способ утилизации иприта

Формула изобретения

1. Способ утилизации иприта обработкой его водным раствором щелочи в среде растворителя при перемешивании путем вибрации, отличающийся тем, что обработку проводят в среде гидрофильного растворителя путем ультразвукового воздействия при частоте 22 кГц в течение не более 30 мин, при мольном соотношении компонентов щелочь : иприт : вода = 1 : 0,5 : (1,6-3).

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве гидрофильного растворителя используют диметилсульфоксид или гексаметилтриамидофосфат.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к химии сероорганических соединений, а именно к разработке способа утилизации бис(2-хлорэтил) сульфида - иприта.

Дезактивация иприта затрудняется его практической нерастворимостью в растворителе, в котором он является потенциально наиболее реакционноспособным - в воде.

В известных методах детоксикации иприта, протекающих в водных средах, предусматривается окисление [RU 2034833 (1-3) C 07 C 317/04. Заявл. 09.03.93. Опубл. 10.05.95. Бюл. N 13. Пат. 20339039. МКИ6 C 07 C 319/20. Заявл. 3.08.93. Опубл. 09.07.95. Бюл. N 19. РЖхим., 6 H 53П (1996).] или дегидрохлорирование [Поконова Ю.В. "Галоидсульфиды", г.Ленинград, 1977 г., с. 148-149] . Интенсификация процессов достигается использованием растворителей [Bales S.H., Nickelson S.A., J.Chem.Soc., 1922, p.2137-2139. Щербакова Л. Ф., Шантроха А.В., Гормай В.В. и др. В сб. Экологические проблемы уничтожения химического оружия. Тез. докл. научи.-конф. (10-11 июня 1993 г.). Вольск 1993, с. 13-14], применением межфазного катализа или микроэмульсионного метода [Menger F.M., Elrington A.R., J.Am.Chem., Soc., 1990, v.112, N22, p.8201-8203]. Однако каждый из этих приемов обладает своими недостатками, которые не позволяют их рассматривать в плане разработки высокоэффективных технологий дезактивации.

Прототипом изобретения является метод детоксикации иприта путем обработки его водным раствором щелочи в среде гидрофобного растворителя с участием катализаторов межфазного переноса [Щербакова Л.Ф., Шантроха А.В., Гормай В. В. и др. В сб. Экологические проблемы уничтожения химического оружия. Тез. докл. научн.-конф. (10-11 июня 1993 г.). Вольск, 1993, с. 13-14]. Процесс проводят при 40-60^oС при перемешивании посредством вибрации. Указывается, что детоксикация в зависимости от соотношения щелочь: вода: катализатор, заканчивается через 5-30 минут.

Недостатком прототипа является то, что при указываемой авторами высокой степени конверсии иприта (99,999%) основным продуктом реакции (46%) является - 2-хлорэтилвинилсульфид - продукт полупревращения иприта, а также необходимость использования катализатора межфазного переноса.

Цель изобретения - разработка высокоэффективной технологии переработки иприта в безопасные продукты.

Цель достигается обработкой иприта водным раствором щелочи (KOH или NaOH) в среде гидрофильного растворителя - диметилсульфоксида (ДМСО) или гексаметилтриамидофосфата (ГМФТА) - в условиях ультразвукового воздействия (частота 22 кГц) при мольном соотношении компонентов щелочь: иприт: вода = 1: 0,5: (1,6-3) в течение не более 30 минут в зависимости от типа щелочи и растворителя.

Нижний предел по количеству воды в системе определяется достаточностью для растворения в ней щелочи, используемой в реакции для облегчения условий взаимодействия щелочь : иприт. При наличии более трех молей воды существенно снижается скорость реакции. В приведенных условиях обработки конверсия иприта достигает 99,999%, а органическим продуктом реакции является дивинилсульфид, что установлено масс- спектрометрическим анализом органической части, полученной по окончании реакции после отделения выделившего осадка KCl. Полученные данные свидетельствуют, что взаимодействие протекает в направлении дегидрохлорировании иприта:

2MOH + [ClCH₂CH₂]₂S = CH₂=CH]₂S + 2MCl | + 2H₂O,

где M=K, Na.

Предложенный способ дезактивации иприта обладает следующими достоинствами:

- обеспечивает максимально высокую и отвечающую современным требованиям детоксикации степень конверсии иприта,

- отличается высокой скоростью дезактивации и избирательностью процесса,

- исключается нагревание и перемешивание извне, так как данные факторы обеспечиваются самим озвучиванием реакционной смеси,

- данным методом достигается нужный эффект относительно небольшим (3-4 кратный объем) количеством реагентов,

- предполагается использование крупнотоннажно производимого сырья.

ПРИМЕР 1. В колбу, снабженную обратным холодильником и зонтичным ультразвуковым излучателем, помещали растворы 0,36 г (1,2 кратный избыток от расчетного) KOH в 0,29 г H₂O и 0,4253 г иприта в 1,2 мл ДМСО (мольное соотношение компонентов - KOH: иприт: H₂O = 1:0,5:3). Реакционную смесь подвергали озвучиванию в течение двух минут, после чего отделяли выпавший солевой осадок, который промывали ДМСО и полученную органическую часть анализировали методом масс-спектрометрии (прибор MAT-212 фирмы "Finnigan").

ПРИМЕР 2. Аналогично примеру 1 обрабатывали в течение 10 минут смесь, содержащую 0,36 г NaOH в 0,27 г воды и 0,5964 г иприта в 1,9 мл ДМСО (мольные соотношения компонентов - NaOH: иприт: H₂О =1:0,5:2). Органическую часть анализировали методом масс-спектрометрии.

ПРИМЕР 3. Аналогично примеру 1 обрабатывали в течение 20 минут смесь 0,36 г KOH в 0,155 г H₂O и 0,4253 г иприта в 2 мл ГМФТА (мольные соотношения компонентов - KOH: иприт: вода = 1:0,5:1,6). Органическую часть анализировали методом - масс-спектрометрии.

ПРИМЕР 4. Аналогично примеру 1 обрабатывали в течение 30 минут смесь 0,36 г NaOH в 0,27 г H₂O и 0,5964 г иприта в 2 мл ГМФТА (мольное соотношение компонентов - NaOH: иприт: H₂O = 1: 0,5:2). Полученную органическую смесь анализировали методом масс-спектрометрии.

Строение продуктов реакции установлено методом масс- спектрометрии. В органической части обнаружены интенсивные пики ионов m/z 86 и 78, что относится к молекулярным ионам (М⁺) молекул дивинилсульфида (CH₂=CH)₂S и диметилсульфоксида (CH₃)₂SO соответственно.

Для количественной оценки остаточного содержания иприта в органической части был использован стандартный р-р иприта в диметилсульфоксиде (110^-5 г/мл); в качестве аналитического пика использовался пик с m/z -158 иона (М⁺) молекулы иприта (CICH₂CH₂)₂S. По результатам анализа конверсия иприта в исследуемой реакции составляет 99,999%.