Определение номенклатуры отходов промышленного производства аммиака на катализаторе. 
Составление паспортов загрязнителей и опасности отходов

• 1. Введение
• 2. Промышленное производство аммиака на катализаторе
• 2.1 Технологическая схема производства аммиака
• 2.2 Описание процесса производства аммиака
• 3. Паспорта основных загрязнителей
• 3.1 Диоксид серы
• 3.2 Оксид углерода
• 3.3 Диоксид углерода
• 3.4 Аммиак
• 3.5 Диоксид азота
• 3.6 Моноэтаноламин
• 3.7 Диамид угольной кислоты
• 4. Паспорт опасности отходов
• 5. Технологии очистки газообразных выбросов и полезной утилизации промышленных отходов
• 6. Заключение
• 7. Список литературы

1. Введение

Для разработки эффективных систем защиты среды обитания от загрязнений необходимо уметь определять их источники, а также характер опасности для человека и всех живых объектов.

Известны десятки тысяч веществ и агентов, загрязняющих биосферу. Созданные человеком и несвойственные биосфере вредные вещества называются ксенобиотиками (ксено — чужой). Например, ксенобиотиками являются детергенты, пестициды, пластмассы, фенолы.

Особую группу составляют отходы — вещества, материалы, предметы, утратившие свою ценность для владельца. Отходы могут состоять из бытового и промышленного мусора и ненужных вещей. Отходы необходимо собирать, удалять, перерабатывать, хранить в соответствии с установленными правилами. Все названные выше вещества и физические агенты объединяются понятием загрязнитель. Загрязнитель — это любой физический агент, химическое вещество, биологический вид, состояние, количественно и (или) качественно выходящие за рамки обычного и вызывающие нежелательные изменения в среде обитания.

Основным признаком загрязнителя следует считать его опасность для биосферы, т. е. для людей, животных и растений. В частности необходимо располагать такими данными о загрязнителях как природа загрязнителя, химическая активность, происхождение, применение, воздействие на человека, на живые организмы, распространённость в природе, плотность, органолептические свойства, ПДК, ПДС, показатели токсичности, дисперсность (пыли), показатели взрывной и пожарной опасности, нежелательная устойчивость, разлагаемость, профилактика, защита, первая помощь и др. И, конечно, необходимо иметь перечень всех поступающих в окружающую среду загрязнителей.

Свойства загрязняющих веществ, от которых зависит безопасность среды обитания, и которые могут оказывать влияние на жизнь людей, животных и растений, объединяются в паспорте загрязнителя. Паспорт загрязнителя — это перечень свойств и сведений о загрязнителе, которыми необходимо располагать, чтобы разрабатывать системы защиты среды обитания, под которыми понимаются организационные, гигиенические, технические и другие мероприятия, методы и средства, направленные на защиту биологических объектов от опасных и вредных воздействий загрязнителя.

Поведение загрязнителя в среде обитания характеризует загрязнение. Под загрязнением окружающей среды понимают поступление в биосферу любых твёрдых, жидких и газообразных веществ или видов энергий (теплота, звук, радиоактивность) в количествах, оказывающих вредное влияние на человека, животных и растения как непосредственным, так и косвенным путём. Источниками загрязнения являются объекты, которые генерируют загрязнители (транспорт, технологические процессы, оборудование, механизмы).

Загрязнители и источники загрязнения разнообразны, они классифицируются по многим признакам. По происхождению загрязнители и источники загрязнения можно разделить на естественные (природные), техногенные и антропогенные. Наибольший вред биосфере приносят техногенные загрязнения, Техногенные источники загрязнения — это созданные человеком объекты различного назначения (заводы, фабрики, машины). Антропогенное загрязнение связано непосредственно с деятельностью человека. Наибольший вред среде обитания приносят неорганизованные бытовые отходы, а также низкий уровень экологической культуры населения. Одними из загрязнителей среды обитания могут быть аварийно — химически опасные вещества — АХОВ.

АХОВ — это опасное химическое вещество, применяемое в промышленности и сельском хозяйстве, при аварийном выбросе (разливе) которого может произойти заражение окружающей среды в поражающих живой организм концентрациях. В настоящее время перечень АХОВ насчитывает около 20 веществ. Одно из них является аммиак — вещество, синтез которого рассматривается в данной курсовой работе.

отход загрязнитель паспорт аммиак

2. Промышленное производство аммиака на катализаторе

Аммиамк — NH₃, нитрид водорода, при нормальных условиях — бесцветный газ с резким характерным запахом (запах нашатырного спирта), почти вдвое легче воздуха, ядовит. Температура плавления — 80 °C, температура кипения — 36 °C. Растворимость NH₃ в воде чрезвычайно велика — около 1200 объёмов (при 0°C) или 700 объёмов (при 20°C) в объёме воды. Хорошо растворим в спирте и ряде других органических растворителей. В холодильной технике носит название R717, где R — Refrigerant (хладагент), 7 — тип хладагента (неорганическое соединение), 17 — молекулярная масса.

Молекула аммиака имеет форму тригональной пирамиды с атомом азота в вершине. Три неспаренных p-электрона атома азота участвуют в образовании полярных ковалентных связей с 1s-электронами трёх атомов водорода (связи N-H), четвёртая пара внешних электронов является неподелённой, она может образовать донорно-акцепторную связь с ионом водорода, образуя ион аммония NH₄. Благодаря тому, что не связывающее двухэлектронное облако строго ориентировано в пространстве, молекула аммиака обладает высокой полярностью, что приводит к его хорошей растворимости в воде.

В жидком аммиаке молекулы связаны между собой водородными связями. Сравнение физических свойств жидкого аммиака с водой показывает, что аммиак имеет более низкие температуры кипения и плавления, а также более низкую плотность, вязкость (вязкость жидкого аммиака в 7 раз меньше вязкости воды), проводимость и диэлектрическую проницаемость. Это в некоторой степени объясняется тем, что прочность этих связей в жидком аммиаке существенно ниже, чем у воды, а так же тем, что в молекуле аммиака имеется лишь одна пара неподелённых электронов, в отличие от двух пар в молекуле воды, что не дает возможность образовывать разветвлённую сеть водородных связей между несколькими молекулами.

Твёрдый аммиак — бесцветные кристаллы с кубической решёткой. Жидкий NH₃ растворяет щелочные и щелочно-земельные металлы, алюминий, серу, фосфор. Растворенные в аммиаке соединения с полярной ковалентной или ионной связью диссоциируют на ионы. В жидком NH₃ многие вещества способны отщеплять протон, кислотные свойства проявляют в нем даже углеводы, амиды кислот, некоторые углеводороды.

Разложение аммиака на водород и азот становится заметным выше 1200−1300°С, в присутствии катализаторов — выше 400 °C. Аммиак весьма реакционно способен. Для него типичны реакции присоединения, в частности протона при взаимодействии с кислотами. В результате образуются соли аммония, которые по многим свойствам подобны солям щелочных металлов. Большое практическое значение имеет реакция NH₃ с CO₂, ведущая к образованию карбамата аммония NH₂COONH₄, который при 160−200°С и давлении до 40 МПа распадается на воду и мочевину.

Основной промышленный способ получения аммиака:

Ѕ N₂ + 3/2H₂> NH₃

Реакция является обратимой, экзотермической, идущей с уменьшением объёма. Поскольку эта реакция экзотермическая, то понижение температуры будет смещать равновесие в сторону образования аммиака, но при этом существенно снижается скорость химической реакции. Поэтому синтез проводят при температуре 500−550°С и в присутствии катализатора. А так как катализатор ускоряет прямую и обратную реакцию одинаково, а повышение температуры смещает равновесие в сторону исходных веществ, эти условия не выгодны для промышленного производства. В соответствии с принципами смещения равновесия для противодействия влиянию повышенной температуры используют давление. Для синтеза аммиака применяют давления 15−100 МПа. В основном берут среднее давление (25−30) МПа.

Тепловой эффект реакции при 29,4 МПа составляет 52,38 кДж/моль при 500 °C и 21,29 кДж/моль при 400 °C (с учётом теплоты смешения газов). Процесс проводят в присутствии катализатора — Fe, активированного K₂O, Al₂O₃, CaO и др.

При давлении ~30 МПа и температуре ~500°С, используемых на практике, равновесная концентрация аммиака в газовой смеси составляет ~30%. Однако равновесие на выходе из колонны синтеза, как правило, не достигается, поскольку с целью увеличения производительности единицы катализатора процесс проводят при высоких объёмных скоростях (~1500 ч^-1). Поэтому при однократном прохождении через массу катализатора возможно превращение в аммиак лишь 15−25% исходной газовой смеси. Для полного превращения необходима многократная циркуляция, которую осуществляют с помощью компрессора. В цикл непрерывно вводят свежую газовую смесь взамен пошедшей на образование аммиака. Основное сырьё (~90%) для получения Н₂ в производстве аммиака — природный газ, перерабатываемый методом двухступенчатой паровой конверсии, незначительную долю (менее 10%) составляет коксовый газ и электролитический водород.

Промышленный катализатор должен быть активным при относительно низких температурах в связи с рассмотренной выше зависимостью состояния равновесия реакции от температуры. Активность катализатора должна поддерживаться на постоянном и достаточно высоком уровне в течение длительного времени. Присутствие в газе некоторых ядов, полное удаление которых является сложным и дорогим процессом, не должно оказывать существенного влияния на активность катализатора. Наконец, катализатор должен быть дешев. Этим требованиям не удовлетворяют, например, осмий, платина, уран, железо; первые два металла — активные и устойчивые катализаторы, но дороги; уран — активный катализатор, но легко отравляется водяными парами; восстановленное металлическое железо — активный и дешевый, но неустойчивый катализатор.

В поисках катализатора, наиболее отвечающего промышленным требованиям, были испытаны тысячи разнообразных материалов — почти все металлы. Оказалось, что катализатором, удовлетворяющим перечисленным выше требованиям, является металлическое железо с добавкой незначительных количеств окислов алюминия и калия. Такой катализатор более активен, чем чистое железо, и сохраняет свою активность в течение многих месяцев в условиях работы на промышленном газе.

2.1 Технологическая схема производства аммиака

1 — фильтр, 2 — конденсационная колонна, 3 — испаритель, 4 - ловушка (брызгоуловитель), 5 — колонна синтеза аммиака, 6 — конденсатор, 7 — сепаратор, 8 - циркуляционный насос, 9 — резервуар.

2.2 Описание процесса производства аммиака

Свежий газ (азотоводородная смесь) и не прореагировавшие циркуляционные газы поступают сначала в фильтр 1, где они очищаются от посторонних примесей, затем в межтрубное пространство конденсационной колонны 2, где предварительно охлаждается до 5−10°С за счёт теплообмена с газом, идущим по трубкам теплообменника в колонну синтеза. Из колонны 2 газовая смесь поступает на дополнительное охлаждение в испаритель 3, где за счёт испарения жидкого аммиака в межтрубном пространстве происходит дальнейшее охлаждение газовой смеси до минус 10−15°С. При этом происходит дополнительная конденсация аммиака из газовой смеси. Смесь газа и сконденсировавшегося аммиака поступает в сепарационную часть колонны 2 для отделения жидкого аммиака от газов. Жидкий аммиак из конденсационной колонны 2 выводится в резервуар 9 и поступает на склад. Газообразный аммиак из испарителя 3 через ловушку 4 направляется для получения из него HNO₃, азотнокислых солей (NH₄NO₃ и др.) или идёт в холодильную установку для сжижения. Газовая смесь, пройдя трубки теплообменника колонны 2, поступает в колонну синтеза 5. Колонна синтеза внутри имеет катализаторную коробку с трубчатой или полочной насадкой и теплообменник. Газы, проходя через колонну синтеза, реагируют между собой. Выходящая из колонны газовая смесь содержит 15−20% аммиака. Далее эти газы поступают в конденсатор 6, где и происходит сжижение аммиака. Жидкий аммиак отделяется в сепараторе 7 и поступает в резервуар 9, а не прореагировавшие газы подаются циркуляционным насосом 8 в фильтр 1 для смешения со свежей азотоводородной смесью.

Производство аммиака в агрегатах мощностью 1360 т/год осуществляется в одной технологической линии и включает следующие стадии:

1. очистку природного газа от сернистых соединений

2. паровую конверсию природного газа под давлением 3,8 МПа на катализаторе Ni-Al в трубчатой печи (первичный риформинг)

3. паровоздушную конверсию остаточного метана в шахтном конверторе (вторичный риформинг) при температуре 1000 °C и давлении 3,3 МПа на катализаторе Ni-A; на этом этапе водород обогащается азотом воздуха для получения смеси состава H₂: N₂=3, поступающей на синтез NH₃

4. конверсию СО до СО₂ и Н₂ на катализаторе Fe-Cr при 450 °C и 3,1 МПа

5. очистку Н₂ от СО₂ абсорбцией раствором моноэтаноламина или горячим раствором K₂CO₃ при 2,8 МПа

6. очистку газа путём гидрирования от остаточных СО и СО₂ в присутствии Ni-Al при 280 °C 2,6 МПа

Аммиак выпускается в жидком виде либо в виде водного раствора — аммиачной воды, чаще всего с содержанием 25% NH₃, а поставляемый на нужды промышленности, содержит не менее 96% по массе NH₃, до 0,04% Н₂О, до 2 мг/л машинного масла, до 1 мг/л Fe. В технический аммиак, транспортируемый по трубопроводу, добавляется до 0,2−0,4% Н₂О для ингибирования коррозии стали.

При промышленном производстве аммиака в окружающую среду поступают следующие загрязнители:

? Двуокись серы — SO₂

? Окись углерода — СО

? Двуокись углерода — СО₂

? Аммиак — NH₃

? Двуокись азота — NO₂

? Диамид угольной кислоты (мочевина) — NH₂CONH₂

? Моноэтаноламин — HOCH₂CH₂NH₂

3. Паспорта основных загрязнителей

3.1 Диоксид серы

1. Наименование отхода: диоксид серы, двуокись серы, сернистый газ, сернистый ангидрид.

2. Химическая и структурная формула, химическая активность: SO₂, O=S=O, бесцветный газ с резким запахом. При комнатной температуре и 4−5 кгс/см ²-бесцветная подвижная жидкость. Влажный SO₂ при обычной температуре реагирует с H₂S, выделяя серу. Абсолютно сухой SO₂ при комнатной температуре малореакционноспособен. Диоксид серы может восстанавливаться до S и производных S (II) и окисляться — до соединений S (VI). При высоких температурах в присутствии катализатора SO₂ восстанавливается водородом до H₂S.

3. Происхождение: получается действием паров органического восстановителя на минерал алунит; обжигом сульфидов в токе кислорода; из отбросных газов.

4. Применение: применяется как сырье для получения H₂SO₄ и NA₂S; для отбеливания соломы, целлюлозы, шерсти, шелка, кукурузной муки, сахара; как консервант; в качестве хладагента; в некоторых производствах органической химии; для дезинфекции.

5. Характер опасности: У животных проявляется раздражение слизистых дыхательных путей, глаз, одышка, судороги смерть. Белые мыши погибают при вдыхании 3,5 мг/л в течение 10 мин. Концентрация 0,002 мг/л вызывает рефлекторное изменение дыхания. У человека порог восприятия запаха — 0,003 мг/л. Непосредственно раздражение глаз вызывают концентрации 0,05 мг/л.0,3 мг/л можно выдержать лишь минуту. Острые отравления со смертельным исходом редки. Обычно считают, что смерть наступает от удушья вследствие рефлекторного спазма голосовой щели. Смерть может наступить как вскоре после отравления, так и через несколько месяцев — от заболевания органов дыхания. Длительное воздействие сернистого ангидрида может вызвать хроническое отравление.

6. Органолептические свойства: бесцветный газ с резким запахом; при комнатной температуре и 4−5 кгс/см² — бесцветная подвижная жидкость. Обладает раздражающим действием на слизистые дыхательные пути, вызывая спазм бронхов и увеличение сопротивления дыхательных путей. Раздражает кроветворные органы. Вызывает изменения в эндокринных органах. Имеются указания на эмбриотоксическое действие.

7. Плотность: с_газа = 2,926 г/л; с_жид = 1,4619 (-10°C)

8. Показатели токсичности: диоксид серы относится к умеренно опасным веществам — 3 класс опасности.

9. ПДК, ПДС и другие: ПДК_{Р. З}=10,0 мг/м^3; класс опасности-3. Для атмосферного воздуха ПДК _{м. р.} =0,5 мг/м³. ПДК_{с. с.} =0,05 мг/м ³; класс опасности-2.

10. Температура плавления, кипения: Т_плавл = - 75,5°C; Т_кип = - 10,1°C

11. Основные показатели пожарной и взрывопожарной опасности: не горюч. Емкости могут взрываться при нагревании.

12. Распространенность: встречается на предприятиях, где работают с расплавленными сернистыми рудами или другими материалами, загрязненными сульфидами, или сжигают содержащее серу топливо (каменный уголь, кокс, горючие сланцы, сернистые нефти и др.) Присутствует в атмосфере городов.

13. Устойчивость и разлагаемость: сухой диоксид серы устойчив и малореакционноспособен. SO₂ заметно диссоциирует лишь около 2800 °C.

14. Растворимость в воде: растворимость в воде (г в 100 г): 22,8 (О°С), 11,5 (20°С), 2,1 (90°С). Водный р-р SO₂-сернистая к-та H₂SO₃.

15. Описание методов определения загрязнителя: для определения в воздухе окисляют SO₂ до H₂SO₄ и определяют в виде PbSO₄ в водноспиртовом растворе. Возможно определение образующейся H₂SO₄ с BaCl₂. Оба метода нефелометрические. Колориметрическое определение основано на взаимодействии SO₂ с парарозанилином и формальдегидом в кислой среде. Возможно также определение с фуксиноформальдегидным реактивом.

Определение в крови проводят с фуксинформоловым реактивом и насыщенным раствором сулемы.

16. Профилактика: должна быть направлена на уменьшение выделения газа и обеспечение достаточной вентиляции помещений для поддержания концентраций SO₂ вблизи рабочих мест на уровне ниже максимально допустимых доз. Эффективной мерой охраны здоровья является полная герметизация процесса.

17. Первая помощь: пострадавшего необходимо вынести на свежий воздух, освободить от стесняющей одежды. Ингаляция кислорода; промывание глаз, носа; полоскание 2% раствором соды. Тепло на область шеи. В более тяжёлых случаях для лечения пневмонии — вдыхание аэрозоля антибиотиков, лечение ими и сульфаниламидами. Глаза промыть проточной водой не менее 15 мин.

18. Средства защиты: фильтрующие противогазы марок В или В с фильтром (длительность защитного действия — 90 и 45 мин соответственно). Возможно использование противогаза марки БКФ. Защита глаз и кожи. Изолирующий противогаз. Респиратор типа РПГ-67 В. Защитный костюм типа ЯжВнКк, резиновые сапоги и перчатки.

3.2 Оксид углерода

1. Наименование отхода: оксид углерода, угарный газ

2. Химическая и структурная формула, химическая активность: CO, C? O, ни с водой, ни со щелочами оксид углерода в обычных условиях не взаимодействует. Напротив, при повышенных температурах и высоких давлениях подобное взаимодействие имеет место: из СО и Н₂ может быть получена свободная муравьиная кислота, а из СО и NaOH — муравьинокислый натрий (HCOONa).

При комнатных температурах CO малоактивен, его химическая активность значительно повышается при нагревании и в растворах (так, в растворах он восстанавливает соли Au, Pt, Pd и других до металлов уже при комнатной температуре).

3. Происхождение: образуется в тех случаях, когда сгорание углерода или его соединений идет при недостатке кислорода. Получается совместно с водородом, двуокисью углерода, азотом, метаном и его гомологами, тяжелыми углеводородами и сероводородом, газификацией твердых топлив, а также при взаимодействии CO₂ с раскаленным углем и при конверсии метана в присутствии различных катализаторов.

4. Применение: применяется как одно из исходных соединений, лежащих в основе современной промышленности органического синтеза. Используется для восстановление металлов из окислов, получения карбонилов металлов, фосгена, сероокиси углерода, ароматических альдегидов, формальдегида, муравьиной кислоты, гексаоксибензола, хлористого алюминия, метилового спирта, а также в реакциях карбонилирования, в которых СО взаимодействует с ненасыщенными органическими соединениями, гидроформилирования. Из смеси СО и Н₂ можно получать синтин (синтетический бензин), синтол (смесь карбоновых кислот, спиртов, альдегидов, кетонов и углеводородов). Как исходный продукт для синтезов, требующих совместного присутствия СО и Н_{2, п}рименяют водяной газ. Для синтеза муравьиной кислоты применяют воздушный газ. В составе генераторных газов СО используется как топливо в различных производствах, для бытовых нужд, в двигателях внутреннего сгорания, в газовых турбинах.

5. Характер опасности: при очень высоких концентрациях животные погибают в течение 1 мин. При меньших концентрациях наблюдаются судороги, мышечные сокращения, потеря чувствительности. В течение нескольких минут или часов наступает гибель. При вдыхании небольших концентраций человеком проявляется тяжесть в голове, головокружение, шум в ушах, дрожь, чувство слабости, тошнота. Последствия различны, вплоть до летального исхода. СО способна оказывать непосредственное токсическое действие на клетки, нарушая тканевое дыхание и уменьшая потребление тканями О₂. СО вытесняет О₂ из оксигемоглобина (HbO) крови, образуя карбосигемоглобин (COHb), содержание кислорода может снижаться с 18−20% до 8%.

При содержании 0,08% СО во вдыхаемом воздухе человек чувствует головную боль и удушье. При повышении концентрации СО до 0,32% возникает паралич и потеря сознания (смерть наступает через 30 минут). При концентрации выше 1,2% сознание теряется после 2−3 вдохов, человек умирает менее чем через 3 минуты.

Симптомы:

· Потеря сознания, судороги, зрачки расширяются, резкий цианоз (посинение) слизистых оболочек и кожи лица. Смерть обычно наступает на месте происшествия в результате остановки дыхания и падения сердечной деятельности.

· При меньшей концентрации окиси углерода появляются головная боль, стук в висках, головокружение, боли в груди, сухой кашель, слезотечение, тошнота, рвота.

· Возможны зрительные и слуховые галлюцинации. Отмечаются покраснение кожных покровов, карминнокрасная окраска слизистых оболочек, тахикардия, повышение артериального давления.

· В дальнейшем развиваются сонливость, возможен двигательный паралич при сохраненном сознании, затем потеря сознания и коматозное состояние с выраженными клонико-тоническими судорогами, непроизвольным отхождением мочи и кала.

· Зрачки резко расширены с ослабленной реакцией на свет.

· Нарастает нарушение дыхания, которое становится непрерывным, иногда типа Чейна-Стокса.

· При выходе из коматозного состояния характерно появление резкого двигательного возбуждения. Возможно повторное развитие комы.

· Часто отмечаются тяжелые осложнения:

o нарушение мозгового кровообращения

o субарахноидальные кровоизлияния

o полиневриты

o явления отека мозга

o нарушение зрения

o нарушение слуха

· Возможно развитие инфаркта миокарда

· Часто наблюдаются кожно-трофические расстройства (пузыри, местные отеки с набуханием и последующим некрозом), миоглобинурийный нефроз.

· При длительной коме постоянно отмечается тяжелая пневмония.

6. Органолептические свойства: бесцветный газ без вкуса и запаха

7. Плотность: с = 0,97 кг/м³

8. Показатели токсичности: 4 класс опасности

9. ПДК, ПДС и другие: ПДКр. з = 20 мг/м³; ПДКм. р = 5 мг/м³; ПДКс. с = 3 мг/м³

10. Температура плавления, кипения: Т_плавл = - 205 °C; Т_кип = - 191,5° C

11. Основные показатели пожарной и взрывопожарной опасности: оксид углерода — горючий газ

Т_{самовоспл} = 605 °C; НКПР = 12,5% (об.); ВКПР = 74,2% (об.)

12. Распространенность: различают природные и антропогенные источники поступления в атмосферу Земли. В естественных условиях, на поверхности Земли, CO образуется при неполном анаэробном разложении органических соединений и при сгорании биомассы, в основном в ходе лесных и степных пожаров. Монооксид углерода образуется в почве как биологическим путём (выделение живыми организмами), так и небиологическим. Экспериментально доказано выделение монооксида углерода за счёт обычных в почвах фенольных соединений, содержащих группы OCH₃ или OH в орто — или пара-положениях по отношению к первой гидроксильной группе.

13. Устойчивость и разлагаемость: СО устойчив по отношению к щелочам, воде

14. Растворимость в воде: СО малорастворим в воде, химически с ней не взаимодействует. Растворимость в воде 0.0026 г/100 мл.

15. Описание методов определения загрязнителя: определение в воздухе основано на окислении СО иодноватым ангидридом до СО₂.

Колориметрические определения с применением нитрата серебра, диметил-n-фенилендиамина, бис-палладия.

Для определения СОHb в крови можно применять простой спектральный анализ.

16. Приборы для измерения: газоанализаторы, тахометры, колориметры, спектроскоп

17. Профилактика: профилактика отравлений: механизация и автоматизация основных производственных процессов, рационализация технологии, систематические анализы воздуха в производственных помещениях на содержание окиси углерода.

18. Первая помощь:

· Убрать пострадавшего из помещения с высоким содержанием угарного газа (заменить дыхательный аппарат).

· При слабом поверхностном дыхании или его остановке начать искусственное дыхание.

· Способствуют ликвидации последствий отравления: растирание тела, прикладывание грелки к ногам, кратковременное вдыхание нашатырного спирта. Больные с тяжёлым отравлением подлежат госпитализации, так как возможны осложнения со стороны лёгких и нервной системы в более поздние сроки.

Лечение: Необходимо немедленно устранить источник загрязненного воздуха и обеспечить дыхание чистым кислородом под повышенным парциальным давлением 2,5−3 атм.

· Для купирования судорог и психомоторного возбуждения можно применять нейролептики, например аминазин (1−3 мл 2,5% раствора внутримышечно, предварительно разведя в 5 мл 0,5% стерильного раствора новокаина) или хлоралгидрат в клизме. Противопоказаны: бемегрид, коразол, аналептическая смесь, камфора, кофеин.

· При нарушении дыхания — по 10 мл 2,4% раствора эуфиллина в вену повторно.

· При резком цианозе (посинении), в 1-й час после отравления показано внутривенное введение 5% раствора аскорбиновой кислоты (20−30 мл) с глюкозой. Внутривенное вливание 5% раствора глюкозы (500 мл) с 2% раствором новокаина (50 мл), 40% раствор глюкозы в вену капельно (200 мл) с 10 единицами инсулина под кожу.

19. Средства защиты: фильтрующий противогаз марки СО, марки М; самоспасатели типа СП-9, СП-55, ПС-1, СК-2; кислородные изолирующие противогазы РКР-2, РКР-3, КИП-5 и РКК-1, РКК-2 и. т. д

CO очень слабо поглощается активированным углём обычных фильтрующих противогазов, поэтому для защиты от него применяется специальный фильтрующий элемент (он может также подключаться дополнительно к основному) — гопкалитовый патрон. Гопкалит представляет собой катализатор, способствующий окислению CO в CO₂ при нормальных температурах. Недостатком использования гопкалита является то, что при его применении приходится вдыхать нагретый в результате реакции воздух.

3.3 Диоксид углерода

1. Наименование отхода: диоксид углерода, двуокись углерода, углекислый газ

2. Химическая и структурная формула, химическая активность: СО_2, О=С=О, По химическим свойствам диоксид углерода относится к кислотным оксидам. При растворении в воде образует угольную кислоту. Реагирует со щёлочами с образованием карбонатов и гидрокарбонатов. Вступает в реакции электрофильного замещения (например, с фенолом — реакция Кольбе) и нуклеофильного присоединения (например, с магнийорганическими соединениями).

Диоксид углерода не токсичен, но не поддерживает дыхание. Большая концентрация в воздухе вызывает удушье. Углекислый газ легко пропускает ультрафиолетовые лучи и лучи видимой части спектра, которые поступают на Землю от Солнца и обогревают её. В то же время он поглощает испускаемые Землёй инфракрасные лучи и является парниковым газом.

3. Происхождение: вулканическое происхождение, в промышленности, при процессах брожения, гниения или тления органических веществ. В промышленности получают из печных газов, из продуктов разложения природных карбонатов (известняк, доломит). Смесь газов промывают раствором карбоната калия, который поглощает углекислый газ, переходя в гидрокарбонат. Раствор гидрокарбоната при нагревании разлагается, высвобождая углекислоту. При промышленном производстве закачивается в баллоны. В лабораторных условиях небольшие количества получают взаимодействием карбонатов и гидрокарбонатов с кислотами, например мрамора с соляной кислотой.

4. Применение: применяется в производстве сахара, пива, газированных вод, для изготовления «сухого льда», для получения соды, карбоната и бикарбоната аммония; как инертная среда при проведении некоторых реакций, как теплоноситель в графитовом реакторе, как нагнетающий газ для перекачки легковоспламеняющихся жидкостей; в жидком виде — в качестве хладагента. В пищевой промышленности диоксид углерода используется как консервант и обозначается на упаковке под кодом Е290, а также в качестве разрыхлителя теста. Жидкая углекислота (жидкая пищевая углекислота) — сжиженный углекислый газ, хранящийся под высоким давлением (~ 65−70 Атм). Бесцветная жидкость. При выпуске жидкой углекислоты из баллона в атмосферу часть её испаряется, а другая часть образует хлопья сухого льда. Сухой лёд используется в качестве хладагента в ледниках и морозильных установках. В этом же качестве иногда используется и жидкая углекислота, так как её удобно транспортировать по трубам и трубкам внутри приборов. Баллоны с жидкой углекислотой широко применяются в качестве огнетушителей и для производства газированной воды и лимонада. Углекислый газ используется в качестве инертной среды при сварке проволокой. Углекислота в баллончиках применяется в пневматическом оружии.

5. Характер опасности: наркотик, раздражает кожу и слизистые оболочки. В относительно малых концентрациях возбуждает дыхательный центр, в очень больших — угнетает. Обычно высокое содержание CO₂ связано с пониженным содержанием в воздухеO_2, что также является причиной быстрой смерти. CO₂ оказывает центральное сосудосуживающее и местное сосудорасширяющее действие, вызывает ацидоз, повышенное содержание адреналина и норадреналина и уменьшение аминокислот в крови, ингибирование ферментов в тканях. Животные, в общем, менее чувствительны к CO₂, чем человек.

Человек. Вдыхание 0.25−1% CO₂ сопровождается изменением функции внешнего дыхания и кровообращения; 2.5 — 5% CO₂ вызывает головную боль, раздражение верхних дыхательных путей, чувство тепла в груди, увеличение легочной вентиляции за счет учащения и углубления дыхания, учащение сердцебиений, повышение кровяного давления. При 7% CO₂ и выше к этому присоединяются потливость, шум в ушах, учащение сердцебиений, головокружение, может быть психическое возбуждение, рвота, снижение температуры тела, нарушения зрения, проявление поражения головного и спинного мозга. По зарубежным данным, концентрацию 6% люди выдерживают добровольно до 22 мин, 10.4% - не более 0.5 мин.

Индивидуальная чувствительность весьма различна. При массовом отравлении углекислым газом в Нейроде живые люди находились рядом с трупами. Особенно чувствительны сердечные и легочные больные.

Хроническое отравление. Возможность его не доказана. Концентрация 0.5−2% CO₂ переносится рабочими бродильных подвалов без выраженных заболеваний, а при 4.9−14.6% CO₂ отмечаются лишь головные боли и затруднения дыхания при подъеме по лестнице.

Действие на кожу. У людей, находящихся в противогазах в атмосфере с высоким содержанием CO₂, наблюдается покраснение кожи, чувство покалывания, пощипывания и тепла в ней, отделение пота. При работе с жидким и твердым CO₂ возможны обморожения.

6. Органолептические свойства: бесцветный газ со слегка кисловатым запахом и вкусом.

7. Плотность: при нормальных условиях с = 1,98 г/л

8. Показатели токсичности: по степени воздействия на организм человека двуокись углерода относится к 4-му классу опасности.

9. ПДК, ПДС и другие: предельно допустимая концентрация двуокиси углерода в воздухе рабочей зоны не установлена, при оценке этой концентрации можно ориентироваться на нормативы для угольных и озокеритовых шахт, установленные в пределах 0,5% (об.) или 9,2 г/м³.

ПДКм. р (для шахт) = 0,1% СО₂; ПДКс. с (для шахт) = 0,05% СО₂

ПДКр. з = 9000 мг/м³

10. Температура плавления, кипения: Т_плавл = - 56,6°C

11. Основные показатели пожарной и взрывопожарной опасности: СО_{2 -} негорючий газ. Контейнеры могут взрываться при нагревании в огне!

Т_возг = - 78,515°C

12. Распространенность: встречается в составе газов вулканического происхождения и подземных источников, в промышленности — на рудниках, в шахтах, туннелях, колодцах, кессонах, при сжигании топлива, на сахарных заводах (при чистке и ремонте сатурационных котлов). Особенно много CO₂ находятся там, где происходит разложение органики.

СО₂ высвобождается при дыхании животных, его выделяют растения в темноте. На свету, напротив, растения поглощают СО₂ и выделяют кислород, что поддерживает природный баланс кислорода и углекислого газа в воздухе, которым мы дышим. Содержание СО₂ в нем не превышает 0,03% (по объему). Концентрация углекислого газа в атмосфере Земли составляет 0,038%.

13. Устойчивость и разлагаемость: химически СО₂ довольно инертен. При высоких температурах восстанавливается в СО железом, цинком, углём. Реагируя со щелочными и щелочноземельными металлами, а также с аммиаком, СО₂ образует карбонаты и бикарбонаты. Вступает в реакции электрофильного замещения (например, с фенолом — реакция Кольбе) и нуклеофильного присоединения (например, с магнийорганическими соединениями).

14. Растворимость в воде: в воде углекислый газ растворим довольно хорошо (приблизительно 1: 1 по объему). При растворении происходит его частичное взаимодействие с водой, ведущее к образованию угольной кислоты:

H₂ O + CO₂ < = > H₂ CO₃

Растворимость в воде 1.45 кг/мі.

15. Описание методов определения загрязнителя: определение в воздухе основано на использовании газоадсорбционной хроматографии.

Измерение парциального давления углекислого газа требуется в технологических процессах, в медицинских применениях — анализ дыхательных смесей при искусственной вентиляции лёгких и в замкнутых системах жизнеобеспечения.

Анализ концентрации CO₂ в атмосфере используется для экологических и научных исследований, для изучения парникового эффекта.

16. Приборы для измерения: углекислый газ регистрируют с помощью газоанализаторов основанных на принципе инфракрасной спектроскопии и других газоизмерительных систем, хроматограф.

Медицинский газоанализатор для регистрации содержания углекислоты в выдыхаемом воздухе называется капнограф.

17. Профилактика: во избежание отравлений в колодцах, ямах, подвалах, приямках, чанах, силосных ямах, тоннелях, шахтах, овощехранилищах и т. п. тщательно проветривать помещения, резервуары, бочки, и т. п. до начала работы.

Входить в такие помещения или опускаться в резервуары и т. д. можно только в присутствии второго лица и с применением средств индивидуальной защиты. Проверять концентрации CO₂ до начала и во время работы.

18. Первая помощь: свежий воздух, кислород. При нарушении дыхания — искусственное дыхание, камфора, кофеин.

В тяжёлых случаях — кровопускание с последующим вливанием физиологического раствора.

19. Средства защиты: при высоком содержании CO₂ и нормальном содержании O_{2. -} шланговые противогазы (типа ПШ-1; ПШ-2).

При низком содержании O₂ обязательны кислородные изолирующие приборы.

3.4 Аммиак

1. Наименование отхода: аммиак

2. Химическая и структурная формула, химическая активность:

NH₃ N

H H H

Благодаря наличию неподеленной электронной пары во многих реакциях аммиак выступает как нуклеофил или комплексообразователь. Так, он присоединяет протон, образуя ион аммония:

NH₃ + H⁺ = NH₄⁺

С кислотами даёт соответствующие соли аммония:

NH₃ + HNO₃ = NH₄NO₃

С карбоновыми кислотами, их ангидридами, галогенангидридами, эфирами и другими производными даёт амиды. С альдегидами и кетонами — основания Шиффа, которые возможно восстановить до соответствующих аминов (восстановительное аминирование). Аммиак горит в атмосфере кислорода, давая воду и азот. Окисление аммиака воздухом на платиновом катализаторе даёт оксиды азота. При 1000 °C аммиак реагирует с углем, образуя HCN и частично разлагаясь на азот и водород. Также он может реагировать с метаном, образуя ту же самую синильную кислоту:

CH₄ + NH₃ + 1,5O₂ > HCN + 3H₂O

3. Происхождение: аммиак является конечным продуктом азотистого обмена в организме человека и животных. Он образуется при метаболизме белков, аминокислот и других азотистых соединений. Он высоко токсичен для организма, поэтому большая часть аммиака в ходе орнитинового цикла конвертируется печенью в более безвредное и менее токсичное соединение — карбамид (мочевину). Мочевина затем выводится почками, причём часть мочевины может быть конвертирована печенью или почками обратно в аммиак. Также получается прямым синтезом из газообразных водорода и азота (в присутствии катализатора); при коксовании каменного угля перегонкой с известью «аммиачной воды»; содержится в неочищенном ацетилене; входит в состав клоачных газов.

4. Применение: для производства азотной кислоты, нитрата и сульфата аммония, жидких удобрений, мочевины, соды, в органическом синтезе, при крашении тканей, в качестве хладагента в холодильниках, при серебрении зеркал.

5. Характер опасности: аммиак токсичен при различных путях поступления в организм. При остром отравлении вызывает поражения центральной нервной системы, в ряде случаев ведущие к смерти. У животных аммиак сильно раздражает верхние дыхательные пути, нарушается свёртываемость крови. Рефлекторно вызываемые остановки дыхания и кровообращения могут привести к смерти. При концентрациях 7 мг/л при воздействии до 3,5 часов приводят к смерти, свыше 14 мг/л — быстрая смерть. У человека высокие концентрации вызывают слезотечение и боль в глазах, удушье, приступы кашля, головокружение, рвоту. Наблюдаются резкие расстройства дыхания и кровообращения. Чаще всего смерть наступает через несколько часов или дней после несчастного случая от отёка гортани или лёгких. Концентрации 0,35−0,7 мг/л могут оказаться опасными для жизни.

6. Органолептические свойства: бесцветный газ с удушливым резким запахом (порог восприятия 0,037 мг/л) и едким вкусом.

7. Плотность: при 0 °C с = 0,771 г/л; при 25 °C с = 0,59 г/л

8. Показатели токсичности: аммиак — 4 класс опасности.

9. ПДК, ПДС и другие: ПДКр. з = 20 мг/м³; ПДКм. р = 0,2 мг/м³; ПДКс. с = 0,04 мг/м³

10. Температура плавления, кипения: Т_плавл = - 77,75°C; Т_кип = - 33,35°C

11. Основные показатели пожарной и взрывопожарной опасности: аммиак — горючий газ Т_{самовоспл} = 650 °C;

пределы распространения в воздухе: НКПР = 15% (об.); ВКПР = 28% (об.)

пределы распространения в кислороде: НКПР = 13,5% (об.); ВКПР = 79% (об.)

пределы распространения в закиси азота: НКПР = 2,2% (об.); ВКПР = 72% (об.)

12. Распространенность: встречается при очистке воды, керосина и некоторых минеральных масел; на сахарных заводах; при дублении кожи; в воздухе помещений, где стоит скот; входит в состав клоачных газов (вместе с сероводородом); содержится в неочищенном ацетилене.

13. Устойчивость и разлагаемость: при обычной температуре устойчив; весьма реакционноспособен.

14. Растворимость в воде: растворимость NH₃ в воде чрезвычайно велика — около 1200 объёмов (при 0°C) или 700 объёмов (при 20°C) в объёме воды.

Водный раствор аммиака («нашатырный спирт») имеет слабощелочную реакцию из-за протекания процесса

NH₃ + H₂O = NH₄⁺ + OH^-; K_o=1,8*10^-5

15. Описание методов определения загрязнителя: определение в воздухе основано на образовании окрашенного в жёлто-бурый цвет иодида димеркурамония при взаимодействии аммиака с реактивом Несслера.

Другой метод основан на образовании окрашенного в синий цвет индофенола при взаимодействии аммиака с гипохлоритом и фенолом в присутствии нитропруссида натрия.

16. Приборы для измерения: газоанализатор (для определения в воздухе).

17. Профилактика: профилактика отравлений аммиаком заключается в тщательной герметизации оборудования и технологического процесса, применении на особо опасных участках промышленных фильтрующих противогазов. Необходим постоянный контроль за концентрацией аммиака в воздухе производственных помещений и рабочей зоны. Рекомендуется периодическое обследование верхних дыхательных путей работающих с аммиаком, организация ингаляторов, включение в ежедневный рацион работающих с NH₃ витаминов С и В₁.

18. Первая помощь: при отравлении аммиаком через дыхательные пути — свежий воздух, вдыхание теплых водяных паров 10% раствора ментола в хлороформе. При нарушениях или остановке дыхания — искусственное дыхание. При попадании на кожу — обмывание чистой водой, наложение примочки из 5% раствора уксусной, лимонной, виннокаменной или соляной кислот.

19. Средства защиты: промышленный противогаз КД; противогаз марки М (при отсутствии в воздухе органических веществ), противогазы должны сменяться немедленно при ощущении самого слабого запаха; защитные очки марки ПО-3; перчатки из щелочестойкой резины; спецодежда из плотной ткани; герметизация всей аппаратуры аммиака; местная и общая вентиляция рабочих помещений, где возможно образование и выделение в воздух аммиака.

3.5 Диоксид азота

1. Наименование отхода: диоксид азота, двуокись азота.

2. Химическая и структурная формула, химическая активность:

NO₂ O=N=O

С водой и растворами щелочей образует смесь азотной и азотистой кислот или их солей. Сильный окислитель: уголь, сера, фосфор, органические соединения загораются. Взрывается в смеси с жидким аммиаком, водородом, СО, метаном, бутаном, H₂S. Агрессивно в отношении стали в присутствии влаги.

3. Происхождение: промежуточный продукт окисления аммиака при производстве азотной кислоты. Основными источниками оксидов азота являются автомобильные двигатели и предприятия химической промышленности.

4. Применение: нитрующий агент; гомогенный катализатор при получении серной кислоты камерным (башенным) способом. В производстве серной и азотной кислот, в качестве окислителя в жидком ракетном топливе и смесевых взрывчатых веществах.

5. Характер опасности: вещество может всасываться в организм при вдыхании и через рот. Токсичность NO₂ зависит от концентрации и длительности воздействия. Обладает выраженным раздражающим и прижигающим действием на дыхательные пути. Даже в небольших концентрациях он раздражает дыхательные пути, в больших концентрациях вызывает отёк лёгких. «Лисий хвост» — жаргонное название выбросов в атмосферу оксидов азота на химических предприятиях. Название происходит от оранжево-бурого цвета диоксида азота. При низких температурах диоксид азота димеризуется и становится бесцветным. В летний сезон «лисие хвосты» наиболее заметны, так как в выбросах возрастает концентрация мономерной формы. Оксиды азота, улетучивающиеся в атмосферу, представляют серьезную опасность для экологической ситуации, так как способны вызывать кислотные дожди, а также сами по себе являются токсичными веществами, вызывающими раздражение слизистых оболочек. Образующаяся в результате взаимодействия диоксида азота с водой азотная кислота является сильным коррозионным агентом.

6. Органолептические свойства: бурый газ с удушливым запахом; в сжиженном состоянии светло-жёлтая жидкость.

Обладает выраженным раздражающим и прижигающим действием на дыхательные пути, особенно глубокие, что приводит к развитию токсического отека легких, угнетает аэробное и стимулирует анаэробное окисление в легочной ткани.

7. Плотность: при 0 °C с = 1,491 г/л (жидкий).

8. Показатели токсичности: диоксид азота относится ко 2-му классу опасности.

9. ПДК, ПДС и другие: ПДК_{Р. З}=2 мг/м^3; класс опасности-3. Для атмосферного воздуха ПДК _{м. р.} =0,085 мг/м³; ПДК _{с. с.} =0,04 мг/м³; класс опасности-2.

10. Температура плавления, кипения: Т_плавл = - 11,2°C; Т_кип = - 20,7°C

11. Основные показатели пожарной и взрывопожарной опасности: не горюче, но способствует возгоранию других веществ.

12. Распространенность: встречается при использовании концентрированной азотной кислоты (например, при нитровании целлюлозы, глицерина, при травлении меди и медных сплавов).

13. Устойчивость и разлагаемость: при температуре выше 140 °C NO₂ начинает распадаться на NO и О₂, при 600° распадается полностью.

Оксиды азота, реагируя с кислородом воздуха, образуют азотные кислоты, которые также входят в состав кислотных дождей. При низких температурах NO₂ полимеризуется в N₂O_4.

14. Растворимость в воде: с водой образует смесь азотной и азотистой кислот.

С небольшим количеством воды образует ярко-зеленый раствор содержащий HNO₃, HNO₂ и N₂O₄. При разбавлении раствор обесцвечивается вследствие гидролиза N₂O₄: N₂O₄ + H₂O = HNO₃ + HNO₂.

15. Описание методов определения загрязнителя: определение в воздухе основано на поглощении NO₂ в раствор иодида калия и колориметрическом определении нитрит-иона по реакции Грисса — Илосвая. Возможно определение NO₂ по реакции с сульфаниловой кислотой. Образующаяся диазосоль даёт с N — этилендиамином красную окраску.

16. Приборы для измерения: газоанализатор; фотометр; колориметр.

17. Профилактика: вентиляция, местная вытяжка или защита органов дыхания. Не допускать контакта с горючими веществами. Не принимать пищу, не пить и не курить во время работы с NO_2; 1−2 раза в год медицинские осмотры.

18. Первая помощь: при вдыхании: свежий воздух, покой. Полусидячее положение. Искусственное дыхание по показаниям. При попадании на кожу: сначала промыть большим количеством воды, затем удалить загрязненную одежду и снова промыть. При попадании в глаза: промыть большим количеством воды.

При проглатывании: прополоскать рот. В любом случае обратиться за медицинской помощью.

19. Средства защиты: фильтрующие противогазы с коробками марок В И M, изолирующие шланговые противогазы. Защитные очки, специальные рукавицы, перчатки, покрытые латексом. Спецодежда, покрытая слоем перхлорированной смолы. Сапоги, брюки поверх сапог.

3.6 Моноэтаноламин

1. Наименование отхода: моноэтаноламин, этаноламин, 2-аминоэтанол, коламин.

2. Химическая и структурная формула, химическая активность: HOCH₂СH₂NH₂

Слабое основание, поглощает СО₂ из воздуха. С минеральными и сильными ораническими кислотами дают соли. Соли этаноламина с жирными кислотами — некристаллические вещества, похожие на воск, используются в промышленности как эмульгаторы (этаноламинные мыла). Моноэтаноламин с альдегидами (за исключением формальдегида) и кетонами дает шиффовы основания. Реагирует с нитратом целлюлозы, вызывая опасность пожара и взрыва. Реагирует бурно с сильными кислотами и сильными окислителями. Агрессивно в отношении меди, алюминия и их сплавов, а также резины.

3. Происхождение: в лабораториях получают при взаимодействии аммиака с окисью этилена или этиленхлоргидрином. В промышленности получают жидкофазным аммонолизом этиленоксида в присутствии небольшого кол-ва воды.

4. Применение:. моноэтаноламин применяют в качестве абсорбентов «кислых» газов (СО₂, H₂S, SO₂ и др.) в процессах очистки технологических газов на предприятиях нефтеперерабатывающей, газодобывающей и хим. отраслей промышленности; как сырье для получения эмульгаторов, диспергаторов, стабилизаторов пен, моющих и чистящих средств, шампуней, ПАВ и др. Моноэтаноламин используют в органическом синтезе для получения этилендиамина, N-винилпирролидона и др., диэтаноламин — в произ-ве пластификаторов, ингибиторов коррозии и др.