О.А. Федяева
Промышленная экология
Конспект лекций. – Омск: Изд-во ОмГТУ, 2007. - 145 c.
Глава 5. Экологическая характеристика производств
5.10. Производство каустической соды и ацетальдегида
Каустическая сода NaОН
используется для синтеза многих неорганических и органических соединений и
материалов (различные соли, искусственные волокна, бумага и др.). Соду получают
в основном электролизом раствора поваренной соли в электролизерах с ртутным
катодом или диафрагмой. Этим методом в мире производят 15 млн. т каустической
соды. Недостаток этого метода заключается в образовании сильно токсических отходов,
содержащих ртуть, что опасно для людей, и способствует загрязнению окружающей
среды. Этому не могут препятствовать даже современные методы очистки, улавливания
и повторного использования. При электролизе, кроме паров ртутьсодержащих соединений,
в воздух выделяется и значительное количество хлора, который получают для
технических целей. Соединения ртути, переходящие в раствор, могут поступать со
сточными водами в водоемы и отравлять их. К тому же при разложении амальгамы в
полученном растворе едкого натра образуется определенное количество хлорида
ртути. Он может загрязнять другую продукцию, при изготовлении которой
применяется едкий натр. Большие потери ртути возможны также при чистке
электролизеров и в случае различных неполадок в технологическом процессе.
По данным А.П. Цыганкова, если даже при производстве
каустической соды на каждую тонну готового продукта теряется 10 г ртути, то
количество потерь составит 30 тонн в год. Установка мощностью 100 т. хлора в
сутки соответственно может дать 10 т. потерь.
Таким образом, опасность отрицательного влияния этих
веществ на окружающую среду весьма велика, что и подтверждают результаты многих
исследований. При этом учитывается, что ПДК для соединений ртути в атмосфере
составляет 0,01 г/м3, а этилртути (при производстве ацетальдегида) в
воде - 0,005 г/м3.
Соединения ртути используют при получении
ацетальдегида по реакции Кучерова. Гидратацию ацетилена ведут в присутствии
сульфата ртути (II) которая образуется непосредственно в гидрататоре при
взаимодействии металлической ртути с сульфатом железа (III). Кроме указанных
выше загрязнений, в этом процессе в качестве отходов образуются органические
соединения ртути, которые очень опасны, так как являются протоплазменными
ядами. При производстве, например, 100 тыс. т. ацетальдегида в окружающую среду
может поступать до 15 т. ртути.
Сложность ликвидации паров ртути заключается в том,
что при охлаждении она конденсируется в виде тонкодисперсных капелек, которые
потоком воздуха могут уноситься на большие расстояния. Пары ртути могут
поглощаться стенами помещений, а потом испаряться снова и загрязнять атмосферу
производственных помещений, создавая опасность хронического заражения
работающих, поскольку ртуть может накопляться в организме людей и отрицательно
действовать на процессы жизнедеятельности.
Наиболее эффективной является мокрая очистка
ртутьсодержащих газов с помощью растворов перманганата калия, но для этого
следует вводить дополнительные технологические стадии выделения и регенерации
ртути. Предотвратить уносы воздухом тонкодисперсных капелек ртути можно также с
помощью сложных конденсаторов, в которых используются дорогостоящие
компрессоры. Почти в 30-35 раз уменьшает потери ртути в указанных производствах
использование молекулярных сит, в особенности серебросодержащих цеолитов типа
Х.
Несмотря на определенные технологические успехи,
обезвреживание и регенерация ртути на современном уровне развития науки и
техники представляют собой очень сложную и серьезную задачу.
Пока недостатки ртутного и диафрагменного методов
получения каустической соды могут быть устранены другим методом электролиза, в
котором применяются ионообменные мембраны, обладающие способностью пропускать в
катодное пространство только ионы натрия. В таком случае образуется щелочь
высокой степени чистоты и концентрации. Смолы, используемые для изготовления
таких мембран, должны быть стойкими к действию агрессивных продуктов,
образующихся во время электролиза. Для этих целей предложены мембраны из
катионообменного фторопласта - сополимера тетрафторэтилена и
перфторалкилвинилового эфира с введёнными сульфогруппами. Такие мембраны могут
быть изготовлены из синтетических смол, поры которых заполнены гидрооксидами
титана, циркония и других металлов.
Загрязнение ртутью и её производными в производстве
ацетальдегида можно предотвратить, заменив катализаторы. Так, вместо сульфата
ртути используются оксиды кадмия и фосфора, а процесс гидратации ацетилена
проводится над ними в паровой фазе. Тогда отходами являются только отработанные
катализаторы, но они должны быть специально обработаны, поскольку соединения
кадмия также опасны для человека и окружающей среды. По сравнению с
существующим, этот способ получения ацетальдегида менее рентабелен.
Поэтому, учитывая высокую стоимость очистки сточных
вод и газов от загрязнений ртутью и кадмием, целесообразно внести в будущем
изменения в технологию этих производств с тем, чтобы полностью исключить
токсические химические вещества. Это будет способствовать улучшению здоровья
людей и оздоровлению окружающей среды в целом.
|