Введение к работе
Актуальность работы.
К настоящему времени на территории Российской Федерации сложилась крайне неблагоприятная ситуация в сфере обращения с ядохимикатами. Многие из пестицидов, хранящихся на складах и полях, запрещены к применению в сельском хозяйстве согласно ВОЗ ООН и Стокгольмской Конвенции по стойким органическим загрязнителям, в этой связи разработка эффективных способов утилизации пестицидов является одной из актуальных экологических проблем*.
Наиболее распространенным пестицидом, широко применявшимся в сельском хозяйстве в 50-70 г.г. и представляющим наибольшую опасность с точки зрения биогенеза, считается 1,1,1-трихлор-2,2-бис(4-хлорфенил)этан (ДДТ)- Рассчитанный экологический ущерб от загрязнения водных ресурсов и почвенного покрова 1 тонной ДДТ составляет более 1 млрд. рублей.
Несмотря на большое количество работ в данной области исследований, проблема утилизации ДДТ комплексным и экологически безопасным способом до сих пор не решена. Термические методы утилизации характеризуются высокой вероятностью загрязнения окружающей среды вторичными продуктами утилизации и диоксинами. Плазмохимические методы ввиду высоких затрат энергии и множественных технологических проблем могут быть рекомендованы для ликвидации только тех отходов, огневое обезвреживание которых не удовлетворяет экологическим требованиям.
Известные способы химической утилизации ДДТ требуют специального оборудования и определенных затрат. Однако, несмотря на это, они более перспективны с точки зрения практической полезности получаемых химических соединений и для их проведения возможно использование уже имеющихся действующих химических производств.
Работа выполнена в соответствии с программой развития приоритетных направлений науки РТ на 2001 - 2005 годы по разделу «Экологическая безопасность Республики Татарстан».
Целью данной работы является сокращение антропогенной нагрузки на природную среду путем экологически безопасной и эффективной комплексной переработки технического (коммерческого) 1,1,1-трихлор-2,2-бис(4-хлорфенил)этана (ДДТ) с истекшим сроком годности в полезную химическую продукцию (огнестойкие полимеры, красители, акарицидные препараты).
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
1. Анализ и учет изомерного состава технического ДДТ с истекшим сроком годности. Большинство известных работ по утилизации этого соединения проводилось с чистым п-,п- изомером, хотя известно, что изомеры ДДТ существенно отличаются по своей реакционной способности.
* Консультантом по вопросам оценки экологической опасности хранения неиспользованных запасов ядохимикатов с истекшим сроком годности являлась кандидат химических наук, доцент Гоголь Эллина Владимировна
-
Разработка способа переработки ДДТ, обеспечивающего количественное превращение последнего и исключающего попадание его в целевые химические продукты.
-
Минимизация объема технологических сточных вод при переработке ДДТ, содержащих загрязняющие вещества, которые могут попасть в окружающую среду.
-
Оценка экологической безопасности разрабатываемого процесса переработки ДДТ, обеспечивающего образование отходов с классом опасности отходов не ниже четвертого - «малоопасные отходы».
-
Обеспечение простоты технологического оборудования, использование дешевого и доступного сырья.
-
Получение полезной химической продукции, имеющей применение в различных отраслях промышленности и сельского хозяйства, из пестицидов, представляющих угрозу окружающей среде.
Научная новизна:
впервые был осуществлен комплекс работ от технического ДДТ до целевых продуктов с подробным постадийным изучением процессов переработки и определением класса опасности технологических отходов;
впервые показана возможность проведения реакции получения 1,1-дихлор-2,2-бис(4-хлорфенил)этилена в расплаве в присутствии твердой гидроокиси натрия или смеси твердой гидроокиси натрия и твердой гидроокиси кальция, или чистой гидроокиси кальция и катализаторов межфазных реакций;
осуществлен синтез трудногорючего сополимера 1,1-дихлор-2,2-бис(4-хлорфенил)этилена и метилметакрилата, изучены его физико-химические, механические и токсикологические свойства, позволяющие использовать его для изготовления полимерной тары для непищевых продуктов и контейнеров для мусора.
установлены оптимальные параметры, позволяющие осуществить процесс с количественным выходом целевого продукта, сократить время проведения основных стадий процесса, количество и объем сточных вод с целью предотвращения вторичного загрязнения окружающей среды, предложена принципиальная технологическая схема процесса.
Практическая значимость работы: Произведен расчет предотвращенного экологического ущерба водным и почвенным ресурсам от загрязнения ДДТ. Предложен комплексный подход для решения задач по снижению нагрузки на окружающую среду и переработке экологически опасного хлор-содержащего пестицида ДДТ в полезную химическую продукцию, обеспечивающий осуществление экологически безопасной утилизации различных (включая небольшие) количеств ДДТ практически на любом химическом производстве. Определены технологические параметры процесса переработки
и параметры экологической безопасности предлагаемого технического решения.
На защиту выносятся следующие положения:
оценка экологического ущерба от загрязнения ДДТ водных и почвенных ресурсов РТ;
установление изомерного состава технического ДДТ с истекшим сроком годности;
исследование возможности уменьшения экологической нагрузки на окружающую среду путем переработки ДДТ в красители и пестицидные препараты акарицидного действия;
поиск оптимальных условий дегидрохлорирования 1,1,1-трихлор-2,2-бис(4-хлорфенил)этана в расплаве, изучение влияния концентрации катализатора, мольного соотношения ДДТ, гидроксида натрия и гидроксида кальция;
разработка экологически безопасного способа получения сополимера 1,1-дихлор-2,2-бис(4-хлорфенил)этилена и метилметакрилата, изучение его свойств и возможности практического использования;
определение классов опасности химических отходов расчетным и экспериментальным методами дж подтверждения экологической безопасности разработанного процесса переработки ДДТ.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы были доложены на областной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых (г. Пермь, 2001 г.), на 2-й конференции-школе «Химия и инженерная экология» (г. Чебоксары, 2002 г.), на 3-й конференции-школе «Химия и инженерная экология» (г. Чистополь, 2003 г.), на 4-й конференции-школе «Химия и инженерная экология» (г. Набережные Челны, 2004 г.).
Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 1 тезисы докладов, 5 статей, получено решение о выдаче патента на изобретение.
Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, выводов и списка использованной литературы. Материал диссертации изложен на 158 страницах мапшнописного текста, содержит 13 рисунков, 28 таблиц, список цитируемой литературы включает 204 наименования.
