Химическая демеркуризация

Самая тщательная механическая уборка не обеспечивает полного извлечения ртути с зараженных поверхностей, так как капли могут задерживаться в неровностях поверхности, попадать в трещины и щели покрытия. Ртуть может быть физически сорбирована поверхностью веществ и материалов. Поэтому вторым этапом проводимых работ является химическая демеркуризация, представляющая процесс воздействия на металлическую ртуть различными соединениями, которые снижают скорость испарения ртути путем перевода ее в оксиды и соли с меньшей упругостью паров, а также облегчают ее последующее удаление с зараженных поверхностей.

Химической обработке поверхности в обязательном порядке предшествуют:

• сбор видимой металлической ртути;

• удаление продуктов коррозии (ржавчины);

• снятие старых некондиционных антикоррозийных покрытий.

Физико-химические процессы, протекающие при взаимодействии ртути (ее соединений) с демеркуризаторами, заключаются в эмульгировании ртути, превращении ртути (ее соединений) в малолетучие вещества.

К числу наиболее употребительных и положительно зарекомендовавших себя демеркуризаторов относятся (в порядке произвольного перечисления):

• мыльно–содовый раствор (4 % раствор мыла в 5 % водном растворе соды);

• пиролюзит (паста, состоящая из одной весовой части пиролюзита MnO₂ и двух весовых частей 5 % соляной кислоты);

• 0,2 % водный раствор перманганата калия, подкисленный соляной кислотой (5 мл кислоты с плотностью 1,19 г/cм³ на 1 л раствора перманганата калия);

• 20 % водный раствор хлорида железа (III) (хлорного железа);

• 5 – 10 % водный раствор полисульфида натрия или кальция;

• 20 % водный раствор хлорной извести;

• 4 – 5 % раствор моно– и дихлорамина;

• 2 – 3 % раствор йода в 30 % водном растворе иодида калия;

• 5 – 10 % водный раствор соляной кислоты;

• 10 % водный раствор сульфата меди;

• 10 % водный раствор иодида калия.

Перечисленные вещества и рецептуры разрешены для использования при проведении демеркуризационных мероприятий 3, некоторые их свойства приведены ниже.

В отечественной и зарубежной литературе имеются многочисленные примеры положительного использования всех перечисленных демеркуризаторов и некоторых других, менее доступных и поэтому реже применяемых. Эффективность действия этих веществ сомнения не вызывает. Сложность же проведения демеркуризационных работ и получения положительного результата после многократных циклов демеркуризации объясняется отсутствием полной объективной картины объема заражения, его характера и источников ртутных паров на момент начала работ, методически неправильными и неоправданными действиями, приводящими к увеличению объемов работ.

Кроме приведенных составов для фиксации микроостатков ртути после влажной уборки рекомендуется использовать раствор тиосульфата натрия или 3–5 % водный раствор щавелевой кислоты.

Использование демеркуризаторов может быть весьма ограничено или затруднено из-за наличия загрязненных приборов и другого оборудования, не выдерживающих их воздействия. В этом случае эффективным может оказаться применение демеркуризирующих растворов в распыленном аэрозольном виде, что обеспечивает минимальный их расход и наилучший контакт с парами ртути в воздухе.

Выбор технологии демеркуризации и, в частности, химически активных растворов (сред) определяется материалами, из которых изготовлены конструкции и оборудование помещений аварийного объекта.

В обобщенном виде данные о химической стойкости конструкционных материалов к растворам демеркуризаторов приведены в таблице 5.

Таблица 5

Химическая стойкость конструкционных материалов по отношению к растворам демеркуризаторов

	Водные растворы					Раствор дихлораминов в хлорсодержащих углеводородах
Конструкционный материал	КMnO4	H2SO4	HNO3	FеCl3	гипохлоритов и монохлораминов
1	2	3	4	5	6	7
Неметаллические антикоррозионные материалы	+	+	-	+	+	+
Титан и его сплавы	+	+	+	+	+	+
Сталь, нержавеющие марки	+	+	+	-	-	-
Стали, углеродистые	-	-	+	-	-	-
Цементно-песчаное покрытие, обработанное растворами жидкого стекла и хлористого кальция, покрытие из спецбетона	+/-	-	-	+/-	+/-	+/-
То же, покрытое перхлорвиниловыми эмалями	-	+/-	+/-	+	-	-
1	2	3	4	5	6	7
Плитки керамические	+/-	+	+	+/-	+	+
Винипласт	+	+	+	+	+	+
Линолеум поливинилхлоридный	-	-	-	+	-	-
Пластикат поливинилхлоридный	-	-	-	+	-	-
Релин	+	+/-	+/-	+	+/-	+/-

Примечание:

“+” - цвет не меняется, коррозии нет, стойкость удовлетворительная;

“+/-“ - цвет изменяется, коррозии нет, относительно стоек;

“-“ - цвет изменяется, имеет место коррозия, стойкость неудовлетворительная.

Демеркуризаторы применяются обычно из расчета 0,15–1,00 л на 1 м² площади.

Время обработки 1 м² загрязненной поверхности включает:

- нанесение демеркуризирующих растворов – 10 минут;

- экспозиция демеркуризации – от 8 до 48 часов;

- смыв и влажная уборка – 15 минут.

На основании изучения методик проведения демеркуризационных работ и имеющегося опыта можно рекомендовать следующую последовательность работ при проведении демеркуризации бытовых помещений, включающую в себя в качестве обязательных этапы:

• проведение первичного обследования загрязненного помещения, подлежащего демеркуризации;

• углубленное обследование объекта демеркуризации для выявления источников и определения характера и объемов заражения;

• составление карты зараженности объекта в плане и поэтажно (в случае необходимости);

• оценка объемов демеркуризационных работ, анализ необходимости капитальных работ;

• подготовка помещения к демеркуризации: вынос конструкций, оборудования, снаряжения с одновременным контролем их на степень зараженности;

• механический сбор видимой металлической ртути, ликвидация потенциальных источников ртути;

• тщательная уборка помещений от пыли с интенсивным их проветриванием;

• применение химических демеркуризаторов и смывающих средств;

• интенсивное проветривание помещений, двухразовый контроль и принятие помещения комиссией.

В рекомендуемом перечне работ не нашли отражение такие операции, как периодический контроль загрязненности помещений после каждого из этапов и даже в их процессе, необходимость в ряде случаев работ по вскрытию паркета, линолеума, обработке бетонных перекрытий, их заливке ртутьнепроницаемыми мастиками. Все они представляют собой конкретное воплощение общей стратегии демеркуризационных работ, изложенных выше, и проводятся с учетом условий зараженности объекта, имеющихся средств и возможностей.

Необходимым является обязательное проведение контроля качества демеркуризации после ее окончания в течение 1–2 недель. В противном случае возможны приемки объектов, на которых зараженность практически не устранена, а только временно уменьшена вследствие применения химических демеркуризаторов.

Несмотря на положительный опыт применения сложившейся схемы демеркуризации, изложенной выше, существует ряд причин, снижающих и в ряде случаев делающих ее неэффективной.

• Как правило, в покрытиях пола имеются щели и другие дефекты, в которые может попадать металлическая ртуть. При специальной обработке растворы солей ртути вместе с химическими демеркуризаторами все глубже проникают в покрытие пола вплоть до перекрытий, что влечет за собой необходимость последовательного снятия линолеума, паркета и т.д.

• Опыт показывает, что даже снятие покрытия вплоть до бетона и обработка последнего химическими демеркуризаторами не приводят к уменьшению испарения ртути, если изначально ее содержание было высоким. Данные, характеризующие отношение некоторых материалов к парам ртути, приведены в таблице 6.

• В случае неполного механического удаления микрокапель ртути применение химических демеркуризаторов приводит к размыванию локального источника и увеличению общей площади заражения.

• Применение химических демеркуризаторов вследствие их агрессивности сопровождается воздействием на обрабатываемые поверхности, а в случае необходимости демеркуризации приборов, оборудования и имущества – может привести к их порче.

Таблица 6

Отношение некоторых материалов к парам ртути

Материалы	Проницаемость	Адсорбция	Десорбция
Асбестовый картон	Очень хорошая	Хорошая	Очень хорошая
Асбофанера	Плохая	Очень хорошая	-
Бетон простой	Хорошая	Плохая	Хорошая
Бетон ожелезненный	Очень плохая	Плохая	-
Бумага пористая	Очень хорошая	Хорошая	Очень хорошая
Дерево (доска, фанера)	Средняя	Плохая	Плохая
Картон (непроклеенный)	Хорошая	Хорошая	Хорошая
Кирпич красный	Хорошая	Плохая	Хорошая
Краска на пористой основе	Плохая	Средняя	Средняя
Линкрусты	Средняя	Средняя	Средняя
Линолеум	Очень плохая	Очень плохая	-
Метлахские и кафельные плитки	Плохая - очень плохая	Очень плохая	-
Масляные краски и лаки	Средняя	Средняя	Средняя
Нитрокраска	Очень плохая	Плохая	-
Пергамент	Средняя	Данных нет	Данных нет
Резина прокладочная: красная серая	Очень плохая Очень плохая	Плохая Очень хорошая	- -
Резина микропористая	Хорошая	Средняя	Средняя
Текстовинилы	Средняя	Очень хорошая	Средняя
Ткани: белые черные	Очень хорошая Очень хорошая	Средняя Средняя	Очень хорошая Плохая
Толь	Плохая	Плохая	Плохая
Фибра	Плохая	Плохая	Плохая
Штукатурка неокрашенная	Очень хорошая	Плохая	Очень хорошая
Хлорвинил красный	Очень плохая	Очень хорошая	-

Различают три степени загрязнения конструкций ртутью:

I (незначительная интенсивность) – содержание ртути не превышает 0,0001 мг в 1 г материала конструкции;

II (средняя интенсивность) – 0,001 мг/г;

III (высокая интенсивность) – 0,01 мг/г и выше.

В зависимости от глубины проникновения ртути различают источники массивного загрязнения, когда последнее распространяется на несущие конструкции (междуэтажные перекрытия, ограждения, колонны, фундаменты и т.д.), и источники поверхностного загрязнения, когда оно ограничивается поверхностными слоями конструкций (штукатуркой стен и потолка, покрытия пола и т.д.).

При наличии источников третьей степени интенсивности или массивных источников второй степени обязательно удаление поверхностных слоев конструкций (в частности, штукатурки стен, потолков). Кирпичная кладка стен может быть подвергнута термической демеркуризации и, если в результате указанного мероприятия она будет освобождена от ртути, проведены обычные ремонтные работы: восстановление штукатурки, побелка стен и т.д.

Термическая обработка осуществляется путем нагрева загрязненной ртутью поверхности до температуры 250 °С и выше. Она может осуществляться открытым пламенем горелки, теплом острого пара, нагревающего стальные трубы, проложенные вдоль стен и пола, переносными электрическими нагревателями или специально сконструированными приборами.

Следует отметить, что термический метод рекомендуется для проведения демеркуризации конструкционных материалов, разрушающихся под воздействием химически активных демеркуризирующих растворов.

Если в исходном состоянии или после термической демеркуризации в пробах кирпичной кладки стен будут находиться остаточные количества ртути, то в состав новой штукатурки необходимо ввести 5–7 % масс. серного цвета или порошкообразной серы (по отношению к массе сухих компонентов, вводимых в штукатурку).

При последующем использовании помещений, подвергаемых демеркуризации, для работ, в процессе которых возможно выделение в воздух ртути, можно ограничиться капсуляцией «депо» ртути в строительных конструкциях. Последняя должна осуществляться с применением ртутьнепроницаемых (в частности, перхлорвиниловых) составов: грунтовок, шпатлевок, эмалей и лаков.

Количество слоев лакокрасочных покрытий определяется фактическим содержанием ртути в «депо»: при содержании ртути в поверхностных слоях порядка десятых долей мг/г рекомендуется нанесение грунта, шпатлевки, двух слоев эмали и лака; при ее содержании в конструкциях на уровне сотых долей мг/г – нанесение на существующую штукатурку грунта, эмали и лака, на уровне тысячных долей мг/г – одного слоя грунта и эмали.

При поверхностном загрязнении второй степени интенсивности (ртуть определяется только в штукатурке стен) и планировании размещения на ранее загрязненных площадях технологических процессов, сопровождающихся загрязнением воздуха парами ртути, выполняются мероприятия, описанные выше для случаев загрязнения третьей степени. Последнее обязательно в отношении детских учреждений и жилых зданий.

В отношении помещений, где в последующем будут проводиться работы с применением ртути, можно рекомендовать или капсуляцию ртутьнепроницаемыми (перхлорвиниловыми) составами в два слоя, или нанесение на соответствующую штукатурку нового слоя с введением в него 5–7 % масс. серного цвета или порошкообразной серы и последующим покрытием нитрокрасками или маслянистыми составами. Для нанесения нового слоя штукатурки толщиной 0,5 см по существующему слою необходимо произвести насечки последнего для создания условий, обеспечивающих адгезию слоев.

При наличии источников первой степени интенсивности на площадях, где в дальнейшем будут проводиться работы с использованием ртути, рекомендуется нанесение 1–2 слоев перхлорвинилового и нитроэмалевого покрытия. Если же работ с ртутью возобновлять не планируется, то можно ограничиться перетиркой штукатурки с применением крупного песка (или снятием поверхностного слоя штукатурки металлическими щетками), выравниванием штукатурным составом, куда введена сера или серный цвет, с последующей 2–3-слойной побелкой стен.

Следует обратить внимание на то, что:

а) проведение термической демеркуризации в комплексе заключительной демеркуризации целесообразно независимо от интенсивности вторичных источников. При наличии массивных источников загрязнения термической десорбции может подвергаться штукатурка стен, если в последующем планируется проведение работ с использованием ртути; если же помещение в последующем не будет использоваться для работ с ртутью, то удаление штукатурки должно предшествовать термической демеркуризации кирпичной кладки;

б) применение химических средств носит вспомогательный характер и используется перед отделкой стен специальными устойчивыми к ртути составами;

в) растворы химических средств наносят краскопультами с тем, чтобы обеспечить пропитку конструкций на глубину 0,2–0,3 см.

Покрытие пола, строительный мусор, скопившийся на несущем покрытии, в ходе заключительной демеркуризации следует удалить.

Для уменьшения опасности воздействия ртути, скопившейся в «подпольном пространстве», на персонал, проводящий демеркуризацию, и обеспечения полного удаления капель ртути после удаления покрытия пола целесообразно обработать содержимое «подпольного» пространства» растворами химических демеркуризаторов.

Удаление содержимого «подпольного пространства» (а также строительного мусора после удаления штукатурки) может быть осуществлено с помощью влажных опилок (смоченных водой или раствором химического демеркуризатора).

Если конструкции основания пола не содержат ртути, то его покрытие восстанавливается в соответствии с общими строительно–техническими требованиями. В случае, когда основания пола загрязнены ртутью, то их необходимо изолировать от воздуха помещения промазкой битумной мастикой или нанесением слоя цементно–песчаной стяжки с введением в нее серы. Изоляция основания пола может быть достигнута и путем покрытия его толью или рубероидом (в два– три слоя) в нахлест с промазкой швов битумной мастикой и подведением покрытия заподлицо со штукатуркой.

При третьей степени интенсивности загрязнения конструкций основания пола целесообразно обеспечить сообщение «подпольного пространства» с наружной атмосферой (во избежание загрязнения помещений, расположенных этажом ниже) и изоляцию его от воздуха помещений данного этажа.

При загрязнении ртутью древесины мебели и дверных полотен в пределах десяти тысячных долей мг/г (максимум до 0,002 мг/г), необходимо длительное (в течение 2–3 месяцев) проветривание мебели, желательно при высокой температуре наружного воздуха (в летнее время года). При более высоком содержании ртути мебель подлежит разборке и захоронению. Если планируется повторное использование такой мебели в загрязненных ртутью производственных или лабораторных помещениях, то содержащиеся в ней «депо» должны быть капсулированы непроницаемыми для ртути составами.

Оконные переплеты и подоконники необходимо освободить от покрываемых слоев краски, подвергнуть 2–3 месячной «аэрации» чистым (свободным от ртути) воздухом. Перед повторным применением их поверхности следует обработать непроницаемыми для ртути лакокрасочными составами.

В случае последующего размещения на подвергаемых обработке площадях технологического оборудования, связанного с использованием ртути или ее соединений, проведение заключительной демеркуризации должно включать в себя выполнение специальных работ по эффективной защите строительных конструкций.

Способов и средств демеркуризации воды для питьевых целей на сегодняшний день нет. Разработана лишь технология обезвреживания сточных вод после демеркуризационных мероприятий, которые впоследствии могут поступать в общую канализацию промышленных стоков.

Используется два основных способа очистки сточных вод от ртути и ее соединений, которые удовлетворяют санитарным требованиям и экономически выгодны. Один основан на осаждении ионов ртути (I, II) в виде практически нерастворимых сульфидов ртути, а второй – на использовании подходящих сильноосновных катионов (например, сульфоуголь), полностью поглощающих ионы ртути.

Для коагулирования образующегося тонкодисперсного осадка сульфида ртути добавляется 50–60 мг/л сульфата алюминия при рН = 6,9–7,3 или 40–60 мг/л сульфата железа при рН = 8,5–8,8 (можно использовать также известь или смесь перечисленных выше соединений). Щелочная среда создается добавлением раствора едкого натра.