Сероводород, свойства, получение и применение

Режимы лечения

Подбор режима лечения осуществляет врач в индивидуальном порядке.

Примерные схемы (отличается концентрация сероводорода):

1. Режим слабого воздействия (низкая концентрация). Процедуры не вызывают резких реакций, оказывают мягкое действие.
2. Воздействие умеренной интенсивности (средняя и крепкая концентрация). Ванны оказывают щадящее тренирующее действие, повышают функциональные возможности организма.
3. Интенсивное воздействие (крайне крепкая концентрация). Продолжительность сеансов — от 3 до 10 минут. Процедуры стимулируют глубокую перестройку организма.

Во всех случаях терапию начинают с малых доз вещества.

Что это за вещество и чего от него ждать

Сероводород – это растворенный в воде газ, придающий ей неприятный вкус и запах. Он образуется при разложении белка в результате жизнедеятельности анаэробных (живущих в лишенной кислорода среде) бактерий.
Поэтому и запах у него соответствующий – тухлых яиц, разлагающейся органики.

Откуда берется сероводород

Серобактерии, преобразующие растворенные в воде сульфаты и сульфиды в сероводород, живут в среде, в которую не поступает кислород. Это может быть ил на дне давно не чищеного колодца(см.Чистка колодцев: советы от профессионалов) и водоносные пласты, «закупоренные» со всех сторон водонепроницаемыми грунтами.
То есть, чаще всего встречается сероводород в воде из скважины именно артезианской, глубокой.

Главные виновники загрязнения — серобактерии

А наибольшая его концентрация наблюдается в следующих случаях:

• В колодцах и скважинах на песок во время паводков или в период сильных осадков, когда всевозможная органика вместе с поверхностными водами просачивается в грунт.
• Когда пробуренная скважина попадает в пласт с залежами сульфидных руд.

В чем заключается опасность

О том, что запах сероводорода исключительно неприятен, мы уже говорили. Пить такую воду при всем желании просто невозможно.Но это не самое страшное:

• Удушливый газ сероводород очень ядовит и при этом летуч. Запах быстро распространяется по всем помещениям в доме, а длительное вдыхание такого воздуха вызывает острое отравление и другие неприятные последствия.
• Растворенный сероводород в воде из скважины обладает сильным восстанавливающим действием кислоты. При попадании в организм он нарушает естественные процессы жизнедеятельности, в том числе окисление железа.
• Опасно это вещество и для бытовых сантехнических приборов, металлических труб и запорной арматуры. Оно обладает высокой коррозионной активностью, и при взаимодействии с железом разрушает его.

Если в воде присутствует сероводород, лучше использовать пластиковые трубы

Вывод один: от этого запаха необходимо избавляться, воду обязательно нужно очищать от сероводорода. Цена вопроса – здоровье ваше и ваших близких. Не говоря уже о затратах, связанных с частым ремонтом сантехники.

Сероводород в воде из скважины: причины появления и методы борьбы

Если вода в скважине пахнет сероводородом, не стоит терпеть и игнорировать это явление. Появление неприятных запахов чаще всего является причиной загрязнения водоносного горизонта, которое желательно устранить как можно скорее. Ну, а если устранение невозможно – то хотя бы предпринять меры по очистке воды и приведению ее основных параметров к нормативным значениям.

В нашей статье мы опишем, в чем может заключаться причина появления неприятного запаха, и что необходимо делать в такой ситуации.

Для удаления неприятного запаха придется потрудиться

Основные причины

Довольно часто после завершения буровых работ скважина работает отлично: вода идет чистая, без примесей и посторонних запахов. Это обычно свидетельствует о том, что инструкция была соблюдена, и все работы были выполнены на высоком уровне .

Однако со временем качество воды ухудшается. Чаще всего это проявляется в неприятном запахе (пахнет «болотом» или тухлыми яйцами), который со временем все усиливается, и из практически незаметного становится невыносимым. В большинстве случаев это свидетельствует о высоком содержании сероводорода.

«Аромат» сероводорода не спутаешь ни с чем

Как правило, выделяется он в результате жизнедеятельности анаэробных (т.е. живущих в бескислородной среде) бактерий. В процессе жизнедеятельности они используют энергию химических связей, и сероводород является одним из побочных продуктов этого процесса.

Обратите внимание!
Кроме сероводорода бактерии выделяют также меркаптаны, диметилсульфид, 2-метилизоборнеол и т.д.
Приятным запахом похвастаться не может ни одно из этих веществ. Ответов на вопрос, почему вода из скважины пахнет сероводородом, может быть несколько:

Ответов на вопрос, почему вода из скважины пахнет сероводородом, может быть несколько:

• Во-первых, чаще всего вспышка жизнедеятельности серобактерий происходит после ливней и паводков. Вода, фильтруясь через слои грунта до водоносного горизонта, захватывает сульфиды и сульфаты, которые являются питательным субстратом для бактериальных культур.
• Во-вторых, это происходит при нарушении герметичности обсадной колонны. В этом случае соединения серы попадут в воду значительно быстрее — хватит даже небольшого дождя.
• В-третьих, есть риск попадания сернистых руд в скважину при ее бурении. Впрочем, в этом случае запах вы почувствуете довольно быстро.

Серобактерии – основные виновники в данной ситуации

Обратите внимание!
Если помимо серы к запаху примешиваются еще и нефтепродукты или хлор, то можно с уверенностью говорить о техногенном загрязнении.
Значит, какое-то предприятие относительно недалеко произвело неконтролируемое захоронение отходов, и часть из них попала в водоносный слой

Возможные последствия

Как мы отметили в самом начале, терпеть не нужно ни в коем случае:

• Пахнущая сероводородом вода непригодна для питья, приготовления пищи и технических нужд. Мало того, что она обладает очень неприятным запахом – ее употребление может привести к отравлениям.
• Поливать участок такой водой тоже не стоит. С одной стороны, есть риск надышаться парами сероводорода (интоксикация практически гарантирована), с другой – бесконтрольное попадание соединений серы в грунт может серьезно повредить растениям.
• Для самой скважины ситуация тоже не проходит без последствий: поверхность большинства металлических деталей подвергается сильной коррозии.

Коррозия обсадной колонны

В любом случае данная ситуация требует немедленного исправления. Что можно сделать, если вы чувствуете отчетливый запах сероводорода в воде из скважины, мы расскажем в следующем разделе.

В каких случаях все-таки допускается?

Сульфидная вода содержит разное количество солей сероводорода. Для приема внутрь разрешено принимать такие, где их не более 40 мг/л. Они оказывают сильное воздействие на организм, поэтому допускается их пить только по назначению врача.

Популярны такие разновидности:

• Баталинская;
• Кашин;
• Московская;
• Ивановская;
• Шаамбары.

Известные источники есть в:

1. Мацесте,
2. Пицунде,
3. Пятигорске,
4. Кындыге и на других курортах.

Но концентрация сероводорода в тех водах очень высока, может составлять до 300 мг/л. Поэтому их используются только наружно.

Употреблять внутрь можно только сульфидные воды из минеральных источников.

Если из скважины в доме ощущается запах тухлых яиц, пользоваться ей нельзя. Такой сероводород токсичен и может привести к отравлению.

Школьная химия — легко! Урок 93. Сероводород и сульфиды

Как определить количественный состав сернистого водорода в жидкости

Наличие большого количества сероводородной примеси можно обнаружить даже без лабораторных исследований. Органолептические свойства этого вещества дают возможность легко его опознать даже человеку, не имеющему специальных навыков или знаний. В воздухе будет характерный аромат, вода приобретет ненормальный цвет и вкус. Однако незначительное повышение концентрации (0.01 до 0.014 мг/л) заметить гораздо сложнее, особенно без опыта. Поэтому есть высокий риск отравления небольшими дозами, что может привести к необратимому поражению внутренних органов. Вне зависимости от того, испарится ли сероводород при кипячении воды, при наличии даже малейших подозрений на эту примесь необходимо немедленно отправить жидкость в лабораторию на анализ.

Общее описание

Вещество в природных условиях встречается в смеси нефтяных газообразных углеводородов, содержится в составе вулканических выделений. В водной среде находится в форме раствора, например, в Черном море содержится в толще воды на глубине более 200 м. Гидросульфит выделяется в процессе разложения белков, которые имеют в составе цистеин или метионин (аминокислоты с содержанием серы). Малое количество сернистого водорода выделяется из кишечных газов животных и человеческих организмов.

Физические характеристики

Физические свойства сероводорода:

В воздушной среде происходит горение вещества с образованием воды и серного диоксида, реакция выражается уравнением: 2H2S + 3O2 = 2SO2 + 2H2O. Если в огонь поместить холодный твердый предмет, то окисление идет до свободной серы, которая образует остаток желтого цвета: O2 + 2H2S = 2S + 2H2O. Чтобы растворить 2,5 объема сернистого водорода, потребуется всего 1 объем жидкости, при этом раствор будет называться сероводородной водой. Смесь становится мутной при содержании на воздухе и на свету, так как происходит кислотная реакция между гидросульфидом и воздухом.

Химические свойства

В воде вещество окисляется йодом с выделением свободной серы, а в газовой среде сера окисляет йодистый водород до появления свободного йода по схеме:

Химические свойства сероводорода позволяют выступать ему в качестве восстановителя, примером служит список реакций:

Серебро получает черный оттенок, если реагирует с сероводородом, что является результатом взаимного влияния растворимых сульфидов и дигидросульфидов в химии. Средние соли с содержанием аниона S 2- носят название сульфидов, а кислые массы с анионом HS относятся к классу гидросульфидов. Соли имеют различную цветность, несмотря на то, что ионы являются бесцветными. Сульфиды в воде почти не растворяются, а гидросульфиды реагируют и образуют водные растворы.

Соли кислоты

Вещества растворяются в воде, если находятся в таблице щелочных металлов. Остальные соединения подобного типа не взаимодействуют с водой. Сульфиды выпадают в осадок в результате реакции гибридизации, когда вводятся металлические соли или соль сероводородной кислоты.

Получение вещества

Практическое получение сероводорода проходит в реакции сульфида железа и разбавленных кислот. Другим удобным методом является нагревание сплавленной серы в виде порошка до 170ºС в сочетании с частицами асбеста и парафином. Концентрация смеси составляет 3:2:5, соответственно. В охлажденном состоянии взаимодействие прекращается, а активизируется реакция с повышением температуры.

Вред сероводорода

Взрывоопасной является смесь вещества с воздухом, при этом температура 300ºС ведет к воспламенению и дальнейшему взрыву в случае содержания 5−46% H2S. Ядовитость вещества часто недооценивается и деятельность с ним без защитных средств ведет к отравлению. Всего 0,1% концентрация сероводорода в атмосфере помещения вызывает неприятные последствия для организма.

После вдыхания сероводородных паров наступает потеря обоняния, затем обморок или паралич дыхания, что ведет к смерти человека. Помогает быстрое удаление пострадавшего из проблемного помещения. Симптомами отравления является головная боль, нарушение сознания и тошнота. Иногда обмороки наступают позднее, когда человек уже не работает с газом. Средства защиты необходимы, при этом требуется тщательно запахнуть респираторы и другие предметы предохранения.

Сероводород в естественной среде

Микробный: цикл серы

Ил из пруда; черный цвет из-за сульфидов металлов

Сероводород является центральным участником цикла серы , биогеохимического цикла серы на Земле.

При отсутствии кислорода , серы , уменьшая и сульфатредуцирующие бактерий , получают энергию от окислительного водорода или органических молекул путем уменьшения элементарной серы или сульфата до сероводорода. Другие бактерии выделяют сероводород из серосодержащих аминокислот ; это вызывает запах тухлых яиц и способствует запаху метеоризма .

Поскольку органическое вещество разлагается в условиях с низким содержанием кислорода (или гипоксии ) (например, в болотах, эвтрофных озерах или мертвых зонах океанов), сульфатредуцирующие бактерии будут использовать сульфаты, присутствующие в воде, для окисления органического вещества, производя сероводород в виде трата. Часть сероводорода будет реагировать с ионами металлов в воде с образованием сульфидов металлов, которые не растворимы в воде. Эти сульфиды металлов, такие как сульфид железа FeS, часто имеют черный или коричневый цвет, что приводит к темному цвету шлама .

Некоторые группы бактерий могут использовать сероводород в качестве топлива, окисляя его до элементарной серы или сульфата, используя растворенный кислород, оксиды металлов (например, оксигидроксиды Fe и оксиды Mn) или нитраты в качестве акцепторов электронов.

В пурпурных серных бактериях и зеленые серные бактерии используют сероводород в качестве донора электронов в процессе фотосинтеза , в результате чего получают элементарную серу. Этот способ фотосинтеза старше, чем режим цианобактерий , водорослей и растений , который использует воду в качестве донора электронов и высвобождает кислород.

Биохимия сероводорода — ключевая часть химии мира железо-сера . В этой модели происхождения жизни на Земле геологически полученный сероводород постулируется как донор электронов, приводящий к восстановлению углекислого газа.

Животные

Сероводород смертелен для большинства животных, но некоторые узкоспециализированные виды ( экстремофилы ) действительно процветают в местах обитания, богатых этим соединением.

В глубоком море гидротермальные источники и холодные выходы с высоким уровнем сероводорода являются домом для ряда чрезвычайно специализированных форм жизни, от бактерий до рыб. Из-за отсутствия света на этих глубинах эти экосистемы полагаются на хемосинтез, а не на фотосинтез .

Пресноводные пружины богаты сероводородом, в основном , домом для беспозвоночных, но и включать в себя небольшое количество рыбы: Cyprinodon bobmilleri (а pupfish из Мексики), Limia sulphurophila (а poeciliid из Доминиканской Республики ), Gambusia eurystoma (а poeciliid из Мексики), и несколько Poecilia (поецилииды из Мексики). Беспозвоночные и микроорганизмы в некоторых пещерных системах, таких как пещера Мовиле , адаптированы к высоким уровням сероводорода.

Межзвездное и планетарное явление

Сероводород часто обнаруживается в межзвездной среде. Это также происходит в облаках планет в нашей солнечной системе.

Массовые вымирания

Цветок сероводорода (зеленый), растянувшийся на 150 км вдоль побережья Намибии. Когда бедная кислородом вода достигает побережья, бактерии в богатых органическими веществами отложениях производят сероводород, который токсичен для рыб.

Сероводород был причастен к нескольким массовым вымираниям , произошедшим в прошлом Земли. В частности, накопление сероводорода в атмосфере могло вызвать или, по крайней мере, способствовало пермско-триасовому вымиранию 252 миллиона лет назад.

Органические остатки на этих границах вымирания указывают на то, что океаны были бескислородными (обедненными кислородом) и имели виды мелкого планктона, которые метаболизировали H₂S . Образование H₂S, возможно, был вызван массивными извержениями вулканов, в результате которых в атмосферу были выброшены углекислый газ и метан , которые нагрели океаны, снизив их способность поглощать кислород, который в противном случае окислял бы H₂S . Повышенный уровень сероводорода мог убить растения, производящие кислород, а также разрушить озоновый слой, вызвав дальнейший стресс. Маленький H₂Цветение S было обнаружено в наше время в Мертвом море и в Атлантическом океане у побережья Намибии .

Использование и промышленность

Сероводород естественным образом присутствует в нефти , газе , и горячих источниках . Это также может происходить от многих промышленных предприятий.

Первые осветительные газы оказались грозной смесью водорода , окиси углерода и сероводорода. Не довольствуется неприятным запахом тухлого яйца, сероводорода или продуктов его сгорания диоксида серы (SO ₂) атакуют металлы и чернеют их; краски, содержащие белила (PbCO ₃) таким образом изменяются. В театрах, где используется угольный газ , он иссушает все краски и может в течение года уничтожить все самые дорогие украшения и украшения; в магазинах или библиотеках сообщается о разъедающем воздействии на ткани, переплеты и цвета. В году Лондонский закон о газе установил предельные нормы для сероводорода, которые должны были быть повышены, но компании не смогли их выполнить.

Сероводород производится во многих отраслях промышленности, например, в пищевой промышленности, очистке сточных вод , доменных печах , бумажной фабрике , кожевенном заводе , нефтепереработке . Он также присутствует в природном газе и нефти , из которых его обычно извлекают в промышленных масштабах перед переработкой.

В органической химии сероводород можно использовать для производства сероорганических соединений, таких как метантиол , этантиол или даже тиогликолевая кислота .

Он реагирует с щелочными металлами с образованием гидросульфидов и сульфидов щелочных металлов, таких как гидросульфид натрия NaHS и сульфид натрия Na ₂ S., которые используются при разложении биополимеров. Обычно сероводород реагирует с металлами с образованием соответствующего сульфида металла. Это свойство используется при обработке газа или воды, загрязненной сероводородом. При очистке металлических руд флотацией минеральные порошки часто обрабатывают сероводородом для улучшения разделения. Металлические детали также можно пассивировать сероводородом.

Эти катализаторы , используемые в гидродесульфуризации обычно активируются сероводородом, и он также изменяет поведение металлических катализаторов , используемых в другом оборудовании , в нефтеперерабатывающем заводе .

В аналитической химии более века он играет важную роль в характеристике ионов металлов в качественном неорганическом анализе . В этом типе анализа ионы тяжелых металлов (и неметаллов ), таких как Pb 2+ , Cu 2+ , Hg 2+ или As 3+ , осаждаются в растворе в присутствии H ₂ S.. Компоненты образовавшихся осадков снова избирательно растворяются.

В лабораторных условиях тиоацетамид вытеснил сероводород в качестве источника сульфид-ионов.

Сероводород используется для отделения тяжелой воды D ₂ Oобычной воды по методу Гирдлера .

Сверхпроводящий

Команда немецких исследователей побила рекорд температуры для самого высокого сверхпроводящего материала в 2015 году: -70  ° C . Необходимо будет сжать сероводород до 1,5 миллионов бар в ячейке с алмазной наковальней .

Коррозия металлов

Этот газ может накапливаться в канализационных сетях ( канализационный газ ) и вызывать коррозию бетонных или металлических труб. Это может задушить рабочих канализации. Находясь в природном газе, он разъедает традиционные материалы, такие как трубы, клапаны и  т. Д. Затем обычные материалы должны быть заменены инконелем (в безводной среде), что сказывается на стоимости оборудования.

Он также атакует деньги  ; Это причина того, что серебряные украшения становятся черными при длительном воздействии загрязненной атмосферы . Сульфида серебра в результате реакции черного цвета.

литература

• Дитер Вейсманн, Манфред Лозе (Hrsg.): Практическое руководство по сульфидным технологиям очистки сточных вод. Вулкан, Эссен 2007, ISBN 978-3-8027-2845-7 .
• Татьяна Хильдебрандт, Манфред К. Гришабер: Много сторон сульфида. Смертельный, но жизненно важный . В кн . : Биология в наше время . Лента39 , нет.5 , 2009, с.328-334 , DOI : .
  
• Ф.П. Спрингер: О сере и сероводороде — история этих компонентов природного газа. Erdöl-Erdgas-Kohl, Выпуск 10, 2011 г., стр. 382–388.
• Ральф Штудель, Дэвид Шешкевиц: Химия неметаллов: Синтезы — Структуры — Связь — Приложения , 2-е изд., De Gruyter, Берлин / Бостон, 2020, ISBN 978-3-11-057805-8 , стр. 555-564 .