НОВЫЙ ВЗГЛЯД НА ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ, ПРОТЕКАЮЩИЕ ПРИ РАЗЛОЖЕНИИ РАКЕТНЫХ ТОПЛИВ

УДК 504

Козлов И.А.

ведущий научный сотрудник ВНИИ ГОЧС (ФЦ)

Москва, РФ

НОВЫЙ ВЗГЛЯД НА ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ, ПРОТЕКАЮЩИЕ ПРИ РАЗЛОЖЕНИИ РАКЕТНЫХ ТОПЛИВ

Аннотация

Экологическая безопасность ракетных пусков, испытаний и отработки двигательных установок летательных аппаратов в основном определяется применяемыми компонентами ракетного топлива (КРТ). Многие КРТ отличаются высокой химической активностью, токсичностью, взрыво- и пожароопасностью. С учетом токсичности КРТ делятся на четыре класса опасности (по мере убывания опасности): 1 класс: горючие гидразинового ряда (гидразин, НДМГ и продукт Люминал-А); 2 класс: некоторые углеводородные горючие (модификации керосина и синтетические горючие) и окислитель перекись водорода; 3 класс: окислители азотный тетроксид и АК-27И (смесь HNO3 — 69,8 %, N2O4 — 28 %, J — 0,12-0,16 %); 4 класс: углеводородное горючее РГ-1 (керосин), спирт этиловый и бензин авиационный. Отработавшие ступени ракет-носителей (РН), падая на землю, разрушаются и оставшиеся в баках гарантированные запасы стабильных компонентов топлива загрязняют и отравляют прилегающий к месту падения участок земли или водоем. Целью настоящей работы является исследование «естественного» разложения НДМГ в воде, установление закономерностей трансформации НДМГ и оценка способности НДМГ к разложению в воде без применения каких-либо химических компонентов.

Ключевые слова

Утилизация, гидразин, химия процесса, экология, ракетные топлива, безопасность в чрезвычайных ситуациях

Одной из важнейших задач, стоящих перед исследователями, является обеспечение безопасности при работе токсичными компонентами ракетного топлива [1-2]. Безопасность подразумевает не только пожаро- и взрывобезопасность. Условия работы людей и экологическая безопасность производства работ имеют не менее важное значение.

Несимметричный диметилгидразин (НДМГ) – один из наиболее распространенных компонентов ракетного топлива. Это вещество 1-ого класса опасности и его широкое применение связано с серьезными экологическими последствиями. При хранении, транспортировке и применении НДМГ неизбежно попадает в окружающую среду.

НДМГ – соединение с высокой реакционной способностью. При попадании в окружающую среду НДМГ частично либо полностью (в зависимости от количества пролитого НДМГ) трансформируется в другие, в том числе более токсичные, соединения. Проблемам безопасности при работе с этим компонентом посвящено довольно большое количество работ. В этих работах достаточно подробно исследованы процессы трансформации НДМГ в окружающей среде и методы ликвидации аварийных ситуаций. Однако следует отметить, что из-за своей высокой реакционной способности НДМГ неизбежно должен разлагаться за счет присутствия кислорода. Такое «естественное» разложение НДМГ должно быть наиболее характерно именно для грунтов, за счет присутствия в них большого набора минералов, обладающих каталитической активностью, но и в воде присутствуют растворенные соли, которые также должны обладать некоторой каталитической активностью. В ряде работ отмечается, что при незначительных загрязнениях через некоторый промежуток времени НДМГ в окружающее среде не обнаруживается. При этом не говорится о том, куда этот НДМГ девается: испаряется в атмосферу либо разлагается. В основном, упор делается на то, что НДМГ испарился в атмосферу.

Для проведения исследования использован масс-спектрометрический метод с газовым хроматографом. Такой метод анализа позволяет надежно определять состав сложных смесей. Для прекращения процессов трансформации НДМГ в водный раствор добавляли ацетон. НДМГ вступает в реакцию с ацетоном и образует диметилгидразон ацетона, который обладает гораздо меньшей реакционной способностью, чем исходный НДМГ. Для извлечения НДМГ и продуктов его трансформации из водного раствора применяли метод жидкостно-жидкостной экстракции. При проведении работ емкости, в которых находился водный раствор НДМГ, заполняли раствором так, чтобы исключить либо существенно снизить воздушную прослойку над раствором. Таким образом, возможность простого испарения НДМГ исключили.

В ходе выполнения работ выяснено, что даже в дистиллированной воде содержание НДМГ за 2 часа падает с 1 мг/л до 0,2 мг/л, за 3 суток содержание НДМГ в воде снижается до уровня 0,5 ПДК (0,0003 мг/л). Содержание продуктов трансформации НДМГ также снижается. При большей начальной загрязненности, естественно, процесс идет медленнее, однако разложение НДМГ и продуктов его трансформации идет. При изменении температуры раствора скорость разложения также меняется. Предложены примерные кинетические уравнения изменения содержания НДМГ и продуктов его трансформации со временем. Полученные результаты могут быть использованы не только для оценки экологических последствий аварийных проливов. Также полученные результаты могут быть использованы для нейтрализации промстоков, которые в настоящее время дожигают. Представляемая работа является начальной в серии работ по исследованию «естественного» разложения НДМГ в объектах окружающей среды.

Список использованной литературы:

1. I.A. Kozlov. Utilization of Hydrazine. Part 1. Chemistry Basic Processes [Теxt] // International Scientific Journal Innovation Science. 2021. № 1-2021. P.14-16.

2. I.A. Kozlov. Utilization of Hydrazine. Part 2. Modification of Hydrazine Dissolution Processes [Теxt] // International Scientific Journal Innovation Science. 2021. № 1-2021. P.16-20.

© Козлов И.А., 2021