Применение ртути и ее производных. Способы демеркуризации

 

Министерство по образованию

Филиала ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный

инженерно-экономический  университет» в г. Вологде

 

 

Курсовая работа

по предмету: «Теоретические основы прогрессивных         технологий»

на тему:

 

ПРИМЕНЕНИЕ РТУТИ  И ЕЁ ПРОИЗВОДНЫХ. СПОСОБЫ ДЕМЕРКУРИЗАЦИИ.

 

 

Выполнил:  Левашова Вера Николаевна

Студент 1 курса спец. Экономика и управление на предприятии машиностроения

Группа ЭМО - 11 (очное отделение) № зачет. книжки: 110/01-94

Подпись: _______________________   Дата_____________________

 

Преподаватель: Неронова.Е.Ю.

Должность:  Кандидат технических наук, доцент

Оценка: ________________________   Дата:_____________________

Подпись: ________________________

 

 

Вологда

2011

Содержание курсовой работы:

Введение…………………………………………………………………………...3

1. Общие сведения о ртути………………………………………………….…4
1. Ртуть…………………...…………………………………………………4
2. Получение ртути……………………………………………..…….…….5
3. Распространение ртути в природе………………...………………..…..5
4. Применение…………………………………………………………....…6
5. Отравления……………………………………..………………………...6
6. Физико-химические особенности ртути, определяющие специфику ртутного загрязнения……………………………………………………7
7. О негативном воздействии ртути и ее соединений на здоровье человека………………………………………………………………………..9
8. Источники и причины ртутного загрязнения окружающей среды…12
2. Устранение ртутного загрязнения: способы и проблемы……………….17
1. Комплекс мероприятий по устранению ртутного загрязнения – демекуризация………………………………………………………………..17
2. Демеркуризация помещений…………………...………………………19
3. Вывод……………………………………………………………………..…21
4. Практика………………………………………………………………….…22
1. Утилизация ртутных ламп………………………………………..……22
2. Демеркуризация раствором хлорида железа (III)…………….……….23
3. Демеркуризации раствором перманганата калия……………………..24
4. Демеркуризация хлорной известью и полисульфидом натрия………25
5. Демеркуризация аппаратуры и посуды………………………………..25

Заключение……………………………………………………………………….27

Список литературы………………………………………................................…28

 

 

 

Введение

В настоящее время промышленность использует для производства товаров  народного потребления множество  химических элементов. Это связано  с тем, что наука не стоит на месте. Химики постоянно изобретают новые способы применения химических элементов для удовлетворения потребительских  нужд человечества. Однако не всегда эти  химические элементы абсолютно безвредны  для здоровья человека. При этом стоит учитывать тот факт, что  разработчики предпринимают необходимые  меры защиты. Благодаря этому во время эксплуатации товаров народного  потребления, в состав которых входят вредные вещества, не представляют опасности. Но, после истечения срока службы этим товарам (отходы) необходима грамотная утилизация.

В курсовой работе мы познакомим вас с таким достаточно широко распространенным элементом, как ртуть. Этот химический элемент имеет ряд потребительских свойств, благодаря которым он широко применяется в производстве термометров, манометров и различных ламп дневного освещения. Эти приборы необходимы человеку в его повседневной жизни, и ртуть имеет огромное значение в их функционировании. Но после завершения срока службы или в случае нечаянного повреждения этих приборов необходимо произвести мероприятия по их грамотной и безопасной утилизации. Эти работы носят название демеркуризация.

Основы демеркуризации полезно знать большинству простых граждан. Ведь в каждом доме есть один или несколько ртутных термометров, которые имеют свойство периодически разбиваться.

 

 

 

 

1. Общие сведения о ртути.

1. Ртуть.

Ртуть (лат. Hudrargyrum)  – химический  элемент 2  группы  периодической

системы Менделеева; атомный  номер 80, атомная масса 200,59. Ртуть  –  элемент редкий и рассеянный, его  содержание  примерно  4,5*10-6%  от  массы  земной коры. Тем не менее  известна  ртуть с глубокой  древности.  Скорее  всего, человек познакомился с ртутью,  выделив  при  нагревании  главного  минерала ртути – ярко-красной киновари HgS. Иногда встречается в природе самородная ртуть, образовавшаяся, по-видимому, из той же киновари.

  Ртуть – тяжелый  (плотность 13,52 г/см3)  металл  серебристо-белого  цвета,

единственный металл, жидкий при обычных условиях. Затвердевает ртуть  при  – 38,9 С, закипает – при +357,25' С.  При нагревании  ртуть довольно  сильно (всего в 1,5 раза меньше воды)  расширяется,  плохо проводит  электрический ток и тепло – в 50 раз хуже серебра. Многие металлы  хорошо  растворяются  в ртути с образованием амальгамы.

  Как и благородные  металлы, ртуть на воздухе не  изменяется – не  окисляется кислородом,  не  реагирует  с  другими  компонентами  атмосферы.  Реакция  с кислородом  заметно  идет лишь  при температурах,  близких  к  температуре кипения ртути, причем многие примеси например аналог ртути по  подгруппе – цинк, заметно ускоряют окисление. С галогенами ртуть реагирует легче, чем  с кислородом; взаимодействует  с  азотной  кислотой,  а  при  нагревании  и  с серной.  В  соединениях  ртуть   всегда   двухвалентна.   Известны,   правда соединения одновалентной ртути – оксид (1) Hg и каломель  HgCl.  Но  в этих соединениях ртуть всего лишь формально одновалентна. Состав каломели  точнее отражает формула

HgC l2, или Cl – Hg – Hg. Каломель,  как и другой  хлорид ртути - сулема HgCl2 используется в качестве антисептика.  Соединения  ртути весьма ядовиты. Работа с ними требует не меньшей осторожности, чем работа  с самой ртутью. В промышленности и в технике ртуть используется  очень  широко и разнообразно. Каждый из нас держал в руках ртутный термометр.

   Ртуть  работает  и  в   других   приборах   –   барометрах,   ареометрах,

расходометрах Важны ртутные  катоды в  производстве  хлора  и  едкого  натра, щелочных  и  щелочноземельных   металлов,   известны   ртутные   выпрямители переменного тока ртутные лампы.

 

2.  Получение ртути

 

  Ртутные руды (или рудные концентраты), содержащие ртуть в виде киновари, подвергают окислительному обжигу

                            HgS + O2  = Hg + SO2

  Обжиговые газы, пройдя  пылеуловительную камеру, поступают в трубчатый холодильник из нержавеющей стали или монель-металла. Жидкая ртуть стекает в железные приёмники. Для очистки сырую ртуть пропускают тонкой струйкой через высокий (1 – 1,5 м) сосуд с 10%-ной HNO3, промывают водой, высушивают и перегоняют в вакууме.

  Возможно также гидрометаллургическое  извлечение ртути из уд и

концентратов растворением HgS в сернистом натрии с последующим вытеснением ртуть алюминием. Разработаны способы извлечения ртуть электролизом сульфидных растворов.

 

3.  Распространение Ртути в природе.

 

  Ртуть принадлежит  к числу весьма редких элементов,  её  средние  содержание в земной коре (кларк) близко к 4,5.10–6% по массе.  Приблизительно  в таких количествах она содержится в  изверженных  горных  породах.  Важную  роль  в геохимии ртуть играет её  миграция  в  газообразном  состоянии  и  в  водных растворах. В земной  коре  ртуть  преимущественно  рассеяна;  осаждается  из горячих подземных вод, образуя ртутные руды (содержание ртути в них составляет несколько процентов), Известно 35 ртутных минералов; главнейший из них – киноварь HgS.

  В  биосфере  ртуть   в  основном  рассеивается  и  лишь  в  незначительных.

количествах сорбируется  глинами и  илами  (в  глинах  и  сланцах  в  среднем

4.10–5%). В морской воде содержится 3.10–9% ртути.

  Самородная ртуть ,  встречающаяся в природе,  образуется  при окислении

киновари в сульфат  и разложении последнего,  при  вулканических  извержениях (редко), гидротермальным путём (выделяется из водных растворов).

 

4.  Применение

 

 Ртуть широко применяется  при  изготовлении  научных  приборов  (барометры, термометры,манометры, вакуумные насосы,  нормальные  элементы,  полярографы, капиллярные  электрометры  и  др.),  в   ртутных   лампах,   переключателях, выпрямителях;  как  жидкий  катод  в  производстве  едких  щелочей  и  хлора электролизом, в  качестве  катализатора  при  синтезе  уксусной  кислоты,  в металлургии для амальгамации золота и серебра, при  изготовлении  взрывчатых веществ; в медицине (каломель, сулема, ртутьорганические и др.  соединения), в  качестве  пигмента  (киноварь),  в   сельском   хозяйстве   (органические соединения ртути ) в качестве протравителя семян и гербицида,  а также как компонент краски  морских судов (для борьбы с обрастанием  их  организмами). Ртуть и ее соединения токсичны,  поэтому  работа  с  ними  требует  принятия необходимых мер предосторожности.

 

5.  Отравления

 

  Отравления ртутью  и  ее  соединениями  возможны  на  ртутных  рудниках   и  заводах,  при   производстве   некоторых   измерительных   приборов,   ламп, фармацевтических  препаратов, инсектофунгицидов и  др.

   Основной  опасность   представляют  пары  металлической   ртути,  выделение которых  с  открытых  поверхностей  возрастает  при  повышении   температуры воздуха. При вдыхании ртуть попадает в кровь. В организме ртуть  циркулирует в крови, соединяясь с белками; частично откладывается в  печени,  в  почках, селезенке, ткани мозга и др. Токсическое действие  связано  с  блокированием сульфгидрильных групп тканевых  белков,  нарушением  деятельности  головного мозга (в первую очередь, гипоталамуса). Из организма ртуть  выводится  через почки, кишечник, потовые железы и др.

  Острые отравления  ртути и её парами  встречаются   редко.  При  хронических отравлениях  наблюдаются  эмоциональная  неустойчивость,  раздражительность, снижение работоспособности, нарушение сна, дрожание  пальцев  рук,  снижение обоняния, головные боли. "характерный  признак  отравления  –  появление  по краю  дёсен  каймы  сине-черного  цвета;  поражение  дёсен  (разрыхленность, кровоточивость) может привести к гингивиту и стоматиту.  При  отравлениях органическими  соединениями   ртуть   (диэтилмеркурфосфатом,   диэтилртутью, этилмеркурхлоридом)   преобладают    признаки    одновременного    поражения центральной  нервной  (энцефало-полиневрит)  и сердечно-сосудистой  систем, желудка, печени, почек.

 

6.  Физико-химические особенности ртути, определяющие специфику ртутного загрязнения.

Высокая опасность загрязнения  помещений и территорий ртутью, а  также сложность проблемы демеркуризации во многом обусловливается ее своеобразными физико-химическими свойствами. Как известно, в обычных условиях ртуть представляет собой серебристо-белый тяжелый жидкий металл. Ртуть испаряется при комнатной температуре с довольно высокой скоростью, которая с ростом температуры увеличивается. Это приводит к созданию опасной для живых организмов атмосферы. Пары ртути не имеют ни вкуса, ни запаха; их наличие в воздухе обнаруживается только с помощь специальной аппаратуры. Пары ртути тяжелее воздуха в 7 раз. Однако следует учитывать, что пары ртути не накапливаются в нижних зонах помещений, а распространяются равномерно. Ртуть легко сорбируется из воздуха отделочными и декоративными материалами: тканями, ковровыми и деревянными изделиями и др., откуда она может снова при изменении условий (механическое воздействие, повышение температуры и т.д.) попадать в помещение за счет процесса десорбции. В воздухе ртуть способна находиться не только в форме ее паров, но и в виде летучих органических соединений, а также в составе атмосферной пыли и аэрозолей твердых частиц. Ртуть в высоких концентрациях присутствует в пылевых выбросах различных промышленных предприятий.  
 
Ртуть способна испаряться через слои воды и других жидкостей. В этом контексте представляются неубедительными рекомендации по хранению ртути под слоем воды. Относительно легко ртуть проникает сквозь многие строительные материалы (различные бетоны и растворы, кирпич, строительные плитки, линолеум, мастики, лакокрасочные покрытия и др.). Так, обследование ряда производственных предприятий, в которых длительное время осуществлялись работы со ртутью, а затем «ртутное» производство было прекращено без выполнения мероприятий по очистке помещений от ртути, показало, что содержание ртути в материале стен и пола соответствует количеству ртути в рудах; стены здания поражены ртутью на всю толщину.Тот факт, что ртуть обладает малой вязкостью и высоким поверхностным натяжением, приводит к следующему. Во-первых, при падении или надавливании она распадается на мелкие шарики, что способствует значительному увеличению площади ее испарения. Во-вторых, высокая подвижность этих частиц затрудняет локализацию ртутного пролива и проведение демеркуризации. Металлическая ртуть способна растворяться в органических растворителях, а также в воде, особенно при отсутствии свободного кислорода. Минимальная растворимость наблюдается при рН = 8, с увеличением кислотности или щелочности воды она увеличивается. Ртуть, представляющая собой в свободном состоянии жидкий металл, обладает свойством растворять многие металлы, в том числе благородные, с образованием амальгам. Ртуть весьма агрессивна по отношению к различным конструкционным материалам, ее воздействие может вызывать межкристаллитную коррозию (ртуть является катодом по отношению к большинству металлов), жидкометаллическое охрупчивание что приводит к разрушению производственных объектов и транспортных средств.  
 
Из химических свойств ртути следует отметить высокий потенциал ионизации, т.е. для преобразования паров металлической ртути в соли и другие соединения необходимо использование сильных окислителей или комплексообразователей; это обусловливает сложность процесса химической демеркуризации. На воздухе ртуть при комнатной температуре не окисляется. В соляной и разбавленной серной кислотах и щелочах ртуть не растворяется. Но она легко растворяется в азотной кислоте и царской водке, а при нагревании – в концентрированной серной кислоте. Ртуть образует одно- двухвалентные соединения. Первые из них плохо растворяются в воде; соединения двухвалентной ртути, наоборот, отличаются высокой растворимостью (исключение составляет сернистая ртуть). Соединения ртути, в большинстве своем, непрочны и разлагаются под влиянием температуры, а некоторые даже под действием света. Ртуть образует многочисленные комплексные соединения как с органическими молекулами, так и с неорганическими ионами. Свойства соединений ртути – способность растворяться в воде и других средах, устойчивость к термическому воздействию - имеют важное значение при выборе средств химической демеркуризации и определении технологии очистки объектов от ртути.