Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СПОСОБ ВОССТАНОВИТЕЛЬНОГО РАЗЛОЖЕНИЯ ГАЛОИДИРОВАННЫХ ИЛИ НЕГАЛОИДИРОВАННЫХ ОРГАНИЧЕСКИХ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ СОЕДИНЕНИЙ, СОДЕРЖАЩИХСЯ В ЗАГРЯЗНЕННОЙ СРЕДЕ
СПОСОБ ВОССТАНОВИТЕЛЬНОГО РАЗЛОЖЕНИЯ ГАЛОИДИРОВАННЫХ ИЛИ НЕГАЛОИДИРОВАННЫХ ОРГАНИЧЕСКИХ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ СОЕДИНЕНИЙ, СОДЕРЖАЩИХСЯ В ЗАГРЯЗНЕННОЙ СРЕДЕ

СПОСОБ ВОССТАНОВИТЕЛЬНОГО РАЗЛОЖЕНИЯ ГАЛОИДИРОВАННЫХ ИЛИ НЕГАЛОИДИРОВАННЫХ ОРГАНИЧЕСКИХ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ СОЕДИНЕНИЙ, СОДЕРЖАЩИХСЯ В ЗАГРЯЗНЕННОЙ СРЕДЕ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Сущность: способ разложения галоидированных или негалоидированных органических загрязняющих соединений в загрязненном ими материале среды состоит в добавлении карбоната щелочного или щелочноземельного металла, бикарбоната или гидроокиси к загрязненной среде в виде водного раствора или на основе растворителя с температурой кипения по меньшей мере 200oС или же в виде дисперсии или суспензии твердого вещества. Среда включает соединение, являющееся донором водорода. Оно может либо изначально содержаться в среде, либо добавляться к среде. Среда дополнительно содержит каталитический источник углерода, например углерод, который будет образовывать ион водорода (в виде свободного радикала) из соединения, являющегося донором водорода. Среду нагревают до ее обезвоживания, а затем дополнительно нагревают до температуры 200-400oC, чтобы вызвать образование иона водорода (в виде свободного радикала) и обеспечить эффективное восстановительное разложение галоидированных или негалоидированных органических загрязняющих соединений. После этого к среде добавляют кислоту в количестве, достаточном для нейтрализации этой среды. 23 з.п. ф-лы.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2090272
Класс(ы) патента: B08B3/08, C10G49/18
Номер заявки: 92016357/04
Дата подачи заявки: 25.02.1991
Дата публикации: 20.09.1997
Заявитель(и): Чарльз Роджерс[US]; Альфред Корнел[US]; Гарольд Л.Спаркс[US]
Автор(ы): Чарльз Роджерс[US]; Альфред Корнел[US]; Гарольд Л.Спаркс[US]
Патентообладатель(и): Чарльз Роджерс[US]; Альфред Корнел[US]; Гарольд Л.Спаркс[US]
Описание изобретения: Изобретение касается способа основно-каталитического разложения галоидированных или негалоидированных загрязняющих органических соединений в загрязненной ими среде. Более конкретно изобретение касается способа как разложения, так и удаления галоидированных или негалоидированных органических соединений, содержащихся в загрязненной среде, с использованием карбоната щелочного или щелочноземельного металла, бикарбоната или гидроксида, а также органического соединения, являющегося донором водорода, в присутствии углеводорода (карбогидрата).
Факты ущерба общественному здоровью и окружающей среде, наносимого различными синтетическими галоидированными органическими соединениями, хорошо известны. Установлено, что такие соединения, как полихлорированные бифенилы (PСВ), дибензодиоксины, дибензофураны, дихлородифенилтрихлороэтан (DDT), диэлдрин, линдан и хлорцан, так же как и другие галоидированные пестициды, являются стойкими отравляющими окружающую среду веществами, требующими безопасных и эффективных мероприятий по обезвреживанию. Особо трудная проблема обезвреживания возникает в случае PСВ. Тем не менее эти соединения находят широкое применение в качестве диэлектрических жидких присадок в электротехническом оборудовании (трансформаторах, конденсаторах) благодаря их превосходным электроизоляционным свойствам.
Агентство США по охране окружающей среды (US Environmental Protection Agency) запретило применение PСВ в ряде областей техники из-за кумулятивного накопления PСВ в организме человека, а также из-за чрезвычайно высокой токсичности PСВ. Cледовательно, необходим способ обезвреживания и/или разрушения галоидированных органических соединений, таких как PСВ.
Известны различные способы разрушения или разложения галоидированных органических соединений. Например, патенты США N 4447541 и 4574013, выданные на имя Петерсона, раскрывают способы очистки почвы, загрязненной галоидированными органическими соединениями. Первый их этих патентов раскрывает способ, согласно которому реакционную смесь щелочного компонента и сульфоксидного катализатора (диметилсульфоксида DMSO) тщательно перемешивают с почвой, загрязненной PСВ. Упомянутая реакционная смесь вызывает десорбцию галоидированных загрязнителей из почвы, а затем дегалогенирует эти загрязнители. Недостаток данного способа заключается в том, что скорости протекания реакций относительно низки, из-за чего понижение концентрации PСВ до приемлемого уровня требует слишком много времени, исчисляемого неделями и месяцами. Кроме того, для того, чтобы имело место разложение загрязнителей, почва должна быть совершенно сухой, причем требуются большие количества реагентов, а сульфоксидный катализатор потенциально может уносить загрязнители до того, как произойдет их разрушение.
Второй патент Петерсона раскрывает способ, согласно которому горячий шлам загрязненной почвы обрабатывают смесью щелочного компонента и сульфоксидного катализатора. Однако и этот способ имеет недостаток, заключающийся в том, что сульфоксидный катализатор может заносить загрязнители в жизнеобеспечивающие системы, а, кроме того, сульфоксидный катализатор при нагревании до высоких температур выделяет пахнущие вещества и при дальнейшем нагревании разлагается с образованием горючих побочных продуктов. Другим недостатком данного способа является потребность в больших количествах реагентов.
В патенте США N 4675464, выданном на имя Pоджерса и др. раскрыт способ химического разрушения галоидированных алифатических углеводородов, в частности способ химического разрушения дибромида. Гидроксид щелочного металла растворяют в этиленгликоле, а затем проводят реакцию образовавшегося продукта с галоидированным углеводородом. Температуру реакции следует поддерживать на уровне 30oC или менее, с тем чтобы продукты реакции оставались в растворе.
В заявке Pоджерса и др. N 07/350425, рассматриваемой одновременно с данной, раскрыт способ разрушения галоидированных органических соединений в загрязненной ими среде, согласно которому в загрязненную среду вводят водный раствор, содержащий приблизительно от 0,1 до 20 мас. полиэтиленгликоля. К упомянутой загрязненной среде добавляют также гидроксид щелочного металла, после чего загрязненную среду нагревают до такой температуры и в течение такого времени, которые достаточны для обезвоживания среды. Затем среду нагревают при температуре между приблизительно 100 и 350oC в течение времени, достаточного для эффективного разрушения галоидированных органических соединений, после чего к среде добавляют кислоту в количестве, достаточном, чтобы обеспечить рH среды приблизительно от 7 до 9.
В заявке Pоджерса и др. N 07/515892, также рассматриваемой одновременно с данной, раскрыт способ разложения галоидированных органических соединений, содержащихся в загрязненной ими среде, предусматривающий добавление водного раствора карбоната щелочного металла или бикарбоната к указанной загрязненной среде и последующее нагревание этой среды до температуры между приблизительно 250 и 400oC.
В патенте США N 4400552, выданном на имя Пытлевски и др. раскрыт способ разложения галоидированных органических соединений с использованием реагента, представляющего собой продукт реакции гидроксида щелочного металла с полигликолем или с полигликольмоноалкиловым эфиром и кислородом. Патенты США N 4337368 и 4602994, выданные на имя Пытлевски и др. также раскрывают аналогичные способы разложения галоидированных органических соединений. В дополнение к этому патенты США N 4430208, 4417977, 4460797 и 4471143, выданные на имя Пытлевски и др. раскрывают способы отделения и/или разложения галоидированных органических соединений. Однако этим способам свойственен недостаток, заключающийся в том, что для равномерного распределения гидроксида щелочного металла и полигликолевых реагентов в обрабатываемом загрязненном материале, например в почве, отстойном осадке, шламе и т.п. требуются избыточные количества упомянутых реагентов. Патенты США N 4349380 и 4523043, выданные на имя Пытлевски и др. раскрывают применение реагентов, приготовленных на основе щелочного металла или гидроксида щелочного металла, а также полигликоля или простого полигликольмоноалкилового эфира, для удаления металлов из металлосодержащих веществ, а также для разложения органосерных соединений соответственно. Аналогично этому патенты США N 4351718 и 4353793, выданные на имя Брюнелля, раскрывают способы удаления полигалоидированных углеводородов из растворов на неполярных органических растворителях посредством обработки загрязненных растворов смесью полиэтиленгликоля и гидроксида щелочного металла. Недостатком этих способов также является потребность в избыточных количествах реагентов.
Другие способы удаления и/или разрушения галоидированных органических соединений, содержащихся в загрязненных ими материалах, раскрыты в патентах США N 4327027, 4483716, 4663027, 4685220, 4793937, 4761221, 4792407, в европейской патентной заявке N 118858 (Chemical Abstzacts, 1975, V. 82, N 139620P), а также в публикации Корнела и сотр. (Kornel et al. //J. of Hazzardous Materials, 1985, V. 12, р. 161-176). Однако многие из этих и иных способов, известных в данной области и предназначенных для обезвреживания и/или разрушения галоидированных органических соединений в загрязненных этими соединениями материалах, не подходят из-за продолжительного времени, необходимого для достижения приемлемой степени такого обезвреживания и/или разрушения, из-за необходимости использования избыточных количеств различных реагентов, из-за необходимости использования дорогостоящих реагентов, из-за образования токсичных и/или горючих побочных продуктов, а также из-за недостижимости желательной степени обезвреживания и/или разрушения упомянутых соединений. Следовательно, имеется потребность в улучшенных, эффективнных в смысле затрат способах обезвреживания и восстановления негалогенированных соединений, их отделения от загрязненных материалов, а также в способах дегалогенирования галогенированных органических соединений в загрязненных ими материалах, с тем чтобы устранить недостатки, известные в данной области.
Предметом настоящего изобретения являются новые способы восстановительного разложения галоидированных и негалоидированных органических соединений, содержащихся в загрязненной ими среде. Другим предметом настоящего изобретения являются способы восстановительного разложения и обезвреживания галоидированных и негалоидированных органических соединений, содержащихся в загрязненной среде. Эти способы предусматривают применение по крайней мере одного соединения, являющегося донором водорода. Еще одним предметом настоящего изобретения являются способы разложения и обезвреживания галоидированных и негалоидированных органических соединений, содержащихся в загрязненной ими среде. Эти способы предусматривают применение существенно меньших количеств реагентов, причем более дешевых по сравнению с известными способами. Еще одним предметом настоящего изобретения являются способы, которые при обработке загрязненных материалов обеспечивают достижение экологически приемлемой степени очистки от галоидированных и негалоидированных органических загрязняющих соединений. Косвенным предметом настоящего изобретения являются способы, которые обеспечивают достижение экологически приемлемых концентраций загрязнителей материалов за короткий период времени.
Эти и иные цели можно реализовать согласно настоящему изобретению, которое касается способов основно-каталитического разложения галоидированных и негалоидированных органических соединений, содержащихся в загрязненной среде. Эти способы включают операции добавления карбоната щелочного или щелочноземельного металла, бикарбоната или гидроксида к загрязненной среде, содержащей галоидированные и негалоидированные загрязняющие органические соединения. Карбонат щелочного или щелочноземельного металла, бикарбонат или гидроксид может содержаться в водном растворе, распределяющем соединение металла по обрабатываемой среде и одновременно действующем как увлажнитель, или в растворителе, или добавлен в виде дисперсии или суспензии твердого вещества. Кроме того, обрабатываемая загрязненная среда дополнительно содержит соединение, являющееся донором водорода, и каталитическую разновидность углерода, вызывающие образование иона водорода (в виде свободного радикала) из органического соединения, являющегося донором водорода. Например, органическое соединение, являющееся донором водорода, может включать высококипящий алифатический растворитель, а каталитическая разновидность углерода -карбогидрат. При нагревании загрязненной среды происходит разложение карбогидрата с образованием иона водорода (в виде свободного радикала) из соединения, являющегося донором водорода. Таким образом, ион водорода (в виде свободного радикала) получается на месте (in sute), т.е. в обрабатываемой среде и действует на галоидированные и негалоидированные загрязняющие соединения как восстановитель. В соответствии с этим способы настоящего изобретения предусматривают последующее нагревание загрязненной среды при температуре и в течение времени, которые достаточны для обезвоживания среды. Хотя тем самым происходит удаление воды, соединение щелочного или щелочноземельного металла, а также соединение, являющееся донором водорода, оказываются хорошо распределенными по веществу среды при концентрациях, обеспечивающих их высокую реакционную способность. После обезвоживания вещество среды продолжают нагревать до температуры между приблизительно 200 и 400oC в течение времени, достаточного для переноса водорода от соединения, являющегося донором, к загрязнителям как галоидированным, так и негалоидированным. Восстановленные загрязнители разлагаются до веществ простой углеводородной структуры. Pазложение галоидированных соединений в загрязненной среде все в большей степени проявляет зависимость от легкости отдачи водорода соединением-донором (катализируемой разлагающимся карбогидратом) по мере повышения температуры в указанном выше интервале. Наконец, к материалу среды добавляют кислоту в количестве, достаточном для нейтрализации этого материала до состояния, допускающего его возвращение в исходную экологическую систему. Благодаря использованию водного раствора или растворителя количество соединения щелочного или щелочноземельного металла согласно предлагаемым способам существенно меньше по сравнению с известными способами. Кроме того, благодаря хорошему распределению соединения металла в виде водного раствора по материалу среды достигается равномерное разрушение или восстановление галоидированных или негалоидированных органических соединений. Более того, благодаря использованию меньших количеств соединений металлов не требуется регенерации и повторного использования избытка реагентов. Наконец, преимущество данных способов, предусматривающих применение карбоната щелочного металла или бикарбоната, состоит в том, что в отношении коррозии эти соединения менее агрессивны, нежели гидроксиды щелочных металлов, и требуют для своей нейтрализации меньше кислоты.
Настоящее изобретение включает способы разложения и обезвреживания галоидированных и негалоидированных органических соединений, содержащихся в загрязненном ими материале среды. Последний может представлять собой почву, шлам, отстойный осадок или жидкость. Данные способы в особенности подходят для применения к почвам, шламам и осажденным веществам. Эти способы применимы к средам, содержащим до 105 млн-1(100000 ррm) галоидированных органических соединений (алифатических или ароматических), например PСВ, и даже еще более высокие концентрации этих соединений, а также к средам, содержащим до 105 млн-1 негалоидированных органических загрязнителей. Загрязненные материалы среды, предназначенные для обработки согласно настоящему изобретению, могут также содержать абсорбент или адсорбент, например истощенный активированный уголь или т.п.
Кроме того, способы настоящего изобретения можно использовать и для обработки чистых галоидированных веществ, например алдрина, диэлдрина и прочих галоидированных пестицидов.
В общем случае способы настоящего изобретения включают добавление карбоната щелочного или щелочноземельного металла, бикарбоната или гидроксида, или их смесей к загрязненному материалу среды, содержащему одно или более галоидированных или негалоидированных органических загрязняющих соединений. Карбонат щелочного или щелочноземельного металла, бикарбонат или гидроксид можно вводить в загрязненную среду в водном растворе или высококипящем растворителе. По другому варианту карбонат щелочного или щелочноземельного металла, бикарбонат или гидроксид можно добавлять в виде дисперсии или суспензии твердого вещества. Если карбонат щелочного или щелочноземельного металла, бикарбонат или гидроксид добавляют в водный раствор, то содержащаяся в растворе вода способствует равномерному распределению соединения металла по загрязненному материалу среды. Согласно еще одному варианту, если карбонат металла, бикарбонат или гидроксид вводят с высококипящим растворителем, то подходят растворители с температурами кипения по меньшей мере 200oC, а предпочтительно приблизительно от 200 до 500oC. Предпочтительными растворителями являются углеводородные соединения. Согласно еще одному варианту осуществления изобретения карбонат щелочного или щелочноземельного металла, бикарбонат или гидроксидное соединение можно вводить в загрязненный материал среды в виде водного раствора, где водный раствор дополнительно содержит высококипящий растворитель.
Карбонат щелочного или щелочноземельного металла, бикарбонат или гидроксид вводят в загрязненный материал среды в количестве приблизительно от 1 до 20 мас. от массы загрязненной среды. Конкретное требуемое количество соединения металла зависит от содержания галоидированных или негалоидированных органических загрязняющих веществ в загрязненном материале среды. Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения соединение металла вводят в количестве приблизительно от 2 до 12% от массы загрязненного материала среды. Под металлом, образующим карбонатный, бикарбонатный или гидроксидный реагент, подразумевается любой щелочной или щелочноземельный металл или их смеси. Предпочтительные щелочные металлы включают литий, натрий и калий, причем особо предпочтительны натрий и калий.
В ряде систем предпочтительнее использовать карбонаты щелочных и щелочноземельных металлов и бикарбонаты, так как в отношении коррозии они менее агрессивны по сравнению с гидроксидами щелочных и щелочноземельных металлов. Однако гидроксидные соединения предпочтительны при использовании в системах, где загрязненный материал среды по своей природе является кислотным или представляет собой углеводородный материал.
Важная особенность изобретения заключается в том, что загрязненный материал среды, кроме того, содержит соединение, являющееся донором водорода. Это соединение поставляет атомы водорода, участвующие в реакции с галоидированными и негалоидированными загрязнителями. Образующиеся в результате восстановленные продукты реакции разлагаются до простых веществ углеводородной структуры. Соединение, являющееся донором водорода, представляет собой органическое соединение и может изначально содержаться в загрязненном материале среды вместе с галоидированным или негалоидированным загрязнителем. Если же загрязненный материал среды изначально не содержит соединения, являющегося донором атомов водорода, то это соединение можно добавить к загрязненному материалу среды вместе с карбонатом щелочного или щелочноземельного металла, бикарбонатом или гидроксидом. Согласно одному из вариантов осуществления изобретения соединение, являющееся донором атомов водорода, может представлять собой высококипящий растворитель, вместе с которым соединение щелочного или щелочноземельного металла вводят в загрязненную среду. Подходящие соединения, являющиеся донорами атомов водорода, включают жирные кислоты, алифатические спирты или углеводороды, амины т.п. С целью побуждения этих соединений к образованию водорода в виде свободного радикала соответствующий источник углерода следует ввести в виде либо раствора, либо суспензии. Недорогой источник углерода, растворимый в воде и подходящий для применения согласно настоящему изобретению, представляет собой карбогидрат, например сахарозу.
После добавления соединения щелочного или щелочноземельного металла загрязненный материал среды, содержащий соединение, являющееся донором водорода, нагревают до такой температуры и в течение такого времени, которые достаточны для полного обезвоживания упомянутого материала, т.е. до удаления 100 мас. содержащейся в нем влаги. Данную операцию нагревания можно проводить при нормальном атмосферном давлении, а при желании при повышенном или пониженном давлении. Как отмечено выше, вода, содержащаяся в водном растворе соединения металла, обеспечивает равномерное распределение соединения щелочного или щелочноземельного металла в материале среды и действует как увлажняющий и пропитывающий агент. Кроме того, после удаления воды из материала среды на стадии обезвоживания соединение металла оказывается уже сосредоточенным и хорошо распределенным в загрязненном материале среды, причем в весьма реакционно-активном состоянии. Очевидно, что если загрязненная среда представляет собой жидкость, то для равномерного распределения этого соединения по материалу среды не требуется введения соединения металла в виде раствора.
После обезвоживания материал среды продолжают нагревать при температуре приблизительно от 200 до 400oC в течение времени, достаточного для эффективного восстановительного разложения галоидированных и негалоидированных органических загрязняющих соединений. Предпочтительнее нагревать материал среды при температуре приблизительно от 280 и 350oC, с тем чтобы вызвать восстановительное разложение галоидированных и негалоидированных органических соединений. Эту операцию можно проводить как при нормальном атмосферном давлении, так и при пониженном или повышенном давлении. Время, необходимое для разложения галоидированных органических соединений, аналогично зависит от содержания указанных соединений в загрязненном материале. Однако чаще всего достаточно времени приблизительно от 0,5 до 2 ч.
При нагревании загрязненного материала среды при температуре от 200 до 400oC источник углерода (например, карбогидрат, такой как сахароза) действует как катализатор реакции образования реакционно-активного иона водорода из соединения, являющегося донором водорода. Данную каталитическую реакцию можно представить в виде уравнения:

где R соединение, являющееся донором водорода;
M соединение металла;
Cazbon* -источник углерода, например карбогидрат, а
-свободный радикал водорода.
Далее, реакционно-активный радикал водорода реагирует с галоидированными органическими загрязняющими соединениями, содержащимися в загрязненном материале среды по следующему уравнению реакции:

где R X галоидированный органический загрязнитель;
X атом галогена;
R H восстановленная форма загрязняющего соединения.
Таким образом, карбонат щелочного или щелочноземельного металла, бикарбонат или гидроксид катализирует дегалоидирование и восстановление как галоидированных, так и негалоидированных загрязнителей.
На последней стадии материал среды обрабатывают кислотой с целью нейтрализации. Предпочтительно добавлять кислоту в количестве, обеспечивающем рH материала среды в пределах приблизительно от 7 до 9. Кислотами, подходящими для использования согласно настоящему изобретению, являются серная, фосфорная, соляная и азотная. За исключением соляной кислоты, эти кислоты не только нейтрализуют материал среды, но и дают ценные удобрения почвы, например NaSO4 (сульфат натрия) при использовании серной кислоты, NaH2PO4, Na2HPO4, Na3PO4 (фосфаты натрия) в случае азотной кислоты при условии, что во всех случаях щелочным металлом является натрий. При использовании калия образуются соответствующие калиевые соли. Получившийся в результате обработки материал при желании можно без опасений возвращать в соответствующую исходную экологическую систему.
По другому варианту осуществления способов настоящего изобретения галоидированные и негалоидированные загрязнители, которые удается отделить от загрязненных материалов среды, собирают в виде конденсата и экстрагируют маслом с высокой температурой кипения. Эти загрязнители можно разрушить с использованием предлагаемых способов, согласно которым к загрязнителю добавляют карбонат щелочного или щелочноземельного металла, бикарбонат или гидроксид, соединение, являющееся донором водорода, а также источник углерода и нагревают полученную смесь при температуре 200-400oC.
Как правило, кислород не вредит осуществлению способов настоящего изобретения, и, следовательно, потребность в воздухе не исключена. В случае приложения изобретения к очистке жидких углеводородов как алифатических, так и ароматических, устранение воздуха может оказаться желательным во избежание воспламенения углеводорода. Таким образом, способы настоящего изобретения можно осуществлять как в присутствии, так и в отсутствие кислородсодержащей газовой среды.
Так как способы настоящего изобретения предусматривают применение относительно малых количеств соединений щелочных или щелочноземельных металлов и растворителя (в случае его использования), то нет необходимости регенерировать избыток реагентов для повторного употребления. Кроме того, так как настоящее изобретение предусматривает применение воды для увлажнения загрязненного материала среды и для распределения по нему указанных соединений щелочного или щелочноземельного металла, то предложенные способы требуют существенно меньших затрат, нежели ранее известные способы, предусматривающие применение полиэтиленгликоля с целью смачивания загрязненного материала среды. Предлагаемые способы можно реализовать как в непрерывной системе, так и в системе с периодической загрузкой, а также при желании все стадии могут быть проведены в одном и том же реакторе.
Как показано на примерах, способы настоящего изобретения обеспечивают разложение галоидированных органических соединений, в частности галоароматических, а также циклических алифатических соединений до необнаруживаемого уровня концентраций. Кроме того, при осуществлении предлагаемых способов продукты являются немутагенными, нетерагенными и не токсичными по отношению к живым организмам.
Отвечающие настоящему изобретению основно-каталитические способы разложения как галоидированных, так и негалоидированных загрязняющих соединений обеспечивают достижение более высоких степеней очистки за более короткое время по сравнению с известными в данной области способами, предусматривающими использование реагентов, являющихся продуктами реакции гидроксидов щелочных металлов с полиэтиленгликолем. Способы настоящего изобретения имеют преимущество над способами также и в том, что прежние способы были не эффективными в отношении разложения негалоидированных органических загрязнителей или их удаления из загрязненных материалов сред.
Пример 1. Данный пример показывает применимость способов настоящего изобретения к загрязненным жидким материалам. Смешивали 50 мл загрязненного высококипящего алифатического растворителя, содержащего 10% алдрина, с водным раствором, составленным из 10 г бикарбоната натрия и 10 мл воды, содержащим 1 г сахарозы. Данное вещество-растворитель служило в качестве соединения, являющегося донором водорода. Эту смесь энергично перемешивали и нагревали от 290 до 320 oC в течение приблизительно 1-2 ч. Концентрация алдрина быстро падала ниже порога обнаружения, что в результате дало растворитель, свободный от алдрина.
Пример 2. Данный пример показывает применимость способов настоящего изобретения к обработке загрязненной почвы. В систему с химическим реактором загружали 100 г загрязненной почвы, содержащей 2200 млн-1 "Ароклора 1260", 1000 млн-1 "Ароклора 1242", 1000 млн-1 пентахлорофенола, 1000 млн-1 диэлдрина, 1000 млн-1 линдана и 500 млн-1 негалоидированного соединения, а именно 2-фенилнафталина. Около 5 г бикарбоната натрия (5 мас. от массы загрязненного материала среды) и 1 мл алифатического углеводородного растворителя с высокой температурой кипения добавляли к почве в виде раствора в 20 мл воды с добавкой 1 г сахарозы. Pастворитель служил соединением, являющимся донором водорода. Полученную смесь взбалтывали в виде шлама и нагревали до полного выпаривания воды, содержащейся в реакционной системе. Затем эту реакционную систему продолжали нагревать до температуры 290-340oC в течение 0,25-1,5 ч. В результате нагревания при 340oC в течение 0,25 ч в почве оставалось менее 1 млн-1 от исходного количества всех загрязнителей. При этом 2-фенилнафтадин подвергался восстановлению до циклического углеводорода, который отгоняли из реакционной колбы.
Пример 3. Данный пример показывает восстановительную эффективность способов настоящего изобретения по отношению к полихлорированной бифенильной смеси. К 50 мл высококипящего алифатического растворителя (температура кипения 340-390oC) добавляли 1 г препарата "Ароклор 1260". Эту смесь помещали в снабженную мешалкой круглодонную колбу вместимостью 200 мл, куда добавляли 5 г гидроксида натрия и 2 г сахарозы. Колба была снабжена колонкой фракционной перегонки, а также конденсатором с приемником. Содержимое колбы нагревали при 350 oC в течение 2 ч, после чего содержимое колбы охлаждали и отбирали из него пробы для определения остаточного PСВ. В оставшемся масле полихлорированные бифенилы не были обнаружены. Обнаружены были лишь следы бифенила.
Испытанию на PСВ подвергли также конденсат упомянутой реакции, состоящий из приблизительно 1,2 мл воды и 2 мл маслянистого вещества. Главным компонентом этого конденсата оказался бифенил, а примесями малые количества (следы) моно- и дихлоробифенилов. Кроме того, конденсат содержал низкокипящие (100-200oC) алифатические соединения, образовавшиеся из алифатического растворителя с высокой температурой кипения.
Таким образом, способы настоящего изобретения имеют преимущество в отношении как разрушения, так и обезвреживания галоидированных и негалоидированных органических соединений, содержащихся в загрязненном материале среды. Способы настоящего изобретения предусматривают использование недорогих соединений, а именно карбонатов, щелочных или щелочноземельных металлов, бикарбонатов и гидроксидов, а также углеводородных растворителей (не обязательно) с высокой температурой кипения и каталитической разновидности углерода, полученной из карбогидрата. Эти реагенты применяются в относительно малых количествах по сравнению с известными способами. Кроме того, карбонаты щелочных или щелочноземельных металлов и бикарбонаты, используемые согласно способам настоящего изобретения коррозионно менее агрессивны, нежели гидроксиды щелочных и щелочноземельных металлов, хотя как отмечено выше, в некоторых случаях могут потребоваться именно гидроксиды. Следовательно, способы данного изобретения обеспечивают улучшенный процесс разрушения или восстановления галоидированных или негалоидированных соединений до необнаруживаемых уровней концентраций. Продукты, образующиеся при осуществлении предлагаемых способов, представляют собой простые соединения с низкой молекулярной массой, например углеводороды, алканы, спирты и т.п. являющиеся немутагенными, нетератогенными и не токсичными по отношению к живым организмам.
Формула изобретения: 1. Способ восстановительного разложения галоидированных или негалоидированных органических загрязняющих соединений, содержащихся в загрязненной среде, путем добавления карбоната, бикарбоната или гидроокиси щелочного или щелочноземельного металла к загрязненной среде, причем карбонат, бикарбонат или гидроокись щелочного или щелочноземельного металла добавляют в виде водного раствора или в виде суспензии в растворителе, имеющем температуру кипения 200 500oС, или в форме твердой суспензии с последующим нагреванием полученной при этом смеси, отличающийся тем, что а) используют указанную загрязненную среду, дополнительно содержащую соединение, являющееся донором водорода, и каталитическую форму углерода, которые образуют свободный радикал иона водорода; b) нагревание загрязненной среды ведут при температуре и в течение времени, достаточных для ее обезвоживания; с) осуществляют дополнительное нагревание загрязненной среды при 200 400oC в течение времени, достаточного для того, чтобы вызвать образование в ней свободного радикала иона водорода и провести восстановительное разложение галоидированных или негалоидированных органических загрязняющих соединений и d) добавляют к среде в случае необходимости кислоту для обеспечения pН среды от около 7 до около 9.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что соединение щелочного или щелочноземельного металла добавляют в виде водного раствора.
3. Способ по п.2, отличающийся тем, что используют водный раствор, дополнительно содержащий углеводородный растворитель с температурой кипения по меньшей мере 200oC.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что соединение щелочного или щелочноземельного металла добавляют в виде суспензии в растворителе, имеющем температуру кипения по менъшей мере 200oС.
5. Способ по п.4, отличающийся тем, что в качестве растворителя используют углеводородное соединение.
6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что соединение щелочного или щелочноземельного металла вводят в виде твердой суспензии.
7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что соединение щелочного или щелочноземельного металла добавляют в количестве приблизительно 1 20 от массы загрязненной среды.
8. Способ по п. 7, отличающийся тем, что соединение щелочного или щелочноземельного металла добавляют в количестве приблизительно 2 12 от массы загрязненной среды.
9. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве каталитической формы углерода используют карбогидрат, разлагающийся с образованием иона водорода (в виде свободного радикала) соединения, являющегося донором водорода.
10. Способ по п.9, отличающийся тем, что в качестве карбогидрата используют сахарозу.
11. Способ по п.1, отличающийся тем, что загрязненную среду предварительно нагревают в вакууме до стадии обезвоживания загрязненной среды.
12. Способ по п.1, отличающийся тем, что на стадии (с) среду нагревают при приблизительно 280 400oС для восстановительного разложения органических загрязняющих соединений.
13. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве кислоты, добавляемой к среде для обеспечения pН от 7 до приблизительно 9, используют кислоту, выбираемую из группы серной, фосфорной, соляной и азотной кислоты.
14. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве загрязненной среды берут почву.
15. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве загрязненной среды берут шлам.
16. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве загрязненной среды берут осадок.
17. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве загрязненной среды берут абсорбент, содержащий истощенный активированный уголь.
18. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве загрязненной среды берут жидкость.
19. Способ по п.1, отличающийся тем, что берут загрязненную среду, содержащую до 100000 млн-1 галоидированных органических соединений.
20. Способ по п.1, отличающийся тем, что берут загрязненную среду, включающую чистый галоидированный материал.
21. Способ по п.1, отличающийся тем, что среду, полученную на стадии добавления кислоты, возвращают в исходную окружающую среду.
22. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют загрязненную среду, содержащую соединение, являющееся донором водорода.
23. Способ по п.1, отличающийся тем, что процесс ведут путем добавления к загрязненной среде соединения, являющегося донором водорода.
24. Способ по п.1, отличающийся тем, что соединением, являющимся донором водорода, является жирная кислота или алифатический спирт.