Анализ методов и приемов утилизации несимметричного диметилгидразина
DOI:
https://doi.org/10.17308/sorpchrom.2025.25/13569Ключевые слова:
несимметричный диметилгидразин, утилизация, деградация, адсорбционные, каталитические, физи-ческие, биологические, методы детоксикации экосистемАннотация
Несимметричный диметилгидразин (НДМГ) широко используется в народном хозяйстве. При попадании в окружающую среду в результате аварий на производстве или ракетно-космической деятельности НДМГ претерпевает ряд физико-химических превращений: окисляется на воздухе, растворяется в водных объектах, испаряется с поверхности, сорбируется почвой, перерабатывается микроорганизмами, накапливается в тканях растений. Экологическая опасность данного токсиканта определяется его высокой летучестью, неограниченной растворимостью в воде, способностью к миграции. В результате воздействия НДМГ и токсичных продуктов его трансформации на окружающую среду могут произойти необратимые негативные изменения биосферы. Поиск новых способов обезвреживания НДМГ и продуктов его трансформации в экосистемах является актуальной задачей, он неразрывно связан с разработкой новых эффективных технологий деградации и утилизации НДМГ. Концепции наилучших доступных технологий, готовых для практического внедрения в промышленности, и зеленых технологий основаны на едином принципе предотвращения негативного воздействия экотоксикантов на окружающую среду. Проанализированы адсорбционные, каталитические, биологические, физические и химические методы очистки экосистем от токсичного НДМГ. Проведен сравнительный анализ основных методов очистки воды, воздуха и почвы от НДМГ путем его сорбции, окисления, минерализации и деградации до безопасных или менее вредных продуктов. Обсуждаются преимущества и недостатки данных методов, тенденции развития предлагаемых подходов. Отмечается растущий интерес к использованию возобновляемых источников сырья и энергии, методов зеленой химии.
Поиск дешевых и эффективных сорбентов, совершенствование технологий регенерации и утилизации загрязненных сорбентов – важнейшие задачи адсорбционного метода детоксикации биосферы. Биологические методы наиболее экологичны, энергоэффективны, производят мало опасных побочных продуктов, не требуют добавления окислителей и адсорбентов. Однако биодеградация НДМГ серьезно ограничена чувствительностью живых организмов к условиям окружающей среды, их неспособностью работать с большими объемами и концентрациями экотоксикантов. Усовершенствованные процессы окисления НДМГ благодаря использованию зеленой и солнечной энергии являются наиболее перспективными методами детоксикации окружающей среды. Дальнейшее развитие методов фотокатализа, кавитации, окисления озоном, пероксидом водорода, суперкритической водой, микроволнового окисления и окисления в низкотемпературной плазме связано с поиском и созданием новых эффективных катализаторов, повышением их фотохимической активности в области видимого света, стабильности и долговечности, отказом от химических реагентов и окислителей, совершенствованием технологических процесов. Другие физические и химические методы очистки атмосферы, гидросферы и литосферы от загрязнения НДМГ менее энергоэффективны, требуют большого количества химических реагентов, приводят к образованию токсичных отходов, ликвидируют лишь часть продуктов трансформации НДМГ, имеют высокую себестоимость и трудоемки.
Цель работы – сравнительный анализ успешно развивающихся технологий деградации и утилизации НДМГ, дружественных по отношению к окружающей среде и человеку, а также обсуждение тенденций дальнейшего развития и усовершенствования предлагаемых подходов.
Скачивания
Библиографические ссылки
Milyushkin A.L. Karnaeva A.E., Sci. To-tal Environ., 2023; 891: 164367-164384.
Karnaeva A.E., Milyushkin A.L., Yarykin D.I., J. Food Composit. Analysis, 2025; 141: 107345-107350. https://doi.org/10.1016/j.jfca.2025.107345
Dallas J.A., Raval S., Gaitan J.P., Saydam S., Dempster A.G., J. Cleaner Pro-duction, 2020; 255: 120209-120219. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2020.120209
Koroleva T.V., Semenkov I.N., Kre-chetov P.P., Lednev S.A., Eurasian Soil Sci., 2023; 56: 210-225. https://doi.org/10.1134/S1064229322602001
Buryak A.K., Serdyuk T.M., Russ. Chem. Rev., 2013; 82(4): 369-392. https://doi.org/10.1070/rc2013v082n04abeh004304
Du J., Ren X., Zeng Y., Zhang L., Shi J., Yang S., Toxics, 2025; 13: 859-880. https://doi.org/10.3390/toxics13100859
Nguyen H.N., Chenoweth J.A., Bebarta V.S., Albertson T.E., Nowadly C.D., Mil. Med., 2021; 186: 319-326.
Koroleva T.V., Semenkov I.N., Lednev S.A., Soldatova O.S., Eurasian Soil Sci., 2023; 56: 210-225. https://doi.org/10.1134/S1064229322602001
Meshalkin V.P., Kulov N.N., Guseva T.V., Tihonova I.O., Burvikova Yu.N., Bhimany Ch., Schelchkov K.A., Theor. foun-dations chem. technology, 2022; 56 (6): 670-677. https://doi.org/10.31857/S0040357122060124 (in Russ.)
Spravochnik po toksikologii I gigienich-eskim normativam (PDK) potencialno opasnih himicheskih veschestv / Pod. Red. V.S.Kushnevoi, R.B. Gorshkovoi. M.: IzdAT, 1999, 250 p. (In Russ.)
Glushko A.N., Meshalkin V.P., Matasov A.V., Chelnokov V.V., Priorov G.G. Patent RF, no. 2711492, 2019.
Hu C, Zhang Y., Zhou Y, Liu Z, Feng X., J. Hazard. Mater., 2022; 432: 128708-128729. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2022.128708
Kolesnikov S.V. Oxidation of asymmet-ric dimethylhydrazine (heptyl) and identifica-tion of its transformation products during straits. Novosibirsk: SibAK, 2014, 110 p. (in Russ.)
Kosyakov D.S., Ul’yanovskii N.V., Pikovskoi I.I., Kenessov B.N., Bakaikina N.V., Zhubatov Z., Lebedev A.T., Chemo-sphere, 2019; 228: 335-344. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2019.04.141
Messineva E., Fetisov A., Manuilova N., Ecology and industry of Russia, 2018; 22(8): 55-59. https://doi.org/10.18412/1816-0395-2018-8-55-59
Rodin I.A., Moskvin D.N., Smolenkov A.D., Shpigun O.A., Russ. J. Phys. Chem. A, 2008; 82(6): 911-915. https://doi.org/10.1134/s003602440806006X
Krechetov P.P., Kasimov N.S., Koroleva T.V., Dokl. Earth Sci., 2015; 464: 1080-1082.
Zhang X., Guo Z.R., Sun P.F., Liu X.Y., Luo Z., Li J.Y., Zhang D.X., Xu X.Y., Sep. Purif. Technol., 2023; 312: 123425-123445. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2023.123425
Berezkin V.I. Uglerod. Zamknutie na-nochastici, makrostrukturi, materiali. Sankt-Peterburg: AtrErgo, 2013, 280-320 p. (in Russ.).
Wang H., Jia Y., Diamond Related Ma-ter., 2021; 117: 108457-108460. https://doi.org/10.1016/j.diamond.2021.108457
Saheed I.O., Oh W.D., Suah F.B.M., Hazard. Mater., 2021; 408: 124889-124897.
Wang H.Y., Jia Y., J. Mol. Liq., 2023; 386: 122240-122250.
Semushina M.P., Bogolitsyn K.G., Ko-zhevnikov A.Y., Kosyakov D.S., Iranian J. Chem. Chem. Eng., 2018; 37(5): 75-83.
Kozhevnikov A.Y., Ul'yanovskaya S.I., Semushina M.P., Pokryshkin S.A., Ladesov A.V., Pikovskoi I.I., Kosyakov D.S, Russ. J. Appl. Chem., 2017; 90(4): 516-521. https://doi.org/10.1134/S1070427217040048
Golub S.L., Lugovskaya I.G., Anufrieva S.I., Dubinchuk V.T., Ulyanov A.V., Buryak A.K., Sorbtsionnye i Khromatograficheskie Protsessy, 2006; 6(5): 748-763 (in Russ.).
Ulyanov A.V., Polunin K.E., Polunina I.A., Buryak A.K., Colloid. J., 2018; 80(1): 96-106. https://doi.org/10.1134/S1061933X18010131
Polunin K.E., Ulyanov A.V., Polunina I.A., Buryak A.K., J. Appl. Chem., 2020; 93(6): 861-871. https://doi.org/10.1134/S1070427220060136
Polunin K.E., Ulyanov A.V., Polunina I.A., Buryak A.K., Russ. J. Phys. Chem., 2021; 95(3): 530-537. https://doi.org/10.31857/S004445372103016X
Goncharova I.S., Polunina I.A., Polunin K.E., Buryak A.K., Sorbtsionnye i Khromato-graficheskie Protsessy, 2018; 18(5): 659-667. https://doi.org/10.17308/sorpchrom.2018.18/592 (in Russ.).
Yartzev S.D., Milyushkin A.L, Hesina Z.B., Petuhova G.A., Buryak A.K., Sorbtsionnye i Khromatograficheskie Protsessy, 2017; 17(2): 212-219. https://doi.org/10.17308/sorpchrom.2017.18/592 (in Russ.).
Efremov S., Nechipurenko S., Tokmur-zin D., Kaiaidarova A.K., Kalugin S., Tassibe-kov K.S., Environ. Technol. Innov., 2021; 24: 101962-101972.
Koroleva T.V., Semenkov I.N., Lednev S.A., Soldatova O.S., Soil Science, 2023; 2: 240-258. https://doi.org/10.31857/S0032180X22600998
Semushina M.P., Bogolitsyn K.G., Ko-zhevnikov A.Yu., Kosyakov D.S., Ecology and industry of Russia, 2012; 7: 58-60. https://doi.org/10.18412/1816-0395-2012-7-58-60
Minenkova I.V., Ulyanov A.V., Popova S.V., Sobolev A.A., Buryak A.K. Patent RF, no. 2765077, 2021.
Manshev D.A., Popov O.V., Ostrov-skaya V.M., Davidovsky N.V., Prokopenko O.A., Buryak A.K., Ulyanov A.V., Golub S.L., Lugovskaya I.G., Anufrieva S.I. Patent RF, no. 2253520, 2004.
Wu, G.Q., Wang Z.Y., Yang C.L., Wang H.L., Nie W.Z., Phys. Fluids., 2024; 36: 023321-023329.
Chai Y., Chen X., Wang Y., Guo X., Zhang R., Wei H., Jin H., Li Z., Ma L., Sci. Total Environ., 2023; 873:162264-162275.
Yi L., Guo L., Jin H., Kou J., Zhang D., Wang R., Int. J. Hydrogen Energy, 2018; 43: 8644-8654. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2018.03.092
Saravanan V.C., Deivayanai P.S., Ku-mar G., Rangasamy R.V., Hemavathy T., Harshana N., Gayathri K., Alagumalai A., Chemosphere, 2022; 308: 136524-136529.
Su J., Jia Y., Shi M.L., Wang H.Q., Wang Q.R., Shen K.K., Zhang J.Q., Zhu X.Y., Chem. Eng. J., 2025; 506: 159378.-159381.
Guo Z., Cheng Y., Zhang Z., Ind. Water Treat., 2021. 41: 94-98.
Wang J., Tong W., Wang X., Li P., Yan H., Zhang Y., Sep. Purif. Technology, 2023; 327(15): 124849. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2023.124849
Yi Z., Qing Z., Wang D., Jiang M., Wang Y., Huang Y., Chinese J. Energetic Ma-terials, 2022; 30(10): 1013-1021.
Scholtz V., Pazlarova J., Souskova H., Khun J., Julak J., Biotechnol. Adv, 2015; 33: 1108-1119.
Torabi A.M., Ghiaee R., J. Taiwan Insti-tute Chem. Eng., 2015; 49: 142-147. https://doi.org/10.1016/j.jtice.2014.11.008
Zharikov G.A., Krainova O.A., Kapranov V.V., Kapranova V.V., Dyadishche-va V.P., Kiseleva N.I. Patent RF, no. 2236453, 2002.
Zabokritsky A.A., Savinykh D.Y., Tarabara A.V., Zorin A.D, Zabokritsky N.A., Khmeleva M.V., Savinykh S.D. Patent RF, no. 2650864, 2017.
Zharikov G.A., Krainova O.A., Khaitov M.R., Marchenko A.I., Medicine of extreme situations, 2022; 24(3): 27-38. https://doi.org/10.47183/mes.2022.031
Hajizadeh Y., Amin M.-M., Ebrahim K., Parseh I., Atmos. Pollut. Res., 2018; 9(1): 37-46. https://doi.org/10.1016/j.apr.2017.06.007
Nikolaikina N.E., Nikolaikin N.I., Scien-tific Bulletin of MGTU GA, 2020; 23(03): 73-82 (in Russ.).
Ivanova E., Osipova M., Vasilieva T., Zazhivihina E., Smirnova S., Mitrasov Y., Na-sakin O., Int. J. Mol. Sci., 2023; 24(4): 17196-17202. https://doi.org/10.3390/ijms242417196.
Nasakin O.E., Ivanova E.S., Maryasov M.A., Andreeva V.V., Lodochnikova O.A., Mendeleev Commun., 2023; 33(6): 856-857. https://doi.org/10.1016/j.mencom.2023.10.039
Ivanova E., Maryasov M., Andreeva V., Osipova M., Lodochnikova O., Nasakin O.E., Int. J. Mol. Sci., 2023; 24(6):13076-13082. https://doi.org/10.3390/ijms241713076
