисленной ртути в HgS после проведения размола в реактор добавляли смесь хлорида железа (III) и сульфида железа (II). Перед сливом суспензии в реактор вводился бентонит в количестве 1:8 к твердой фазе реакционной массы и воду в соотношении Т:Ж до 1:4. Образовавшаяся устойчивая суспензия сливается из мельницы и направляется на сушку в сушилку с кипящим слоем. Высушенные обезвреженные отходы с содержанием металлической ртути (исключая HgS) менее ПДК=2,1 мг/кг подлежат утилизации или захоронению на полигоне как отход IV класса опасности. Выводы: 1. Анализ российских и международных патентов показал, что обезвреживание ртути в РСО возможно проводить путём её перевода в малорастворимый сульфид – форму существования ртути в природе. 2. Для обезвреживания содержащейся в отходах металлической ртути методом, отвечающим принципам Зеленой химии, целесообразно проводить реакцию ртути с серой, при постоянном обновлении поверхности контакта фаз, для чего в качестве реактора предлагается использовать мельницу. 3. Наибольшая иммобилизация ртути в РСО достигается в отсутствии воды в системе ртуть-сера-стекло и соотношении ртуть-сера 1:3. 4. Для перекачки реакционных масс предложено использовать водную суспензию бентонита в количестве 25% твёрдого вещества от общего объёма и с 22% содержанием стекла. 5. Рассчитаны суммарные затраты на утилизацию РСО, включающие затраты на приобретение, доставку, монтаж и наладку оборудования, а также на реактивы и вспомогательные материалы, электроэнергию и амортизационные отчисления, равные 2 005 868 руб./год или 40 118 руб./т. 6. Рассчитан предотвращенный ущерб в результате внедрения предложенной технологии, равный 5 756 211 руб./год или 115 429 руб./т Публикации: 1. Makarova A.S., Fedoseev A.N, Kushu A.Y. Development of technology for the immobilization of the mercury in the waste for the reducing of the load on the environment // In 19th International Multidisciplinary Scientific GeoConference SGEM 2019. В сборнике 19th International Multidisciplinary Scientific GeoConference SGEM 2019, серия International Multidisciplinary Scientific GeoConference-SGEM 2019, местоиздания Albena, Bulgaria 51 Alexander Malinovblvd, Sofia, 1712, Bulgaria, том 19, с. 157-164. 2. А.С. Макарова, А.Н. Федосеев, А.Ю. Кушу, Е.Г. Винокуров. Разработка способа обезвреживания ртутьсодержащих отходов включая методику анализа остаточных концентраций ртути и её соединений, на фоне сульфида ртути // Труды Конгресса IV-го Конгресса с международным участием и научно-технической конференции молодых ученых по переработке и утилизации техногенных образований «ТЕХНОГЕН – 2019». – Екатеринбург: УрО РАН, 2019, с. 602-605. 3. А.С. Макарова, А.Н. Федосеев, А.Ю. Кушу. Разработка технологии иммобилизации ртути в отходах для снижения нагрузки на окружающую среду // Вестник МАСИ. Информатика, экология, экономика. — 2019. — Т. 21. — С. 26–31.
- Добавил в систему: Макарова Анна Сергеевна