УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДИКИ ПРОБООТБОРА МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ РТУТИ С ЗАГРЯЗНЕННЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ И ЛЮМИНОФОРОВ ЛАМП

Новоселова Елена Александровна

аспирант СПбГТИ(ТУ), г. Санкт-Петербург

Е-mail: novoselova-1989@mail.ru

Колесников Сергей Васильевич

канд. техн. наук, доцент СПбГТИ(ТУ), г. Санкт-Петербург

Е-mail: ksvspbpi159@yandex.ru

Ртутьсодержащие отходы по степени токсичности относятся к I классу опасности. Постоянное присутствие и высокое содержание ртути в городской среде и в различных видах отходов в существенной мере связаны с использованием и периодическим выходом из строя разнообразных ртутьсодержащих изделий (люминесцентные и ртутные лампы, термометры, гальванические элементы, манометры, различные приборы и т. д.) [3, с. 320].

Процесс определения загрязненности поверхностей является достаточно сложным и до конца не решенным. Специальных средств пробоотбора для ртутных загрязнений поверхностей не существует. По этой причине для определения загрязнения поверхностей был применен модифицированный метод Полежаева. Метод Полежаева был разработан для определения ртути в воздушной среде. Он основан на поглощении ртути раствором йода в йодиде калия по реакциям:

Hg +J₂→HgJ₂;                                                                                                   (1)

2HgJ₂+2KJ→K₂[HgJ₂];                                                                                              (2)

и колориметрическом определении тетрайодидмеркурат аниона [HgJ₄]^2- по интенсивности красно-розовой осадки комплексной соли тетрайодидмеркурата меди (I) в уравнении реакции [2, с. 330]:

K₂[HgJ₄] + 10KJ + 6CuSO₄ ® Cu₂[HgJ₄ ]↓ + 4CuJ↓ + 6K₂SO₄+ 3 J₂ ;            (3)

Интенсивность красно-розовой окраски комплекса Сu₂[HgJ₄] сравнивают со стандартной колориметрической шкалой, которая представляет собой ряд центрифужных пробирок, содержащих ртуть в пробе от 0 мкг до 10 мкг. По контрасту стандартной шкалы определяется количество ртути, содержащейся в измеряемой пробе.

Ртуть, имеющаяся на поверхности или оставшаяся после демеркуризации, собирается ватным тампоном, смоченным поглотительным раствором. После обработки на поверхности остается поглотительный раствор, в котором присутствует связанная ртуть. Сбор оставшейся части поглотительного раствора осуществляется вторым сухим ватным тампоном массой около 30 мг. После сбора поглотительного раствора тампон помещается в ту же пробирку. Оба тампона тщательно перетираются стеклянной палочкой в поглотительном растворе, затем отжимаются на боковой поверхности пробирки и вынимаются. В пробирку добавляется реактивный раствор. Окраску полученной взвеси сравнивают со стандартной шкалой. Для проверки правильности пробоотбора предложена методика искусственного загрязнения  поверхностей ртутью с последующим контролем эффективности ее сбора с поверхности [1].

Метод Полежаева был использован для определения ртути в люминофорах различных люминесцентных ламп. Люминесцентная лампа представляет собой стеклянную трубку с нанесённым на внутреннюю поверхность слоем люминофора (смесью люминесцентных порошков) с электродами, наполненная инертным газом и парами ртути (среднее содержание ртути в одной лампе 4-6 мг). Сущность модификации метода Полежаева для анализа люминофора заключается в следующем. Навеска люминофора заливалась 1 мл поглотительного раствора, перетиралась стеклянной палочкой в течение 1-2 минут, центрифугировалась при скорости 5000 об\мин в течение 3 минут (люминофор слеживается и не взмучивается), сливали поглотительный раствор и анализировали ртуть по обычной схеме.

Для исследования возможности применения к определению загрязненности ртутью люминофора ламп методом Полежаева были использованы малая люминесцентная лампа типа ЛД (белого света) длиной L=60 см и диаметром d=6 см, длинная люминесцентная лампа ЛД, зигзагообразная лампа Е27 и U-образная лампа марки Philips PL-S 2P. Для анализа использовались стекло кусковое различной площади, и измельченное, люминофор, взятый с поверхности стекла, вольфрамовая пружина (нить). Результаты представлены ниже (табл. 1):

Таблица 1. Результаты определения загрязненности ртутью люминофора.

·     Использование метода Полежаева для анализа загрязненности ртутью люминофора возможно и никаких отклонений при анализе белого люминофора не возникает;

·     Почерневший в результате эксплуатации люминофор (фото 1) искажает ход реакции Полежаева с образованием продуктов отличных по цвету;   

Фото 1. Потемнение люминофора при долгой эксплуатации лампы

·     В вольфрамовой пружине обнаружена ртуть в количестве 0,1-0,2 мкг;

·     На внутренней поверхности стекла ртуть обнаруживается в количестве – 0,15-0,2 мкг\см²;

·     Измельченное стекло было проанализировано на содержание ртути. Пробы заливались поглотительным раствором, центрифугировались. Затем поглотительный раствор сливали в другую пробирку и анализировали на содержание ртути. В итоге ртуть, хотя и в небольшом количестве (примерно 0,3-0,4 мкг), была обнаружена во всех трех пробах, что свидетельствует о проникании ртути во внутреннюю структуру стекла. Таким образом, проникновение ртути в структуру стекла в лампах различно:

·        ЛД: 0,4-0,533 мкг\г стекла;

·        Е27: 0,294-0,392 мкг\г стекла;

·        Philips: 0,526-0,702 мкг\г стекла.

·     Люминофор, отмытый до отрицательной реакции на ртуть, и нагретый до 600-700 ^оС – с целью возможной десорбции паров ртути из кристаллической структуры люминофора - оказался чистым.

По результатам исследований можно сделать следующие выводы по обнаружению ртути в разбитой люминесцентной лампе:

1)  во всех частях лампы (стекле, люминофоре, вольфрамовой пружине) содержится ртуть;

2)  ртуть откладывается не только на поверхности стекла, но также проникает в его внутреннее пространство;

3)  ртуть распределена по внутренней поверхности лампы неравномерно, в отдельных случаях в люминофоре образуются микрокапли ртути;

4)  при увеличении времени контакта образца с поглотительным раствором изменения количества обнаруженной ртути не происходит;

5)  для обнаружения ртути в люминофоре необходимо проводить анализ как минимум 3 раза;

6)  в случае попадания в образец анализа капельной формы ртути, количество обработок сильно увеличивается;

7)  в люминофоре после удаления ртуть не была обнаружена даже при нагреве до 600-700^оС;

8)  для лучшего извлечения ртути и уменьшения числа обработок анализ следует проводить при нагревании поглотительного раствора до температуры 80-85 ºС.

Список литературы:

1.           Патент 2229109 Российская Федерация МПК G 01 N1/28 Способ отбора и обработки проб для определения загрязненности поверхности металлической ртутью и ее соединениями; опубл. 2004.

2.           Перегуд Е. А. Химический анализ воздуха промышленных предприятий. -Л.: Химия, 1973. – 330 с.

3.           Пугачевич П. П. Работа со ртутью в лабораторных условиях. - М.: Химия, 1972. – 320 с.