Спосіб утилізації некондиційних пестицидів

Спосіб утилізації некондиційних пестицидів, що включає електрохімічну деструкцію в електрокоагуляторі, який відрізняється тим, що утилізацію проводять в дві стадії, на першій з яких пестициди деструктують гідролізом у водно-лужному середовищі при рН 13-14, причому гідроліз пести 3 electrogenerated Fenton"s reagent // J.Chem.Eng. Jap - 1986 - 19 - N6 - P.513-518). Недолік цих способів - утворення вторинних забруднювачів - розчинних у воді фенолвмісних продуктів. Найближчим є спосіб електрохімічного знешкодження отрутохімікатів і хімічної зброї в лужному середовищі (див. Патент RU 222812, кл. A62D 3/00, 2004). В способі токсичні речовини розчиняються у воді, кислотах, лугу; двічі обробляються в електролізерах з розчинними залізними електродами при густині струму 8-10А/дм2. Між обробками в електролізерах лужний розчин фільтрується через шар сорбенту. Газоподібні продукти уловлюються фільтрами - сорбентами. Нетоксичні продукти електрокоагуляції (шлам) ховають на полігонах ТБВ (твердих побутових відходів). Недоліки способу: надмірні технологічні операції, високі експлуатаційні витрати, забруднення навколишнього середовища вторинними продуктами утилізації, обмеженість способу в застосовності його для знешкодження отрутохімікатів в товарній формі розчину або емульсії їх в органічних розчинниках через малу електропровідність розчинників і їх вогне- і вибухонебезпеки. В основу корисної моделі поставлена задача розробки екологічно безпечного способу утилізації некондиційних пестицидів як в товарній формі розчинів і емульсій їх в органічних розчинниках, так і у формі гранульованих препаратів або порошків, забезпечуючого екологічну безпеку, мінімізацію експлуатаційних витрат і повернення в сферу виробництва вторинної сировини. Поставлена задача вирішується тим, що спосіб утилізації некондиційних пестицидів включає електрохімічну деструкцію в електрокоагуляторі і, згідно корисної моделі, утилізацію проводять в дві стадії, на першій з яких пестициди деструктують гідролізом у водно-лужному середовищі при рН1314, причому гідроліз пестицидів в товарній формі їх розчинів або емульсій проводять при температурі кипіння розчинника до повної відгонки розчинника з водно-лужного розчину, а пестицидів в товарній формі гранул або порошку - при кип'ятінні лужного розчину протягом півгодини, на другій стадії гідролізат обробляють в електрокоагуляторі з розчинними залізними електродами при рН9-10, при насиченні електроліту киснем повітря до 2-6 мг/л, продукти електрокоагуляції видаляють відстоюванням і фільтрацією лужного розчину через інертні фільтруючі матеріали, після чого лужний розчин повертають в технологічний процес. Спосіб утилізації некондиційних пестицидів, що заявляється, в товарній формі їх розчинів, емульсій в органічних розчинниках, гранульованих препаратів, порошків, гідролітичною (гідроліз) і електрохімічною (електрокоагуляція) деструкцією дозволить: - виключити утилізацію пестицидів шляхом їх спалювання, піролізу або високотемпературної обробки і тим самим виключити забруднення атмосфери токсичними оксидами вуглецю, азоту, сірки, фосфору, миш'яку, фосгеном, диціаном, діоксинами; - виключити забруднення водних джерел за 47660 4 рахунок замкнутої оборотної системи водопостачання; - розв'язати проблему екологічно безпечній утилізації більшості некондиційних пестицидів в будь-якій товарній формі (виключення - пестициди, що містять ртуть і миш'як); - мінімізувати експлуатаційні витрати за рахунок регенерації розчинників і реагентів утилізації. Гідроліз (гідролітична деструкція) хімічних засобів захисту рослин є однією з суттєвих складових методу деструкції пестицидів. В жорстких умовах лужного гідролізу при температурі вище 60° руйнуються: - амідні зв'язки (C-N, P-N, S-N) карбонових, фосфорних, сульфокислот у вуглеводневих похідних, фосфорорганічних сполуках, N-метилкарбонатах; - ефірні (С-О) і тіоефірні (C-S, P-S) зв'язки в ефірах, тіоефірах, сульфідах, сульфонатах і інших сполуках цього ряду; - зв'язки вуглець-галоїд (С-Сl, C-F) в хлор- і фторвмісних пестицидах; - зв'язки вуглець-азот (C=N) в нітрилах. Названі структури входять у більшість сучасного спектру промислових пестицидів. Другою не менше суттєвою складовою методу деструкції пестицидів є їх окисно-відновна деструкція в електролізерах з нерозчинними або розчинними електродами (електрокоагуляція). Продукти, що поступають в електрокоагуляцію після лужного гідролізу, піддаються відновній і окиснювальній деструкції. В умовах електрохімічної обробки йде відновне руйнування наступних ковалентних зв'язків і структур: азо (N=N), нітрозо (N=О), азометинових (C=N), карбонільних (C=O), тіонних (C=S), тіольних (C-S) зв'язків і хіноїдних структур. Продукти електрохімічного відновлення і лужного гідролізу далі окиснюються до карбонових, фосфорних, азотної і сульфокислот по добре вивчених схемах. Окиснювальному процесу сприяє і кисень повітря, що подається в робочу камеру електролізера. Паралельно з описаними вище процесами в електрокоагуляції йде і анодне розчинення залізних електродів з утворенням іонів заліза (II і III). Останні є і реагентами, утворюючи розчинні і нерозчинні солі заліза з кислотами, і коагулянтом [Fe(OH)3]. Для продуктів гідролітичної і електрохімічної деструкції пестицидів. Продукти електрокоагуляції, солі заліза, органічних кислот, гідроксиди заліза і інших металів, що є не розчинені у воді, нетоксичні і можуть бути поховані на полігонах твердих побутових відходів (ТБВ). Спосіб утилізації пестицидів, що заявляється, має такі переваги у порівнянні з прототипом: - порівняльна універсальність способу, що дозволяє утилізувати як розчини і емульсії пестицидів в органічних розчинниках, так і їх тверді товарні форми у вигляді гранульованих препаратів, порошків; - перед електрокоагуляцією пестициди піддаються лужному гідролізу; - електрохімічна деструкція пестицидів проводиться в одну стадію; - після видалення з лужного розчину продуктів електрокоагуляції він повертається в технологіч 5 ний процес. Заявлений спосіб утилізації здійснюється за допомогою пристрою, схема якого зображена на Фіг. Пристрій містить хімічний реактор 1 з підігрівом, мішалкою, датчиком рН, дефлегматором 2, конденсатором-холодильником 3, збіркою дистиляту 4; мірники розчину лугу 5 і води 6; електрокоагулятор 7, компресор повітря 8, мірники розчинів кислоти 9, хлориду натрію 10, освітлювач (відстійник) 11, місткість для нейтралізації осаду 12, касетний блок фільтрів грубого очищення 13, накопичувальна місткість для лужного розчину 14, блок фільтрів тонкого очищення 15, блок електродіалізаторів 16. Спосіб утилізації некондиційних пестицидів здійснюється таким чином. Приклад 1. Утилізація некондиційних пестицидів в товарній формі розчину або емульсії в органічних розчинниках. В реактор 1 об'ємом 1м3 заливають 500л розчину або емульсії пестицидів в органічних розчинниках. Туди ж з мірника 5 подають 50л 20% лугу (КОН або NaOH) і 100 літрів води. Реакційна суміш нагрівається до кипіння. Пара азеотропа розчинника з водою поступають в дефлегматор 2, далі в холодильник-конденсатор 3, а сконденсований розчинник - в приймач 4. Кип'ятіння реакційної маси ведуть до видалення органічного розчинника. Відгонка розчинника супроводжується безперервною корекцією водневого показника водної фази в межах рН13-14, внесенням додаткового лугу з мірника 5, що витрачається на нейтралізацію кислих продуктів гідролізу. Після відгонки розчинника лужний розчин (суспензія) розбавляється водою з мірника 6 в співвідношенні 1:1, перемішується і перекачується в електрокоагулятор 7 з розчинними залізними електродами, коректується водневий показник електроліту до рН9-10 кисло 47660 6 тою з мірника кислоти 9. Електропровідність електроліту коректують розчином куховарської солі з мірника 10. Оптимальний вміст хлориду натрію в електроліті 1,9-2,3мг/л. Насиченість електроліту киснем повітря доводять до 2-6мг/л за допомогою компресора 8. Підготовлений електроліт піддають окисно-відновній обробці при густині струму на електродах 50-150А/дм2, міжелектродній відстані 10-40мм, часі обробки розчину в електрокоагуляторі 15-20 хвилин. В електрокоагуляторі основна маса продуктів деструкції (до 98%) коагулюється у вигляді пластинчатої суспензії і осаду нерозчинних солей заліза карбонових кислот і гідроксидів металів. Пульпу з суспензією скоагульованих продуктів перекачують в освітлювач (відстійник) безперервної дії 11. Освітлений лужний розчин остаточно очищається від дрібнодисперсної суспензії фільтрацією його через блок фільтрів з інертними матеріалами 13 і направляють в накопичувальну місткість лужного розчину 14 для повторного використовування, а шлам після електрокоагуляції скидається в місткість для нейтралізації 12 і після нейтралізації, промивки, і сушки відправляють на полігони твердих побутових відходів (ТБВ). Через 4-5 циклів рециркуляції лужний розчин регенерується. Фільтрацією через блок сорбційних фільтрів 15 (вугілля, вугільні волокна) і блок електродіалізаторів 16 коректується по рН і повертається в технологічну лінію утилізації. Приклад 2. Утилізація некондиційних пестицидів у формі гранульованих препаратів, порошків (дуети). Пестицид у формі гранул і порошку в кількості 150кг завантажують в реактор 1, заливають 200л води і 50л 20% лугу. При включеній мішалці нагрівають до кипіння і кип'ятять 30 хвилин у водно-лужному розчині при водневому показнику водного розчину рН13-14. Подальша деструкція пестицидів здійснюється, як в прикладі 1. 7 Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська 47660 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601