Из чего производят ртуть?
Взгляните на этот удивительно красивый минерал, который издревле интересовал людей. До сих пор он является популярным не только для главного его предназначения (получения ртути), но я для ювелиров.
Это киноварь — сульфид ртути (II). Минерал для производства ртути. Содержит порядка 85 процентов ртути, хрупкий материал с характерно красной окраской. Киноварь с древности применялась в качестве красной краски, как источник для получения ртути и как единственное существовавшее до изобретения антибиотиков надёжное (хотя и небезопасное) средство лечения инфекционных заболеваний. Как незаменимый ярко-алый минеральный пигмент киноварь применяли уже в Древнем Египте и в ранней Византии. Повсеместно с тех пор, как и в наши дни, натуральная киноварь широко используется в канонической иконописи. Но, конечно, самое главное применение этого минерала — промышленное получение ртути.
Ртуть, безусловно, удивительный материал. Это единственный металл, способный существовать в жидком виде при нормальных условиях. Это металл, поэтому электропроводен. Но если ртуть охладить до минус 39 гр.С — она становиться твердой и ничем уже особо не отличается от других металлов. Её можно даже ковать и точить. В сети есть интересное видео с рассказом об этом замечательном веществе. Ртуть применяется в самых разных технологических процессах, а также в производстве газоразрядных ламп, в микроэлектронике и приборостроении. Ртуть чрезвычайно технологически востребованное вещество и если бы ртуть не была бы так токсична — сферы её использования были бы даже шире. Надо сказать, что сама по себе ртуть не очень опасна — куда опасней её соединения и пары. Вот они и являются источниками основной опасности.
Ртуть под контролем
Ртуть способна накапливаться в почве, воде, пищевых продуктах, в организме человека и животных. Ртуть в виде паров всегда присутствует в окружающем воздухе, но её «фоновые» концентрации не велики. Кстати, какие? Достаточно жесткие российские стандарты для этого случая регламентируют концентрацию ртути в воздухе не более 0,0003 мг/м3. Конечно, регистрировать и контролировать такие концентрации не простая задача и для этого существуют более 25 методов регистрации.
К примеру, хроматография. В этом методе осуществляется процесс разделения, в котором исследуемое соединение распределяется между подвижной фазой (жидкой или газовой) и неподвижной (твердой или жидкой). Этот метод обеспечивает получение особо ценной информации о качественном и количественном содержании неорганических и органических форм ртути. При анализе ртути в природных объектах возможно определение галогенидов метил-, этил- и фенилртути, а также фенилртути, диметил- и диэтилртути, а также некоторых других менее распространенных органических форм ртути. Минусом данного метода анализа является технически сложное лабораторное оборудование и используется метод в основном для определения содержания ртути в промышленных и природных объектах с высоким содержанием ртути, а также в почве.
Существует ряд методов, связанных с применением радиоизотопов. Не смотря на грозное название, такие методы вполне безопасны, так как используются радиоизотопы в ничтожных концентрациях. Для проведения анализа к исследуемой пробе добавляется точно известное количество определяемого компонента, меченное радиоактивным изотопом с известной радиоактивностью. После гомогенизации пробы и прохождения изотопного обмена производится выделение ртути из среды (как правило химическим способом) и определяется её радиоактивность, по которой затем рассчитывается первоначальное количество ртути в исследуемой среде.
Данный метод обладает достаточно высокой чувствительностью, не требует дорогостоящей аппаратуры и позволяет работать с низкими концентрациями ртути.
Радиоиндикаторные методы анализа позволяют решать такие задачи, как определение следовых количеств ртути в веществах, мониторинг загрязнений окружающей среды при анализе состава атмосферных аэрозолей, выпадений природных и сточных вод, производить анализ почв, а также растительных и животных объектов. Радиационные методы надежно гарантируют идентификацию ртути, обладают достаточно высокой чувствительностью и позволяют повысить правильность и воспроизводилось результатов анализа. Кроме того, такие методы не требуют дорогостоящей аппаратуры, позволяют работать с низким уровнем радиоактивности, что делает их незаменимыми для использования в малых лабораториях, на научно-исследовательских судах, в условиях высокогорных станций, в экспедиционных и полевых условиях. Предел обнаружения методов — до 10-6 – 10-8 %
Если для определения ртути в жидких и твердых средах накоплен хороший арсенал методов контроля, то для анализа концентрации паров ртути в воздухе всё значительно сложнее. В первую очередь из-за малых концентраций паров в воздухе и из-за отсутствия достаточно простых методов регистрации. Наиболее перспективным является метод регистрации, основанный на Зеемановском методе. Рассмотрим его подробнее.
Ртуть в воздухе
Эффект Зеемана — расщепление линий атомных спектров в сильном магнитном поле. Так как любому веществу соответствует свой спектр, то если использовать спектр специальной ртутной лампы, но в присутствие сильного магнитного поля такой спектр исказится. В спектре появятся дополнительные компоненты, которые будут зеркально отстоять от основного спектра. Выглядит это примерно так
Изначальный спектр (черная кривая) при включении магнитного поля искажается на три. Центральный спектр (синий цвет) и два симметричных боковых спектра (показано красным цветом). Индукция магнитного поля в данном случае составляет 1,56 Тл. Этот эффект принципиально позволяет реализовать удобный метод регистрации ртути. Для этого необходимо проанализировать изменение амплитуд разделенных и основной компоненты, при этом чем больше концентрации ртути в исследуемом воздухе — тем выше будет одна из компонент расщепленного спектра и, одновременно — меньше другая. Конечно, воздух также имеет свой спектр поглощения на длине волны 254 нм (именно на этой длине волны светится ртутная лампа). Этот (в данном случае «паразитный») спектр необходимо убрать. Для этого используется «опорный» канал и специальные фильтры.
Опорный канал либо вовсе не содержит ртути, т.е. демеркуризирован, либо там находится точно известное значение концентрация ртути в виде эталонной. Излучение ртутной лампы с расщепленным спектром проходит через опорную и измерительную кювету, попадает на фильтр, который фильтрует паразитные спектры других молекул воздуха на длине волны 254 нм и поступает на спектрометр. После спектрометра опорный и исследуемые спектры поступают на матрицу, которая часто подвергается охлаждению с целью увеличения чувствительности и для температурной стабилизации. Результирующие спектры анализируются и окончательно определяется концентрация ртути в исследуемом воздухе.
Конечно, это самое общее представление схемы подобного прибора, на самом деле из-за крайне низкой концентрации ртути в образце, необходимо, чтобы оптическое излучение прошло по протяженному пути в измерительной кювете, для чего используются различные оптические схемы многократного прохождения оптического излучения. Это делается для того, чтобы с сохранением относительно небольших размеров прибора добиться значительного увеличения чувствительности за счет многократного прохождения светового луча. Это, в свою очередь, значительно усложняет и удорожает конструкцию из-за необходимость «тонкой» настройки прибора. Использование многопроходных кювет ужесточает требования по вибрации, также имеются уже значительные влияния температурные перепады. Однако, эти недостатки компенсируются значительным увеличением чувствительности, ведь луч в многопроходной кювете может «набежать» значительный путь. Иногда в десятки метров. В большинстве современных приборов используются именно многопроходные кюветы.
Конвенция по ртути
Не смотря на безусловную востребованность ртути для современных технологий, рассматриваются вопросы резкого сокращения её использования в ближайшем будущем. В 2013 году в ООН была принята достаточно жесткая и очень спорная Минаматская конвенция по ртути, которую поддержали многие страны. Согласно конвенции должно регулироваться использование ртути, сокращаться производство некоторых ртуть-содержащих приборов (медицинских, люминесцентных ламп). Также ограничивается ряд промышленных процессов и отраслей, в том числе горнодобывающая (особенно добыча золота) и производство цемента.
С 2020 года конвенция запрещает производство, экспорт и импорт нескольких различных видов ртутьсодержащих продукции, в том числе электрических батарей, электрических выключателей и реле, некоторых видов компактных люминесцентных ламп, люминесцентных ламп с холодным катодом или с внешним электродом, ртутных термометров и приборов измерения давления.
Инициаторы конвенции объясняют намеренье серьезно ограничить использование ртути с целью активизировать развитие современных технологий в условиях, когда использовать ртуть будет уже невозможно и тем самым значительно улучшить экологическую обстановку. Однако, некоторые критики конвенции высказывают мнение, что это лишь повод пересмотреть глобальные рынки производителей ртути и вытеснить с этого рынка многих игроков. Ведь при вступлении конвенции в силу в 2020 году цена на этот металл может неожиданно значительно вырасти, ведь от полного использования ртути человечество пока отказаться не может.
Всем хорошего дня!
Комментарии (67)
killik
18.11.2016 10:43-7Статье ОЧЕ не хватает ссылок на медицинские исследования по токсичности ртути и обоснованности ПДК.
Скрытый текстТут пахнет фреоном, асбестом и прочими ведьмами, или мне кажется?Fullmoon
18.11.2016 10:52+3Кажется. Вот вам ссылка, к примеру — https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/27444821
А что не так с ПДК по асбесту?
killik
18.11.2016 12:00-3По ссылке статья за 42 бакса. Плати или верь? С ПДК по асбесту обоснованность точно та же.
Dum_spiro_spero
18.11.2016 12:14+242 бакса, ну вы как маленькие чессслово. )))
http://my-files.ru/7m2rjs
По ссылке файл:
Current progress on understanding the impact of mercury on human health.pdf
jar_ohty
18.11.2016 15:15+2На химфаке МГУ все (!) печники (которые делали трубчатые и другие печи сопротивления), кроме того, что жив в данный момент, заболели раком легких и умерли, несмотря на все меры предосторожности (включая постоянное поддержание асбестовой обмазки во влажном состоянии и использование респираторов.
Fullmoon
19.11.2016 08:49-1Извините, не учёл, что вы можете не знать про sci-hub. Впрочем, файл уже выложили, спасибо.
Про асбест я бы тоже мог бы поискать обзорную статью, но это вы выдвинули тезис — вам его и обосновывать. Почему вы полагаете, что ПДК по асбесту необоснованы и где ваши подтверждения?killik
22.11.2016 12:41Разве не запрет должен быть обоснован? Впрочем, насколько я знаю, асбест бывает разный. Добываемый шахтерами в тесных пыльных шахтах, и связанный цементом в листах шифера на крыше дачи. Но что зашельмовано однажды, то теряет право абсолютно.
Fullmoon
22.11.2016 12:54Запрет — обоснован. Ссылки на обоснования легко найти за пару минут. Займитесь. Приведите конкретные работы по ПДК и покажите, где именно они неверны. Приведите опровергающие их исследования.
А скулить в интернете, что „гады зашельмовали“ и „власти скрывают“ — бесполезно и бессмысленно, даже (особенно) если вы правы.
Что до асбестоцементного шифера — вы бы хотя бы сначала разобрались, про ПДК чего и в каких условиях говорится.
begemot_sun
18.11.2016 12:05+1А вот есть лампочки люминесцентные, на них написано «нет жидкой ртути, амальгамная технология».
Вот это хорошо или плохо?
А когда люминисцентная лампочка перегорает (путем разгерметизации трубки, как я понимаю), она еще опасна? или уже все пары улетучились в комнату, и бить тревогу поздно?jar_ohty
18.11.2016 15:11+3Ртуть там есть. Но ее количество во-первых — мало (на типичную КЛЛ с амальгамой — 1-2,5 мг), во-вторых — ее основная часть связана и практически не испаряется при комнатной температуре (а несвязанная часть — это ничтожные микрограммы). Поэтому в случае разбития такой лампы не требуется полномасштабная демеркуризация, а достаточно лишь собрать осколки в закрытый пакет, последний сдать в утилизацию, а в помещении провести влажную уборку.
Когда люминесцентная лампа перегорает, она остается герметичной и ртутью не плюется. Разгерметизация трубки при выходе лампы из строя — это разве что если ее без балласта в сеть включили...
Dum_spiro_spero
18.11.2016 12:07+5Мы со ртутью работаем непосредственно. Вот несколько замечаний из опыта.
1. Вся магнитная гидродинамика очень любит ртуть как модельную жидкость — благородный металл, не окисляется, не прилипает.
2. Работать с открытой ртутью надо осторожно — она отлично разбрызгивается. Для сравнения эвтектика In-Ga-Sn имеет плотность в два раза меньше и не разбрызгивается.
3. Ртуть НЕмагнитна. Т.е. собрать шарики ртути магнитом нельзя.
4. Токсичность. Если работать с вентиляцией и/или при температуре ниже 20 градусов — то никаких проблем не наблюдается. При T<20 C ртуть очень мало испаряется.
5. Очень много интересных результатов было получено в Риге в советское время — теперь ЕС запретила им работать со ртутью, ртутный корпус закрыт и заброшен.
6. Если работаете со ртутью — держите под рукой хлорное железо. Ну и вообще — делайте так, чтобы ртуть не затекала в труднодоступные места.
У меня написана популярная статья по одному разделу магнитной гидродинамики, если интересно попробую здесь разместить.sumanai
18.11.2016 13:28+1> Ртуть НЕмагнитна. Т.е. собрать шарики ртути магнитом нельзя.
По моему так с любым жидким металлом. Интересно как с твёрдой ртутью дела обстоят.m0Ray
18.11.2016 17:32+1Твёрдая рутуть при очень низких температурах начинает очень хорошо взаимодействовать с магнитами, становясь очень сильным диамагнетиком. Этот эффект открыл Каммерлинг-Оннес, но почему-то принял за сверхпроводимость (хотя сверхдиамагнетизм сохранялся и при разрезании ртутного кольца). С тех пор и повелось называть сверхнамагниченность сверхпроводимостью…
Dum_spiro_spero
18.11.2016 23:34+2Да, с любым. Точка Кюри ниже температуры плавления.
Насчет магнитных свойств — ферромагнетиков вообще мало. Четыре штуки более менее дешевых, и четыре штуки совсем редкоземельных. Просто вокруг везде сталь — а там железо. Оттого и сложилось впечатление, что всё магнитно.
jar_ohty
19.11.2016 02:18-1Работать с открытой ртутью надо осторожно — она отлично разбрызгивается. Для сравнения эвтектика In-Ga-Sn имеет плотность в два раза меньше и не разбрызгивается.
Зато прекрасно мажется и ко всему прилипает. А токсичность у нее тоже приличная — разве только не испаряется.
Dum_spiro_spero
19.11.2016 15:10-1О, да! Мажется просто восхитительно. С рук смывается горячей водой с мылом. Моё ноу-хау — мытье полов ортофосфорной кислотой, потом конечно еще водой.
Насчет токсичности In-Ga-Sn — можно поподробнее. А то я не знаю, а это важно.jar_ohty
19.11.2016 20:56+1Сведения о токсичности галлия противоречивы. Одни источники говорят о сравнительно малой токсичности галлия, другие — о том, что галлий практически так же ядовит, как ртуть. Индий в токсикологическим смысле — типичный тяжелый металл, схожий со свинцом. Из-за того, что сплав сильно мажется и из-за сравнительно высокой его химической активности, при работе с ним возникает повышенный риск попадания его в организм.
Vjatcheslav3345
18.11.2016 12:12+2>Однако, некоторые критики конвенции высказывают мнение, что это лишь повод пересмотреть глобальные рынки производителей ртути и вытеснить с этого рынка многих игроков. Ведь при вступлении конвенции в силу в 2020 году цена на этот металл может неожиданно значительно вырасти, ведь от полного использования ртути человечество пока отказаться не может.
Новые технологии обычно дороги вначале (пример: стоимость ламп накаливания и светодиодных ламп) — разве это не уравняет рыночных игроков?
druss
18.11.2016 16:48+1Без этого видео рассказ не полный: https://www.youtube.com/watch?v=GvVaaZ21C44
doobrik
18.11.2016 17:30+3> Надо сказать, что сама по себе ртуть не очень опасна — куда опасней её соединения и пары.
Надо сказать, что само по себе падение с большой высоты не очень опасно — куда опасней мгновенная остановка.CKA3ATb_BCEM
19.11.2016 20:48+1http://www.iflscience.com/health-and-medicine/what-happens-if-10-ml-elemental-mercury-injected-intravenously/
Девушка ввела себе 10мл(135мг) внутривенно в попытке суицида. Выжила и через 10 месяцев реабилитации продолжила жизнь без побочных эффектов.Meklon
19.11.2016 22:00+2Папа рассказывал про пациента, который стакан выпил. Ходил в туалет под просмотром демеркуризаторов. И все)
Fullmoon
21.11.2016 05:06Я, собственно слышал байку, что металлическую ртуть и назначали. Как механическое средство для устранения то ли запоров, то ли ещё чего. Вероятно, это совсем в дикие времена было.
killik
22.11.2016 12:47Есть байка про Кортеса. Он ацтеков так позвал пить чаёк из расплавленного металла. Ну и себе свинец на ртуть подменил незаметно.
Linder666
21.11.2016 11:37-1Да что пациента, вы разве не видели выпуск новостей о директоре хайдарканского ртутного комбината? Пил прямо на камеру, вроде даже живой еще.
Вот например с ютуба
stalinets
18.11.2016 21:42+2Интересно, раньше не раз читал, что разлившуюся ртуть лучше всего связать, посыпав серой. А теперь везде советуют хлорное железо и влажную уборку.
jar_ohty
19.11.2016 02:16+1Посыпание ртути серой довольно хорошо снижает испарение, однако практически неэффективно против мельчайших капелек ртути, разлетевшихся по полу. Тут нужны именно растворы: хлорное железо, полисульфиды (серная печень), гипохлориты. Еще прекрасный, но не везде применимый способ — это обработка парами йода, которые проникают всюду.
Проблема практически всех методов демеркуризации — то, что ртуть не уничтожается. Капельки ртути покрываются коркой хлорида или сульфида, под которой остается жидкий металл. Стоит пройтись по этим капелькам — и ртуть снова начинает парить.isden
19.11.2016 14:50+1> гипохлориты
Т.е. можно просто промыть место розлива с обычной хлоркой?
Мне еще советовали перед влажной уборкой хорошо пройтись пылесосом по месту, и потом пылесборник
сразу упаковать и выкинуть. Но что-то терзают меня сомнения, мелкие капельки же и в мотор может затянуть.Meklon
19.11.2016 18:19+2Обычная хлорка, она же Белизна — это гипохлорит натрия. Незаменимый реактив для дома. Наравне с NaOH — Крот и щавелевой кислотой. Главное, что цены на все в районе 20 рублей.
begemot_sun
20.11.2016 15:04+2Плохой совет про пылесос. Эти капельки минимум будут выброшены в воздух и осядут на предметах.
Т.о. концентрация ртути в воздухе только увеличится.
Не говоря уже о том, что вам нужно будет выбросить весь пылесос разом.
killik
22.11.2016 13:16+1Офигенно. Никогда не думал, что цель демеркуризации лишь создание барьера. А думал, что цель в переводе в нетоксичные соединения. Если у ртути нет нетоксичных соединений, вы уже таки сразу так и скажите, а то я начинаю волноваться.
jar_ohty
22.11.2016 14:30+1Собственно, у ртути нетоксичных соединений действительно нет. Но наиболее опасные формы ртути — это во-первых, пары, а во-вторых — растворимые соединения. Перевод ртути в нелетучие и нерастворимые соединения значительно снижает ее опасность.
StjarnornasFred
Хорошая статья. От ртути в быту действительно пора отказываться. Но у нас до сих пор много где используются ртутные лампы, которые нельзя выбрасывать в мусор. А вот куда отвозить их на утилизацию — непонятно. Обещали, что в ЖЭКе будет сбор, потом в МФЦ, по факту — почти нигде. Икея вроде бы собирала, сейчас не знаю.
P. S. Автору на будущее: проверить правописание слов «невозможно» и «несмотря на».
beaverBox
Вроде бы можно отнести в ближайшую аптеку, а если собрать ртуть невозможно, из ближайшей поликлиники по звонку должны приехать и утилизировать. Не утверждаю, не проверял, просто откуда-то такая информация сидит в голове.
Linder666
Из ближайшей поликлиники должны приехать и утилизировать? По моему, это где то на грани фантастики
skssxf
Если речь о Москве, то на портале открытых данных есть набор «Пункты приема отработанных энергосберегающих ламп». Может, там попробовать поискать точку неподалёку?
В некоторых подмосковных городах установили ящики для сбора ламп, градусников и батареек почти у каждой мусорной площадки.