О.А. Федяева
Промышленная экология
Конспект лекций. – Омск: Изд-во ОмГТУ, 2007. — 145 c.

Глава 5. Экологическая характеристика производств

5.10. Производство каустической соды и ацетальдегида

Каустическая сода NaОН используется для синтеза многих неорганических и органических соединений и материалов (различные соли, искусственные волокна, бумага и др.). Соду получают в основном электролизом раствора поваренной соли в электролизерах с ртутным катодом или диафрагмой. Этим методом в мире производят 15 млн. т каустической соды. Недостаток этого метода заключается в образовании сильно токсических отходов, содержащих ртуть, что опасно для людей, и способствует загрязнению окружающей среды. Этому не могут препятствовать даже современные методы очистки, улавливания и повторного использования. При электролизе, кроме паров ртутьсодержащих соединений, в воздух выделяется и значительное количество хлора, который получают для технических целей. Соединения ртути, переходящие в раствор, могут поступать со сточными водами в водоемы и отравлять их. К тому же при разложении амальгамы в полученном растворе едкого натра образуется определенное количество хлорида ртути. Он может загрязнять другую продукцию, при изготовлении которой применяется едкий натр. Большие потери ртути возможны также при чистке электролизеров и в случае различных неполадок в технологическом процессе.

По данным А.П. Цыганкова, если даже при производстве каустической соды на каждую тонну готового продукта теряется 10 г ртути, то количество потерь составит 30 тонн в год. Установка мощностью 100 т. хлора в сутки соответственно может дать 10 т. потерь.

Таким образом, опасность отрицательного влияния этих веществ на окружающую среду весьма велика, что и подтверждают результаты многих исследований. При этом учитывается, что ПДК для соединений ртути в атмосфере составляет 0,01 г/м³, а этилртути (при производстве ацетальдегида) в воде — 0,005 г/м³.

Соединения ртути используют при получении ацетальдегида по реакции Кучерова. Гидратацию ацетилена ведут в присутствии сульфата ртути (II) которая образуется непосредственно в гидрататоре при взаимодействии металлической ртути с сульфатом железа (III). Кроме указанных выше загрязнений, в этом процессе в качестве отходов образуются органические соединения ртути, которые очень опасны, так как являются протоплазменными ядами. При производстве, например, 100 тыс. т. ацетальдегида в окружающую среду может поступать до 15 т. ртути.

Сложность ликвидации паров ртути заключается в том, что при охлаждении она конденсируется в виде тонкодисперсных капелек, которые потоком воздуха могут уноситься на большие расстояния. Пары ртути могут поглощаться стенами помещений, а потом испаряться снова и загрязнять атмосферу производственных помещений, создавая опасность хронического заражения работающих, поскольку ртуть может накопляться в организме людей и отрицательно действовать на процессы жизнедеятельности.

Наиболее эффективной является мокрая очистка ртутьсодержащих газов с помощью растворов перманганата калия, но для этого следует вводить дополнительные технологические стадии выделения и регенерации ртути. Предотвратить уносы воздухом тонкодисперсных капелек ртути можно также с помощью сложных конденсаторов, в которых используются дорогостоящие компрессоры. Почти в 30-35 раз уменьшает потери ртути в указанных производствах использование молекулярных сит, в особенности серебросодержащих цеолитов типа Х.

Несмотря на определенные технологические успехи, обезвреживание и регенерация ртути на современном уровне развития науки и техники представляют собой очень сложную и серьезную задачу.

Пока недостатки ртутного и диафрагменного методов получения каустической соды могут быть устранены другим методом электролиза, в котором применяются ионообменные мембраны, обладающие способностью пропускать в катодное пространство только ионы натрия. В таком случае образуется щелочь высокой степени чистоты и концентрации. Смолы, используемые для изготовления таких мембран, должны быть стойкими к действию агрессивных продуктов, образующихся во время электролиза. Для этих целей предложены мембраны из катионообменного фторопласта — сополимера тетрафторэтилена и перфторалкилвинилового эфира с введёнными сульфогруппами. Такие мембраны могут быть изготовлены из синтетических смол, поры которых заполнены гидрооксидами титана, циркония и других металлов.

Загрязнение ртутью и её производными в производстве ацетальдегида можно предотвратить, заменив катализаторы. Так, вместо сульфата ртути используются оксиды кадмия и фосфора, а процесс гидратации ацетилена проводится над ними в паровой фазе. Тогда отходами являются только отработанные катализаторы, но они должны быть специально обработаны, поскольку соединения кадмия также опасны для человека и окружающей среды. По сравнению с существующим, этот способ получения ацетальдегида менее рентабелен.

Поэтому, учитывая высокую стоимость очистки сточных вод и газов от загрязнений ртутью и кадмием, целесообразно внести в будущем изменения в технологию этих производств с тем, чтобы полностью исключить токсические химические вещества. Это будет способствовать улучшению здоровья людей и оздоровлению окружающей среды в целом.