Моделирование образования реакционных масс при детоксикации отравляющих веществ

ВЕСТНИК УДМУРТСКОГО УНИВЕРСИТЕТА
63

ФИЗИКА. ХИМИЯ
2011. Вып. 1

Физическая химия

УДК 623.459.4

А.А. Абрамова, Д.С. Шуклин

МОДЕЛИРОВАНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ РЕАКЦИОННЫХ МАСС ПРИ ДЕТОКСИКАЦИИ 
ОТРАВЛЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ

Представлены структура и принцип работы программы для расчета процесса утилизации люизита.

Ключевые слова: отравляющие вещества, программный комплекс, моделирование.

Прогнозирование количества и состава реакционных масс (РМ) в процессе детоксикации от
равляющих веществ (ОВ) является важным этапом как при определении проектных параметров объекта уничтожения химического оружия (УХО), так и при текущем контроле производственного процесса, для оптимизации процесса переработки РМ. Состав РМ изменяется при вариации соотношения
или концентрации компонентов, типов протекающих химических реакций, фракционного состава 
технических ОВ, полноты реакции, введении технологической воды и др. Учет всех факторов достаточно трудоемок и требует применения средств математического моделирования. 

Основным подходом к решению подобных задач является термодинамический расчет равно
весного состава образующихся продуктов на основе информации об энтальпии и теплоте образования 
стандартных элементов как начальных ОВ и применяемых реактивов, так и конечных, то есть реакционных масс. Создание программы термодинамического расчета требует значительных затрат времени, что для случая детоксикации ОВ не всегда возможно, так как многие образующиеся вещества 
отсутствуют в общедоступных базах данных.

Однако для относительно узкой задачи – определения количества и состава РМ при решении 

практических задач детоксикации ОВ – возможно использование более простых моделей, созданных 
на основе баз данных по условиям протекания и вариантам химических реакций в процессе детоксикации технических ОВ, определения диапазона варьируемых факторов и применения законов сохранения. Предлагается вариант такой модели для случая образования РМ при детоксикации технического люизита и программный комплекс для его реализации (рис. 1).

Химизм реакции щелочного гидролиза люизита изучен достаточно полно. Поскольку техниче
ский люизит представляет собой смесь веществ (α-люизита и примесей β-люизита, трихлорида 
мышьяка AsCl3 и смол [3]), то воздействию щелочи подвергается каждый из компонентов смеси.

Транс-изомер α-люизита с водными растворами сильных щелочей, например NaOH, разлагается 

уже при комнатной температуре (20оС) с образованием ацетилена и арсенита натрия согласно (1) [1]:

ClCH=CH-AsCl2+6NaOH→HC≡CH+Na3AsO3+3NaCl+3H2O.
(1)

Цис-изомер α-люизита в этих условиях превращается в винилхлорид и арсенит натрия [2]:

ClCH=CH-AsCl2+5NaOH→ClHC≡CH2+Na3AsO3+2NaCl+2H2O.
(2)

При повышении температуры реакция данного изомера со щелочью ведет к тем же продуктам, 

которые образуются в случае транс-изомера [1].

β-люизит под воздействием сильных щелочей при 40оС распадается также с выделением ацети
лена и арсенита натрия [3]:

(ClCH=CH)2AsCl+6NaOH→2HC≡CH+Na3AsO3+3NaCl+3H2O.
(3)

Присутствующие в техническом люизите хлорвиниларсинооксид и трихлорид мышьяка взаи
модействуют с едким натром, давая ацетилен и арсенит натрия в соответствии с (4) и (5) [3]:

ClCH=CH-As=О + 4NaOH→ HC≡CH+Na3AsO3+NaCl+H2O.
(4)

AsCl3+6NaOH→Na3AsO3+3NaCl+3H2O.
(5)