Утилизация кислот и щелочей: как правильно утилизировать

Утилизация разных видов кислот

Химические свойства разных видов кислот отличаются в зависимости от входящих в их состав элементов. Но существует ряд общих свойств этих химических соединений, позволяющих разработать общие правила нейтрализации опасных веществ. Общая методика нейтрализации отходов кислотных материалов на производстве и в лабораториях выглядит так:

• осмотр помещений для хранения кислот;
• очистка и обработка помещений специальными материалами;
• подготовка и маркировка контейнеров и сосудов для сбора кислотных отходов;
• вывоз остатков кислот к месту утилизации;
• выбор способа обезвреживания;
• нейтрализация;
• размещение получившихся в результате реакций нейтрализации веществ.

Учитывая разные химические свойства кислот, категорически запрещается смешивать разные виды реактивов. При перевозке используется только специальный транспорт с соответствующей маркировкой по ДОПОГ и предусмотренная Правилами перевозки опасных грузов тара.

Для переработки кислот используется два метода — регенерация и ощелачивание. Первый способ относится к технологии переработки вторичного сырья, второй — к полной нейтрализации кислоты. В результате нейтрализации концентрация опасных компонентов в кислоте снижается до такого уровня, что получившуюся жидкость можно сливать в канализационную систему. При образовании твердого нерастворимого остатка производится сепарация жидкой и твердой фаз с последующим их размещением в безопасных для людей и природной среды местах.

Утилизация серной кислоты

При обычных условиях, концентрированная серная кислота – это тяжелая маслянистая жидкость без цвета и запаха. Это сильная двухосная кислота, отвечающая высшей степени окисления серы (+6).

Одна из наиболее распространенная в промышленности кислота — серная. Используется в машиностроении, нефтехимии, металлургии, производстве фосфорных удобрений. Популярность объясняется невысокой ценой, химической активностью, низким уровнем воздействия на черные металлы. Около 10% кислоты, использующейся в производственных процессах, попадает в отходы. Это огромное количество, достигающее только в Росии 2 миллионов тонн. Задачи по переработке серной кислоты чрезвычайно актуальны.

В зависимости от вступающих в реакцию веществ, серная кислота проявляет как восстановительные, так и окислительные свойства. С разной степенью интенсивности серная кислота взаимодействует со всеми элементами группы металлов, исключая платину и золото. Характерная особенность — способность к поглощению влаги из окружающей среды. Пары кислоты очень едкие, способные обжечь дыхательные пути и кожу, также опасна и жидкая фаза. Предельно допустимая концентрация паров в помещении установлена в 1,0 мг/м³, при достижении содержания пара в воздухе 180 мг/ м³ возникает смертельная угроза для человека.

Экологическая опасность серной кислоты состоит в том, что природным путем вещество не разлагается. При испарении смешивается с водой и выпадает в виде дождя повышенной кислотности, угрожающего растениям, животным и человеку. Применяется серная кислота при производстве и добыче:

• циркония и осмия;
• свинцовых батарей;
• удобрений разных видов;
• текстиля;
• красителей;
• взрывчатых веществ;
• солей и кислот;
• технических масел и топлива.

Отработанная кислота может включать ряд опасных веществ — гудронов, тяжелых металлов, токсинов. Всего в отходах насчитывают до 100 химических соединений разных классов опасности.

В промышленности применяют три способа утилизации серной кислоты — нейтрализацию, регенерацию, использование отработанной кислоты в других производственных процессах. Первые два вида широко распространены, последний используется редко из-за повышенной опасности химического заражения и отравления.

Регенерация производится методами обработки пероксидом водорода, или огневая обработка. При нагревании кислоты до температуры 950 – 1200 оС полностью испаряется вода и образуется сернистый газ. После очищения от пыли и других примесей, газ подается в реакторы для получения чистой серной кислоты.

При невозможности регенерации, кислотные остатки сжигают в специальных вертикальных и горизонтальных печах, или плазмотронах. Здесь кислота разлагается на ионы, электроны и радикальные группы, безопасные для окружающей среды. Также для нейтрализации серной кислоты используют гидроксид кальция. Получившееся в результате реакции вещество не нашло применения в промышленности и подлежит захоронению на специальных полигонах.

Переработка соляной кислоты

Соляная кислота – это водный раствор хлористого водорода с концентрацией около 38%. Обладает специфическими химическими свойствами и повышенной склонностью к парообразованию, в результате над открытыми емкостями с соляной кислотой появляется легкая дымка. Чистая кислота бесцветная, но наличие примесей разных металлов может придавать веществу определенный оттенок.

Кислота реагирует со многими металлами. Исключение составляют вольфрам, золото, свинец, платина и серебро. Основные направления применения очистка поверхностей металлов перед пайкой, травление, металлургия.

Опасность заключается в способности вызывать раздражение слизистых оболочек тела и кожи, разрушении зубной эмали, расстройстве деятельности органов пищеварения. Утилизация соляной кислоты производится методом нейтрализации. С этой целью используют такие реактивы:

• пятипроцентный раствор каустической соды;
• обычную пищевую соду (5%);
• гашеную известь;
• едкий натр (раствор 5%).

Потребность в промышленных объемах соляной кислоты определяет актуальность ее переработки и очищения, более предпочтительных методов, чем нейтрализация. Отходы используют для получения:

• хлоридов металлов;
• чистого хлора;
• гидрохлоридов;
• хлорсодержащих чистящих средств.
• Использование соляной кислоты в качестве вторичного сырья приносит значительный экономический эффект.

Утилизация азотной кислоты

Азотная кислота – бесцветная, дымящая на воздухе жидкость. Температура плавления -41,59 °C, кипения +82,6 °C с частичным разложением.

Использующаяся в различных производственных процессах азотная кислота опасна как в жидком, так и в парообразном виде. В зависимости от концентрации, уровень опасности может отличаться. Но в любом случае отходы азотной кислоты подлежат нейтрализации и переработке. Это очень агрессивное вещество, способное вызвать ожоги на коже, отравление организма. Кислота разъедает металлы, может вызвать появление открытого пламени и взрыв.

Для нейтрализации азотной кислоты отходы разбавляют водой до низкой концентрации и вводят в реакцию с нитратом кальция или калия. Образовавшийся в результате йод извлекают из раствора, а оставшиеся вещества размещают на полигонах. Для нормального протекания процесса необходимо специальное оборудование — реактор, обеспечивающий требуемую температуру и концентрацию реагентов.

Переработка азотной кислоты возможна исключительно в промышленных условиях. При утилизации азотной кислоты выделяется большое количество тепловой энергии, поэтому переработка производится небольшими порциями с точным дозированием реагентов.

Переработка молочной кислоты

Молочная кислота – Слабая химическая органическая кислота, относится к классу предельных карбоновых кислот. Химическая формула C3H4O3.

Молочная кислота принимает активное участие в жизнедеятельности организма. Но в высокой концентрации вещество способно вызвать ожоги кожи, слизистых оболочек. Особенно опасна молочная кислота для глаз. В большинстве случаев молочная кислота используется в пищевой промышленности. При образовании отходов и остатков, вещество подвергается регенерации и рециклингу и отправляется дальше для участия в технологических процессах. На этапе рециклинга кислота очищается от примесей, повышается концентрация при помощи кислотосвязующих реагентов, выделяется практически химически чистое соединение.

Утилизация уксусной кислоты

Уксусная кислота – слабая органическая кислота. При стандартных условиях – односоставная карбоновая кислота, бесцветная с кислым вкусом.

Вещество с химической формулой C2H4O2 широко известно под названием уксусной кислоты, или просто уксуса. Основной способ получения — синтезирование из этанола и углеводов. В природе получить уксус можно сбраживая винные спирты. В разбавленном виде уксусная кислота используется в пищевой промышленности как консервант и вкусовая добавка. В концентрированном виде является ценным промышленным материалом для косметологии, медицины, фармацевтики, получения ряда синтетических веществ.

Опасность уксусной кислоты заключается в резком запахе и способности вызывать ожоги слизистых оболочек, пищевода, легких и кожи. Отходы чистой кислоты и содержащие ее растворы необходимо утилизировать. Если невозможно использовать рециклинг методом ректификации в специальных колоннах, то отходы сжигают в печах с открытым пламенем при температуре более 5000 оС. Получившиеся после сжигания вещества полностью безопасны для окружающей среды.

Утилизация ортофосфорной кислоты

Ортофосфорная кислота – химическая неорганическая кислота, отвечающая высшей степени окисления фосфора (+5). Представляет собой твердые и бесцветные гигроскопичные кристаллы. Обычно такой кислотой называют 85% водный раствор.

Еще один представитель группы ценных промышленных кислот — ортофосфорная. Используется в качестве флюса при пайке и сварке металлов, для очищения поверхностей при покраске и гальваническом покрытии, производстве фреона, минеральных удобрений, пищевой промышленности. Кислота и ее отходы достаточно агрессивные и химически активные, чтобы упускать из виду проблему их переработки.

Нейтрализация ортофосфорной кислоты в промышленных условиях проводится путем обработки щелочами. В результате получают соли, пригодные для использования в качестве удобрений. Фосфаты — ценные химические соединения, значительно повышающие урожайность. Также фосфаты используют в качестве поверхностно активных веществ в стиральных порошках, бытовых и промышленных детергентах.

Утилизация аккумуляторной кислоты

Аккумуляторную кислоту нельзя считать чистым химическим веществом. Это смесь серной кислоты с активирующими веществами.

В слитом из отработанных аккумуляторов электролите содержаться частицы свинца, кадмия и других опасных для экологии элементов. Переработка аккумуляторной кислоты в промышленных масштабах производится путем нейтрализации и регенерации.

В результате нейтрализации получают твердые вещества, безопасные для окружающей среды. Их невозможно использовать повторно, а только захоронить на полигонах. В качестве реагентов для нейтрализации используют:

• кальцинированную соду;
• каустическую соду;
• гашеную известь;
• гидроксид кальция.

Процессы с участием разных веществ происходят при различной температуре, что требует создания определенных условий для переработки отходов. Контроль над процессом нейтрализации производится методом определения водородного показателя. Процесс регенерации дороже и сложнее, но позволяет получить чистую серную кислоту, которую можно опять использовать в качестве электролита, или для других производственных нужд. Нейтрализация и восстановление электролита производится только в условиях промышленных предприятий в специально оборудованных цехах.

Утилизация плавиковой кислоты

Плавиковая кислота – водный раствор фтороводорода, выпускается в виде 40%, 50% и 72% раствора. Очень токсична.

Отходы плавиковой кислоты HF, использующейся в нефтехимии и производстве полупроводников, нейтрализуют посредством специальных реагентов, или сжигают при высокой температуре. Это фтороводородная кислота, которую можно использовать для получения фтора, после очистки и цикла последовательных реакций. При утилизации необходимо соблюдать осторожность — фториды и сама кислота очень токсичны. Утилизация проводится только на специальных предприятиях, располагающих лицензиями и разрешениями на этот вид работ.

Технологии утилизации щелочей

Переработка щелочей несколько отличается от утилизации кислот. В основном используется метод нейтрализации посредством реакций с кислотами. В результате процесса образуются соли, которые, в своем большинстве. Становятся ценным промежуточным сырьем для получения минеральных удобрений, целлюлозы, бумаги, синтеза органических и неорганических соединений. Полное уничтожение щелочей используется редко. Из отработанных материалов можно восстановить ряд щелочей в чистом виде, например, едкий натр или калий. Процессы регенерации обходятся дороже, чем нейтрализация, но позволяют получить относительно недорогое вторичное химическое сырье высокой степени очистки.

Нейтрализация кислот в домашних условиях

В быту кислоты используются в небольших количествах, поэтому утилизировать их проще, чем в промышленных масштабах. Для нейтрализации кислот используют щелочи, соду. Перед началом нейтрализации все виды кислот необходимо разбавить водой до самой низкой концентрации, при которой возможна реакция. Полученные растворы и смывы можно без опасения сливать в канализацию, они практически безопасны. При работе в домашних условиях, все действия нужно проводить в проветриваемом помещении, пользуясь средствами защиты — очками и перчатками, респираторами и спецодеждой.