Методы анализа ртути в природных объектах

Размещено на http://www.allbest.ru/

Кафедра общей химии

Курсовая работа

МЕТОДЫ АНАЛИЗА РТУТИ В ПРИРОДНЫХ ОБЪЕКТАХ

МОСКВА 2018

Содержание

ВВЕДЕНИЕ

1.Физические и химические свойства ртути

2.Место нахождение ртути

3.Методы обнаружения ртути

3.1 Методы обнаружения металлической ртути

3.2 Методы обнаружения паров ртути

3.3 Методы обнаружения соединений ртути

4.Влияния ртути и ее соединений на окружающую среду

5.Очистка от ртути и ее соединений ртути

5.1 Очистка сточных вод от ртути и ее соединений

5.2 Очистка воздуха от ртути и ее соединений

5.3 Очистка почвы от ртути и ее соединений

ВВЫВОДЫ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ртуть соединение почва очистка



Введение

Ртуть- удивительный химический элемент. Это отражается в том, что ртуть-единственный металл, находящийся в жидком состоянии в нормальных условиях. В таких условия ртуть способная испаряться и формировать ртутную атмосферу. Именно эти свойства определили особое положение ртути в нашей жизни. Ртуть оказала человечеству огромную услугу. В разное время ей находили применения в разнообразных сферах человечком деятельности в процессе развития промышленности- от киноварь краски до атомного реактора. На использовании различных свойств ртути были созданы самостоятельные отросли промышленности. Ртуть применяется в медицине, фармацевтике, стоматологии. Она служит теплоносителем в одном из первых реакторов на быстрых нейтронах.

Однако ртуть может быть не только полезной, но и вредной для всего живого. В малых количествах она всегда присутствует в окружающей среде. По определенных условиях её концентрация в среде может заметно возрасти, что способно отразить негативное воздействие на наше самочувствие и состояния здоровья. [1]

Толчком к проведению исследований содержания ртути в различных объектах, окружающих среды, послужила трагедия Минамата. Было установлено, что воды 1/3 (по последним данным 2/3) территории США имеют высокое содержание ртути. Наиболее наибольшее количество ртути и ее соединений были выявлены в донных отложениях в устьях крупных. Ртуть способна накапливается в рыбе водоплавающих птицах. А также ртуть способны накапливаться в яйцах птиц, куда переходит около 30 % метилртуть, вводимой в эксперименте курам. Известен случай отравление женщины, проживающие на Аландских островах, сходные по клинике с отравлением ртутью. При расследовании установлено, что она в течение года питалась яйцами крохаля, содержащими в среднем 1,4 мл мг/кг ртути, 78 % который приходилось на метилртуть.

В XXI веке ученые для обнаружения ртути переходят от классических методов к современным. Разработка методов исследования, позволяющих сохранять нативное состояние или незначительно изменять анализируемую пробу (образец); анализировать (после специальной подготовки) на содержание ртути разнообразные объекты окружающей среды (воздух, воду, почву, продукты питания) и биологический материал (кровь, мочу, волосы, ногти, ткани тела); обеспечивать раздельное определение органических и неорганических соединений ртути.

Цель данной работы на основании литературных данных рассмотреть химические свойства ртути и ее соединений, современные методы анализа ртути и ее соединений, оценить влияние ртути на окружающую среду и способы очистки природных объектов от ртути.



1.Физические и химические свойства ртути

Ртуть является элементом второй группы периодической системы, с порядковым номером 80 и атомным весом 200,61(Латинское название ртути Hydragyrum происходит от греческих слов «hydr argyrum», т.е. жидкое серебро). Установлено, что ртуть имеет 9 изотопов с атомным весом (таб. 1) [2]:

Таблица 1

Атомный вес	202	200	199	201	198	204	196	197	203
% содержание изотопов обычных ртути	29,27	23,77	16,45	13,67	9,89	6,85	0,1	0,01	0,006

Температура плавления ртути -38,87 ?С. Существование жидкого металла при обычных температурах определяется его положением среди прочих металлов II В группы. Выразив графически зависимость температур кипени и плавления от порядковый номеров магния, цинка, кадмия и ртути, можно убедиться в полной закономерности низкой температуры замерзает ртути (рис. 1). Таким образом, если бы «обычные» температуры лежали в более низких пределах, ртуть не выделялась бы из числа прочих металлов. [2]

Ртуть легко испаряется при комнатной температуре (Температура кипения ртути 357,25 °С), являясь, таким образом, опасным источником ртутного отравления. Кривая упругости паров ртути представлена (рис. 2)

Ртуть получают обжигом киновари (HgS) или металлометрическим методом:

HgS+O2=Hg +SO2

HgS+Fe=Hg + FeS

Ртуть является относительно стойки в химическом отношении элементом. В ряду активности металлов (рис. 3). [3]

Рис. 3 Ряд активности металлов

Ртуть по отношению к кислороду занимает место, наиболее близкое к благородным металлам; на воздухе не окисляется и вступает в реакцию с кислородом при повышенных температура:

Hg+1/2O2=HgO +20744 ккал

2Hg+1/2O2+22ккал =Hg2O

Ртутные соединения относительно не стойкие вследствие постоянной тенденции ртути к переходу в аморфную форму, что объясняется высоким потенциалом ионизации ртути (Hg-10.39, Au-9.2). В соляной и разбавленной серной кислоты ртуть не растворяется, но растворяется в царской водке (HNO3+HCl) и в горячей концентрированной серной кислоте; в зависимости от избытка серной кислоты или металла получается:

Hg+2H2SO4=HgSO4+H2O+SO2

2Hg+2H2SO4=Hg2SO4+2H2O+SO2

Ртуть легко растворяется в разбавленной и концентрированной азотной кислоте:

Горячая концентрированная плотная кислота:

Hg+4HNO3=Hg(NO3)2+2H2O+2NO2

При избытке ртути на холоду:

2Hg+4HNO3=Hg2(NO3)2+2H2O+2NO2

Ртуть взаимодействует с иодоводородной кислотой [3]:

Hg+4HI=H2[HgI4]+H2

В отличии от металлов подгруппы цинка ртуть проявляет не только валентность II, но и валентность I. Проявление этого свойства носит формальный характер; в соединении Hg2O, хотя ртуть и одновалентный металл, по существу, она двухвалентна (рис. 4), но одна валентность каждого атома затрачивается на соединение с другим по схеме Hg~Hg.

Подобно меди ртуть образует одно- и одновалентные оксид и соответственно два ряда солей и подобно кадмию - почти не диссоциирующие соединения с галогенами.

Являясь слабым основанием, ртуть или совсем не образует солей не которых слабых кислот, или образует не устойчивые. Более обычно для ртути являются ее основные соли. Большая часть солей ртути неустойчивы и летучие при высоких температура [4].

Характерно особенностью ртути является практическое отсутствие гидратов ее окислов, которые вследствие их неустойчивости, отщепляют воду при своем образовании. При действии щелочей на растворы солей ртути получается [3]:

Hg2+ +2OH-=Hg2O +H2O

Hg2+ +2OH- =HgO +H2O

Ртуть является активным металлом, при нормальных условиях ртуть жидкая, проявляет себя как одно- и двухвалентный метал, при этом вступает в различные химические реакции. Образует не диссоциирующие соединения с галогенами. Ртуть не образует гидратов.

2.Место нахождение ртути

Ртуть относительно редкий элемент в земной коре со средней концентрацией 83 мг/т. Основная форма нахождения ртути- рассеянная, и только 0,02% ее заключен в месторождениях. Содержание ртути в различных типах изверженных пород близки между собой (около 100мг/т). Из основных пород максимальные концентрации ртути установлены в глинистых сланцах (до 200 мг/т). В водах мирового океана содержание ртути -0,1 мкг/л.

Ртуть присутствует в большинстве сульфидных минералов. Особенно высокие её содержание (0,001-0,01%) устанавливаются в боевых руках, антимонитах, сфалеритах и реальгарах. Близость ионный радиусом двухвалентной ртути и кальция, одновалентной ртути и бария определяет их изоморфизм во флюоритах и баритах. [4]

Ртуть является одним из наиболее чувствительных индикаторов скрытого орудения не только ртутные, но и различных сульфидных месторождения, поэтому ореолы ртути выявляют над всеми скрытым сульфидными залежами вдоль дорудных разрывных нарушений.

До индустриальной революции осуждение ртути в атмосфере составляла около 4 нанограммов на литр льда. Природные источники, такие, как вулканы, составляют примерно половину всех вопросов в атмосферу ртути. Приятной появления является деятельность человека.

Содержание ртути в Ледниках за 270 лет (рис. 5) [4]



3.Методы обнаружения ртути

3.1 Методы обнаружения металлической ртути

В последнее время в области аналитической химии ртути наметились следующие основные тенденции:

1.Переход от классических химических (колориметрических, нефелометрических) методов анализа к современным инструментальным физико-химическим и физическим методам;

2.Повышение чувствительности и избирательности метода при сокращении длительности проведения анализа;

3.Разработка методов исследования, позволяющих сохранять нативное состояние или незначительно изменять анализируемую пробу (образец); анализировать (после специальной подготовки) на содержание ртути разнообразные объекты окружающей среды (воздух, воду, почву, продукты питания) и биологический материал (кровь, мочу, волосы, ногти, ткани тела); обеспечивать раздельное определение органических и неорганических соединений ртути. [5]

В наиболее полной мере эти тенденции воплотились при определении ртути в абсорбционной спектрофотомерии и нейтронной активации и при определении ртутьорганических соединений методами газовой хроматографии

Основной в пятидесятых-шестидесятых годах дитизоновый метод, который был приспособлен практически ко всем средам (воздух, природные, питьевая и сточные воды, почва, продукты питания, ткани), трудоемок (требует предшествующего разрушения органических веществ), недостаточно избирателен (избирательность на ртуть обеспечивают регулировкой условий экстракции ртути и колориметрирования) и недостаточно чувствителен (в сравнении с атомно-абсорбционным методом). [5]

Колориметрический метод определения ртути основан на образовании ртутно-медной йодистой соли CuJ·HgJ2 - вещества красного цвета. Для проведения исследования требуется шаблон для отбора проб, набор реактивов, химическая посуда. Определение концентрации ртути проводится визуально при сравнении со стандартной шкалой.

Фотометрический метод определения ртути основывается на образовании окрашенных соединений катионов Hg (II) с кристаллическим фиолетовым, дальнейшим их экстрагированием и определением оптической плотности раствора. Для проведения исследования требуется набор реактивов, химическая посуда, дистиллированная вода, центрифуга, фотоэлектроколориметр. Оптимальное содержание катионов ртути в пробе воды 20-50 мкг.

Методом инверсионной вольтамперометрии с графитовым электродом определяют содержание ртути в природных водах. При предварительном концентрировании ртути можно определить ее содержание в воде в концентрациях менее 1·10-9 г/л [9]. Для проведения исследования требуется набор реактивов, химическая посуда, баллон с азотом, полярограф, электролитическая ячейка с графитовым электродом. [6]

Атомно-абсорбционный метод, имеющий ряд модификаций в зависимости от способа обработки исследуемого материала (мокрое озоление или сжигание в трубке органического вещества почв и биологического материала, концентрирование из воды экстракцией дитизоном, электроосаждением или амальгамированием на серебряной проволоке и т. д.), также не лишен недостатков. Хотя определение ртути носит объективный характер и чувствительность метода значительно выше, однако атомно-абсорбционные методы подвержены влиянию помех со стороны веществ (бензол, ароматические углеводороды), сильно поглощающих ультрафиолетовые лучи в диапазоне 253,7 нм. Для проведения исследования требуется набор реактивов, химическая посуда, прибор для концентрирования ртути, ртутный анализатор МАС-50 фирмы «Перкин-Элмер» (США). [5]

Нейтронно-активационный метод базируется на принципе, по которому естественная Hg (ртуть стабильных изотопов) облучается нейтронами, переводится в смесь радиоактивных изотопов, основными из которых являются 197Hg и 203Hg, периоды полураспада которых составляют 65 ч и 47 сут. соответственно. После облучения образца нейтронами добавляют точную навеску Hg- носителя и с целью разрушения органических веществ подвергают образец химическому воздействию. После разложения ртуть выделяют электролизом на золотой фольге и определяют радиоактивность с помощью счетчика. Применение Hg-носителя вносит поправку на любые потери ртути во время процессов химического воздействия, экстракции и выделения. Предел обнаружения ртути 0,1-0,3 нг. Размер образца (0,3 г) дает пределы концентрирования в большинстве биологических образцов приблизительно 0,3-1 мкг/кг. Относительное стандартное отклонение в образцах рыб, минералов, масел, крови и воды - менее 10 %..Методы обнаружения ртути [5]

Чувствительность и точность метода повышаются при помощи отделения свежевосстановленной ртути аэрацией и концентрирования ее в небольшом объеме поглотительного раствора, который используют уже для анализа дитизоновым способом. Это придало методу универсальность и обусловило его широкое использование в практике. Однако и в таком (улучшенном) варианте он неконкурентоспособен с инструментальными методами.

Все приборы экоаналитического контроля можно разделить на две группы: приборы общего назначения и специализированные приборы. В первую группу входят приборы, применение которых не жестко связано со спецификой контролируемого объекта или определяемого показателя, т.е. возможно их использование для большого числа методик анализа, охватывающих контроль разнотипных объектов и разнообразных показателей. К таким приборам относится большинство хроматографов, спектрофотометров, спектрографов, спектрофлуориметров, полярографов и масс-спектрометров. До недавнего времени концепция аналитического приборостроения основывалась именно на создании данной группы приборов, которые в равной степени преднозначались для аналитического контроля в различных областях. [6]

Вторая группа включает приборы, предназначенные для определения конкретного компонента в конкретном объекте контроля (пример - анализатор SO2 в промышленных выбросах или анализатор нефтепродуктов в водах).

Рассмотрим характеристики нескольких наиболее распространенных на территории СНГ анализаторов ртути.

Прибор: УКР-1МЦ, анализ ртути

Краткое описание:

Для определения валового содержания ртути в воздухе, природных и сточных водах, питьевой воде, пищевых продуктах, биосредах, почвах, грунтах, отходах, проведения измерений фонового загрязнения. Метод - атомная абсорбция холодного пара. Ориентировочная стоимость около 6 тыс. долларов США. Основные метрологические характеристики прибора УКР-1МЦ (Таблица 2).

Прибор: Универсальный комплекс ртутеметрический УКР-1МЦ (переносной комплект)

Краткое описание:

Измерение концентрации ртути в атмосферном воздухе, воздухе закрытых помещений и воздухе рабочей зоны. Поиск скрытых источников паров ртути в помещениях и на местности, химико-аналитическое сопровождение демеркуризационных работ. Диапазон измеряемых концентраций ртути от 0,00001 до 0,05 мг/м3 Погрешность 20%, Масса анализатора 4,6 кг. Ориентировочная стоимость около 3,5 тыс. долларов США. [6]

Таблица 2: Основные метрологические характеристики прибора УКР-1МЦ

Объект	Диапазон измерения	Погрешность
Воздух	0,00001-0,1 мг/м3	20% отн
Воздух	0,0001- 0,1 мг/м3	25% отн
Воздух	0,001-1,0 мг/м3	-
Вода	от 0,00005 мг/дм3	20% отн
Вода	от 0,00005 мг/дм3	25% отн
Вода	0,00001-0,0001 мг/дм3	43% отн
Вода	0,0001-0,01 мг/дм3	19% отн
Биосреды (моча)	от 0,0005 мг/дм3	25% отн
Минерализаты	от 0,00005 мг/дм3	20% отн
Почвы	0,02- 2,0 мг/кг	39% отн
Отходы	0,000002 - 0,001 %	20% отн

3.2 Методы обнаружения паров ртути

Для количественного определения содержания паров ртути в воздухе и локальных скоплений металлической ртути промышленностью выпускаются анализаторы паров ртути «Меркурий». Действие приборов основано на поглощении парами ртути излучения ртутной лампы с длиной волны 253,7 нм. Пределы измерений от 0 до 0,005 мг/м3 и от 0 до 0,25 мг/м3.

Разработаны лабораторные методы количественного определения ртути в воздухе с помощью адсорбентных трубок. Через трубку, заполненную гопкалитом, в течение заданного промежутка времени (от 15 мин до 8 ч) просасывают определенный объем воздуха (как правило, 50-100 л). Содержимое трубки растворяют в кислоте, анализ осуществляют методом атомно-абсорбционной спектрометрии при длине волны 253,7 нм. Нижний предел измерения составляет 0,005 мг/м3; влияния неорганических веществ на результаты анализа не обнаружено. [5]

Определение с помощью индикаторных бумажек: ориентировочно содержание паров ртути в воздухе можно определить с помощью индикаторных бумажек, пропитанных суспензией иодида меди или сульфидом селена.

Прибор: РА-915+, анализатор ртути

Краткое описание:

Для измерений массовой концентрации паров ртути в атмосферном воздухе, воздухе жилых и производственных помещений в полевых и лабораторных условиях; используются для непрерывного измерения массовой концентрации паров ртути в воздухе с движущегося носителя (автомобиль, вертолет, речное или морское судно); при решении экологических задач, поиске рудных и газонефтяных месторождений, контроле технологических процессов, в производственной санитарии и научных исследованиях. Диапазон измерения массовой концентрации паров ртути в воздухе от 20 до 20000 нг/м3. Погрешность ±20%. Ориентировочная стоимость около 9 тыс. долларов США. [6]

3.3 Методы обнаружения соединений ртути

Для обнаружения ртути в ее соединениях используют несколько методик обнаружения:

1.Осадок, оставшийся после удаления сульфида мышьяка, обрабатывают 2 каплями концентрированной азотной кислоты и 6 каплями концентрированной соляной кислоты. Содержимое пробирки переносят в тигель и выпаривают на водяной бане. Остаток обрабатывают 10 каплями воды. Отделив осадок, в центрифугате открывают ртуть реакциями.

2.Осадок HgS промывают несколько раз горячей водой, переносят в фарфоровую чашку, осадок растворяют в царской водке, упаривают раствор, добавляют концентрированную соляную кислоту и вновь упаривают. Разбавляют водой. К раствору добавляют SnCl2. Образование белого, серого или черного осадка указывает на присутствие ртути. [7]

3. Осадок HgS промывают несколько раз горячей водой, переносят в фарфоровую чашку, к промытому осадку добавляют 15-20 капель концентрированной соляной кислоты и 3-5 капель пероксида водорода. Смесь осторожно нагревают, избегая сильного выпаривания, до исчезновения частичного осадка и разложения избытка пероксида водорода или полного прекращения выделения газа. К полученному раствору прибавляют несколько капель воды и 2-3 капли раствора SnCl2, который при Hg2+ образует белый (Hg2Cl2), серый(Hg2Cl2+Hg) или черный (Hg) осадок. [7]

В колбу вносят 3 капли концентрированного раствора щелочи, каплю воды и 3 капли соли ртути, образовавшаяся желто-серая зона ртуть. [8]



4.Влияние ртути на окружающую среду

Для оценки неблагоприятного влияния ртути и ее соединений на производственную обстановку и окружающую среду необходимо взаимодействие специалистов различных отраслей науки(рис.6,7).

Ртуть и её соединения являются высокотоксичными веществами как для фауны, так и для флоры. Они занимают одно из первых мест в рядах снижения биологической активности (токсичность) элементов металлов (рис. 7).

Токсическое влияние ртути и ее соединения на организм проявляется как при поступлении значительных их количества, так и при действии малых доз и концентрации. Последнее является результатом материальной кумуляции яда, что обусловлено значительным периодом биологического полусуществование соединения ртути в организме экспериментальных животных и человека (рис. 6) [9]

Ртуть относится к веществам, которые аккумулируются растениями и животными. Известны данные, свидетельствующие о способности растений аккумулировать ртуть: при соединении ртути в почве до 0,05 мг/кг содержание металла в ходе молодой растительности, колебалось в пределах 1-5 мг/кг; в областях, почва которых содержали 0,1-2 мг/кг ртути, содержание металла в ходе растений повышалось до 20 мг/кг. Еще больше ртути было обнаружено в золе цветной капусте (35 мг/кг), выросшей в саду, где 12 мес. тому назад применялся содержание ртуть фунгицид.

Ртуть обладает выраженными действием на водные и надежных формы жизни. Так, добавления 0,04 мг/дм3 сулемы к пресной и солоноватой воде вызывает родовое разнообразии микроорганизмов, что снижает стабильность сообщества. При добавлении хлорид ртути (II) или метилртути в питательную среду, в которую помещали корни елей, скорость удлинение корней значительно снижалась. [9]

Тщательный анализ болезни Минамата позволил предположить возможность концентрации и превращение в теле биологических объектов внешней, менее токсичных соединений ртути в более токсичные как это имеет место во внешней среде. Основанием предположению было то, что содержание ртути в морской воде было невысоким, однако моллюски обладают способностью отфильтровать из воды вещества, находящийся в ней в очень малых концентрациях, и накапливать их в своём организме. «Экологическое» обогащение, необходимое моллюскам для сохранения жизни в таком сильном разбавленном растворе питательных веществ, каким является морская вода, привело к концентрированию в их организме таких количествах ртуть, что они превратились в «живые сосуды» с ядом. Настоящее время установлено, что содержание ртути в фитопланктоне океан может в тысячу раз превосходить ее содержание в воде. [9]

Также ртуть содержится в сельскохозяйственной продукции, в свою очередь, приводит к тому, что поступления ртути в организм человека (по рекомендации ВОЗ оно не должна превышать 0,3 миллиграмм) в неделю оказывается выше допустимого и как следствие растет содержание ртути в организме человека. Так, если в сыворотке крови жителей Швеции содержится в среднем 2,01 - 2,89 мг/г ртути, то у населения, питающегося рыбой одного из шведских озер, загрязнение ртутью, она составляет 4,8 -13,4 мг/ г. Настораживает тот факт, что на доля органических соединений ртути приходится в среднем 65% соединения ртути, обнаруженных человеческой плаценте после нормальных родов.[10]

Ртути присутствует во многих табаках, а также в сигаретную бумагу, служит источником поступления ртути в организм курильщиков. Установлено более высокое содержание ртути в волосах детей, родители которых работают в контакте с этим металлом, что свидетельствует об участии работающих в распространении токсичных элементов в окружающей среде и переносит на загрязнённую одежду, открытых участков тела.

Поступление ртути в биологический компонент экосистемы приводит к преимущественному накопление загрязняющих веществ отдельными звеньями, создавая тем самым неблагоприятные условия для их жизнедеятельности и функционирования всей экосистемы. Для экосистемы суши, например, таким звеном являются мышевидные грызуны. Будучи типичным фитофагами, мышевидные грызуны выполняют роль вторичной продуцентов, практически полностью обеспечивающие пищевые потребности животных высших трофических уровней. Отсутствие существенных различий в токсичности большинства тяжелых металлов для различных млекопитающих позволяет рассматривать грызунов в качестве типичных представителей высших животных, что обусловило широкий к использованию лабораторных крыс и мышей экспериментальной токсикология.

Широкое применение ртути в различных отраслях народного хозяйства и обусловленное этим загрязнение окружающей среды приводят к возможности воздействия ещё соединений на организм людей вне производственных условиях. При этом возможны, как острые, так и хронические отравления. Можно выделить три независимых пути в непроизводственных поступления ртути и ее соединений. [9]

1. Использование ртути в различных лекарственных препаратах (ртутные мочегонные, антимикробные средства в дерматологической практике) при неправильной дозировке или индивидуальной повышенной чувствительности приводит к многочисленным случаем острых и хронических отравлений. Этому способствует также и то, что через повреждение слизистой оболочки или кожу всасывает с относительно большое количество ртути.

2. Применение в пищу сельскохозяйственной продукции, загрязнённой ртутью, прежде всего изделия из зерна, обработанного ртутьсодержащими пестицидами, или в результате употребления в пищу мясо домашних животных, которым, скармливали протравленное зерно является вторым не профессиональным источником поступления накопления ртути в организме.

3. Этим путем непрофессионального поступления ртути и их соединений в организме человека является введение ртутьсодержащих соединений косметических изделиях. Отмечены случаи регламентации неопределённого высокого содержания ртути в косметических изделиях.

Источниками техногенного загрязнения ртутью внешней среды целесообразно начать с перечислением важнейших производств и технологических процессов, связанных с использованием ртути. Последние в силу большой испаряемостью ртути почти при любой температуре представляли не только созданную в начале XVII века опасность для работающих с ртутью, но и длительное время и создаваемых опасность для их окружения.

В первой четверти ХХ века список наиболее важных с гигиенической точки зрения ртутных производств включал добычу руды, плавление ее в печах, производство физических приборов, извлечения золота и серебра, производство ртутных химических препаратов, зеркальное производство, обработку заячьих шкурок, производство фетра. Профессиональное ртутное отравление возможно практически всюду, где приходится иметь дело со ртутью, т.е. при добыче и обработке ртутной руды, в производстве при различных видах применение металла. [9]

На основании анализа результатов периодических медицинских осмотров лиц, работающих со ртутью ее соединениями, к числу важнейших производств и процессов, связанных с опасностью токсического воздействия ртути и ее соединений, должны быть отнесены следующие:

1) Добыча ртутных руд и их пирометалпереработая переработка;

2) Разлив, фильтрация, очистка и транспортировка металлической ртути;

3) Производство приборов ртутным заполнением (термометров, манометров, насосов, различных измерительных электротехнических приборов и т.п.);

4) Производство вакуумных приборов (электрических ламп накаливания, кварцевых ламп, ртутно- аргонных рентгеновских трубок и т.п.);

5) Производство фармацевтических препаратов (сулема, каломель, оксида ртути, саланган, салицилат ртути и другие);

6) Производство гремучей ртути и пиротехнических изделий из неё;

7) Извлечение благородных металлов из руд, сплавов, цветного лома и отходов, прочее методом амальгамирования;

8) Электролитическое производство с использованием ртути в качестве катода;

9) Применение ртути и ее соединений в качестве катализаторов при различных химических процессах;

10) Производство органических ртутьсодержащих соединений, в том числе пестициды [9]



5.Очистка от ртути и ее соединений

5.1 Очистка сточных вод от ртути и ее соединений

В сточных водах помимо соединений ртути может присутствовать также и металлическая мелкодисперсная ртуть. При сульфидном методе очистки металлическая ртуть не улавливается или улавливается частично, увлекаясь образующимися осадками сульфида ртути или гидроокиси железа при добавлении хлоридов железа. Поэтому предложена схема очистки сточных вод и регенерации ртути из различных шламов, предусматривающая перевод на первой стадии очистки всей ртути в растворимое состояние обработкой хлором. После разрушения избыточного активного хлора раствор фильтруют и извлекают из него ртуть. Извлечение может быть проведено осаждением ртути в виде сульфидов с применением соосадителей.?[11]

?Метод восстановления также применяют для очистки сточных вод от соединений ртути. Их восстанавливают до металлического состояния, а образовавшуюся ртуть отделяют от воды (отстаиванием, фильтрованием или флотацией). В качестве реагента-восстановителя используют алюминиевую пудру, железный порошок, гидросульфид натрия, гидразин, сульфид железа и др.?



Сульфидный способ очистки сточных вод от соединений ртути основан на осаждении ее ионов в виде труднорастворимого сульфида ртути (рис. 8)[11]

5.2 Очистка воздуха от ртути и ее соединений

Технологические газы, а также воздух, удаляемый местной вытяжной вентиляцией как в условиях производства, так и при лабораторных работах, связанных с нагревом ртути, перед выбросом в атмосферу подлежат очистке

Очистка загрязненного парами ртути воздуха и условия выброса его в атмосферу не должны превышать предельно допустимой концентрации паров ртути в атмосферном воздухе населенных мест, равной 0,0003 мг/м , и допустимой величины содержания ртутных паров(0,003 мг/м ) в зонах забора приточного воздуха системами вентиляции на территории предприятия.

Как показали исследования, проведенные в нашей стране, мокрая очистка ртутьсодержащих газов раствором перманганата калия. Однако при этом дополнительные технологические выделения и регенерации ртути, выбросы же ртути полностью не устраняются

При очистке, например, вентиляционных выбросов из цехов по производству ртути, ртутных приборов, из заводских лабораторий рекомендуют влажный манганатный метод ( перманганатный метод был предложен для улавливания паров ртути из воздуха, загрязняемого в паре производство ртутных приборов. Воздух, содержащий 5 -7 мг ртути в м3, промывали в скруббере 0,5 % нейтральным раствором перманганата калия. При этом степень очистки в среднем составляла 98,5%. В результате взаимодействия ртути с перманганатом калия получалось окиси ртути, который в дальнейшем можно было легко регенерировать, а также перекись марганца и щелочь.) [12]

??В последние годы эти методы все чаще применяются для очистки газовоздушных смесей от паров ртути и ртутьорганических соединений. Раньше считали, что активированный уголь обладает небольшой адсорбционной емкостью для паров ртути и поэтому его редко применяли в чистом виде для удаления паров ртути из вентиляционных выбросов. Однако если активированный уголь предварительно обработать хлором, йодом, перманганатом калия, сероводородом или некоторыми другими веществами, то адсорбционная емкость его резко возрастает, и при соприкосновении с газом, загрязненным ртутью, последний практически полностью очищается от ртути (рис. 9)

Более перспективным следует считать метод очистки газовоздушных смесей от паров ртути и ее соединений в «кипящем» слое активированного угля. В этом случае газовоздушной смеси подает в четырехполосной стальной адсорбер с центробежным вентилятором под избыточным давлением. В качестве адсорбента используют активированный уголь марки АР-3 с размерами гранул 3-5 мм. (рис. 10)

Обработка сухих ртутьсодержащих газовых потоков не модифицированными активными углями часто осложнена присутствием в них диоксида серы, который дезактивирует адсорбент, резко снижая его поглотительную способность в отношении ртути. Однако при наличии в очищаемых газах кислорода и паров воды в адсорбенте интенсивно идет процесс окисления сорбируемого диоксида серы [12]:

SOs+H20+0,502 =H2S04.

Образующаяся серная кислота взаимодействует с парами ртути с образованием HgS04, что обеспечивает возможность эффективной демеркуризации обрабатываемых газов. В этой связи рационально подвергать очистке влажные газы (относительная влажность 40-100%) с высоким содержанием диоксида серы -на два-три порядка больше содержания ртути. Остаточная концентрация в газах ртути в этих условиях может достигать «0,0075 мг/м3. Использование термической (450°С) десорбции под вакуумом в 46,6 кПа (350 мм рт. ст.) обеспечивает в течение 60 мин 97% -ю регенерацию угля и возможность его повторного использования. Возможны и иные приемы регенерации, в частности путем обработки насыщенного адсорбента осушенным 100%-ным диоксидом серы.

Используемые для демеркуризации отходящих газов активные угли часто предварительно модифицируют путем их обработки различными сульфатирующими, галоидирующими, сульфидирующими и другими реагентами: серной кислотой, хлоридами железа и ртути, серой, сульфидами металлов и т. п.

На этом принципе основан способ санитарной очистки от паров ртути вентиляционных выбросов производства витамина В2. [12]

5.3 Очистка почвы от ртути и ее соединений

Одним из источников загрязнения ртутью служило использование ртутных электролитических ячеек при синтезе хлора и каустической соды. В ртутной ячейке используется ртутный катод, поэтому полученный металлический натрий, образующийся на катоде, быстро реагирует со ртутью, с образованием амальгамы, NaHg, таким образом отделяясь от других продуктов. Последующая обработка водой превращает амальгаму NaHg в каустическую соду, водород и металлическую ртуть, последнюю возвращают в цикл для дальнейшего использования. Хотя этот тип электролитической ячейки постепенно исчезает из промышленности из-за загрязнения окружающей среды ртутью, другие области применения ртути, помимо электродов, включают фотографию, электрические переключатели, регулирующие устройства, катализаторы и т.д. Они также способствовали загрязнению озер, океанов и почвы. Загрязнение окружающей среды ртутью и ее восстановление представляют большую проблему. [13]

Изобретением, относящимся к очистке почвы, содержащей вредные вещества, предложены также способы очистки почвы, содержащей жидкую ртуть, включающие стадии:

(а) смешения в закрытом сосуде аммиачной жидкости, такой как безводный жидкий аммиак, с загрязненной почвой, содержащей перловидные капли жидкой ртути с образованием дисперсии или суспензии почвы, содержащей аммиак-ртуть,

(б) осаждения частиц почвы и ртути из дисперсии или суспензии, содержащей аммиак-ртуть, со стадии (а) с образованием нижней фазы частиц почвы, содержащих капли ртути, и верхней фазы жидкость-твердые частицы, содержащей пыль, диспергированную в жидком аммиаке, и

(в) коалесценции капель ртути и отделения их от нижней фазы частиц почвы с целью сбора ртути.

Из-за очень высокой плотности ртути, почти в 14 раз превышающей плотность воды, она может быть отделена от почвы и собрана. Скоалесцировавшая жидкая ртуть легко осаждается из смеси и собирается на дне сосуда, откуда ее легко удалить через клапан на дне сосуда.



Выводы

1. Ртуть является активным металлом, при нормальных условиях ртуть жидкая, проявляет себя как одно- и двухвалентный метал, при этом вступает в различные химические реакции. Образует не диссоциирующие соединения с галогенами. Ртуть не образует гидратов.

2.Основными методами обнаружения ртути являются: Атомно-абсорбционный метод и нейтронно-активационный метод исследования.

3. Ртуть и ее соединения в большом процентном составляющем вредит окружающей среде и человеку, данное утверждение находит свое подтверждение в большей половине статей и учебных пособий. Но ртуть и ее соединения так же используется в медицина, техника, металлургия, химическая промышленность, сельское хозяйство.

4.Способы очистки воды: сульфидный метод, метод восстановления

Способы очитки воздуха: влажный манганатный метод, в «кипящем» слое активированного угля.

Способ очистки почвы: осаждение.



Список литературы

1. https://www.webkursovik.ru/kartgotrab.asp?id=-91370

2.С.К. Мельников Ртуть - М: Государственное научно-техническое издательство литературы по черной и цветной металлургии 1951, 383 с.

3. Б. В. Некрасов Основы общей химии Том 2-М: Химия,1973-182-209с/

4. https://ru.wikipedia.org/wiki/Ртуть

5. https://medinfo.social/farmhimiya_919/obschaya-harakteristika-metodov-opredeleniya-50116.html

6.Борисова Е.А. Методические указания к лабораторной работе «Постановка задачи физико-химического анализа в экологии на примере обнаружения ртути» по дисциплине «Физико-химический анализ в экологии»-Севастополь,2005-18с

7. З.Е. Гольбрайх Практикум по неорганической химии- М: «Высшая школа», 1986- 301,306. с

8. К.М.Ольшанова, М.А. Потапова, Н.М. Морозова Практикум по хроматографическому анализу- М: «Высшая школа», 1970- 184с.

9.И.М.Трахтенберг, М.Н. Коршун Ртуть и её соединения в окружающей среде- Киев «ВЫЩА Школа» 1990, 230 с.

10. Ртуть в абиотические и биотические компоненты водных и наземных экосистем поселка городского типа на берегу Рыбинского водохранилища В. Т. Комов, В. А. Гремячих, Ю. Г. Удоденко, Е. В. Щедрова, М. Е. Елизаров -Труды ИБВВ РАН, вып. 77(80), 2017 34 с.

11. Захаров М.С., Захарчук Н.Ф. Электрохимические методы анализа природных и сточных вод. -Новосибирск: Наука, 1985. - 221 с.

12.П.П.Пугачевич Работа со ртутью в лабораторных и производственных условиях-М: Издательство «Химия» 1972, 320 с.

13.http://www.findpatent.ru/patent/215/2151435.html

14. В.В.Васильев, Н.Н. Григорьев Практическое руководство по качественному химическому полумикроанализу-издательство Ленинградского университета,1966-195с.

Размещено на Allbest.ru

...