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