RTO care

8. 황화수소

가. 성상

○ 화학식 : H2S(hydrogen sulfide)

○ 분자량 : 34.08

○ 밀도 : 1.539 g/L(0℃, 1 atm)

○ 끓는점 : -60.2℃(760 mmHg)

○ 녹는점 : -82.9℃(760 mmHg)

○ 비열 : Cp=0.24 cal/g·℃(30℃, 1 atm), Cv=0.18 cal/g·℃(30℃, 1 atm)

○ 발화점 : 260℃

○ 무색의 기체로서 계란 썩는 냄새가 나는 대표적인 악취 물질로서 유독성 가스로 취급

○ 물, 에탄올, 가솔린, 등유에 잘 녹음

○ 산소 중에서 푸른 불꽃을 내며 타서 이산화황을 생성하며, 산소가 부족할 경우 황을 생성

2H2S + 3O2 → 2H2O + 2SO2, 2H2S + O2 → 2H2O + 2S

○ 알칼리와 반응하여 두 가지 염을 생성

MOH + H2S → 2H2O + MHS(수소황화물)

2MOH + H2S → 2H2O + M2S(황화물)

○ 산화물을 잘 환원시키고, 특히 진한 질산 등의 산화제와는 격렬하게 반응하므로 위험함

○ 단백질 등의 유기 물질이 박테리아에 의한 분해 작용으로 인하여 천연적으로 발생된 황화수 소는 대기 중에서 산화하여 이산화황이나 황산염으로 변화하는 순환을 함

   

나. 발생원

(1) 인위적 발생원

㈎ 석유 정제공정이나 피혁, 아교, 형광물질 원료 등의 제조공정 중의 부산물로서 발생

㈏ 펄프공장의 경우, 펄프원료를 수산화나트륨(NaOH)과 황화나트륨(Na2S) 존재하에서 증류,분해하여 셀룰로오스를 얻는데, 이 때 황화수소, 메르캅탄 등을 부산물로서 발생

㈐ 염료, 공업약품, 의약품(디메틸 설파이드, 디메틸 설폭사이드 황화나트륨)의 원료로 사용함으로써 발생

㈑ 그 외 혐기성 발효가 일어날 수 있는 대도시의 하수 또는 쓰레기장 등에서 발생

(2) 자연적 발생원

㈎ 화산이나 온천, 납, 석고, 유황 광산 등의 황 또는 황화합물이 존재하는 지각층에서 발생

㈏ 광산에서는 황철광의 분해로 인하여 대기 중으로 발생되거나, 수중에 녹아 있다가 물이 흐르면서 공기 중으로 발산

㈐ 유정(油井)의 천연 가스에 섞여 있을 경우 이것의 생산, 수송, 정제시에 발생

㈑ 자연적 발생량(해면 : 32 x 106톤/년, 육지 : 72 x 106톤/년)이 인공적 발생량(3 x 106톤/년)보다 훨씬 많은 것으로 추정

㈒ 그러나, 인위적 발생은 한정된 지역에 국한

다. 독성

⑴ 황화수소는 독성이 강하며, 고농도 가스를 많이 흡입하면 함철 산화 효소의 파괴로 인하여 세포의 내부 호흡이 정지하여 중추 신경이 마비되어 실신하거나 호흡 정지 또는 질식 증상 을 일으킬 수 있음

⑵ 황화수소는 점막에 산으로 작용, 눈이나 호흡기계의 점막을 자극하며 심한 통증을 유발함 ⑶ 황화수소의 농도별 인체에 미치는 생리 작용은 표 3.8.1과 같음

표 3.8.1 황화수소의 농도별 인체에 미치는 영향

   

농 도(ppm)

증 상

1∼2

취기를 인지함

2.4

명확한 취기를 느끼나 고통스럽지는 않음

3

뚜렷하게 취기를 느낌

5∼8

심하게 불쾌한 취기를 느낌

80∼120

뚜렷한 증상없이 약 6시간 정도 참을 수 있음

200∼300

5∼8분 후에는 눈, 코, 목구멍 등의 점막에 강한 통증을 느끼고 30∼60분 견딜 수 있음

500∼700

약 30분간 호흡하면 아급성 중독을 일으켜 생명이 위험함

1000∼1500

즉시 급성 중독을 일으켜 실신하거나 호흡마비로 즉사함

   

⑷ 저농도의 황화수소는 결막, 코 및 인두에 자극을 주어 광선 현기증, 눈꺼풀의 수축 경련, 재 채기, 입안 및 인후의 건조 등을 유발하여, 사람이 눈물을 흘리고 침이 고이는 것을 느낌

⑸ 황화수소에 대한 결막의 반응은 상당히 심한데 많은 양의 눈물이 나오고, 빛을 피하려는 증상 (photophobia), 통증, 결막 부종, 눈꺼풀의 외번(eversion) 등을 그 예로 들 수 있고, 눈에 대한 이러한 증상은 노출을 중단시키면 수일 내에 사라짐

⑹ 50ppm에 장기간 노출되어 있을 경우 비염, 인두염, 기관지염이 발생된 예가 있음

⑺ 이 가스에 대한 축적 독작용은 없고, 인체에 흡입되면 장, 오줌, 호흡기로 배출됨

   

라. 오염 사례

⑴ 포자리카 중독 사고

-멕시코

-1950년 11월

-기상은 바람에 약하고 안개가 짙게 낀 상태

-각종 공장에서 배출된 황화수소로 주민 22,000명 중 320여명이 급성 증독병으로 입원

-그 중 22명이 사망

-중독 환자의 증상 : 기침, 호흡곤란, 점막 자극 등

⑵ 텍사스 사고

-미국 텍사스에 인접한 10개의 유정에서의 황화수소 배출

-농도는 4∼14%

-유정으로부터 발생한 고농도의 황화수소로 많은 가축이 죽었고, 특히 유정의 가스 탱크나 펌프 시설 근방이나 골짜기에서는 의식을 잃는 사람도 있었음

   

마. 관련기준의 비교

(1) 외국의 황화수소 환경기준

각 국의 환경대기 중의 황화수소 농도의 기준치는 표 3.8.2와 같음

표 3.8.2 각 국의 환경대기 중의 황화수소 농도 기준

   

국가

  

  

평균 시간(시간)

기준치(ppm)

비고

미국

캘리포니아주

  

1

0.1

  

  

   

미조리주1

  

0.5

0.5

0.05

0.03

b

c

  

몬타나주

  

0.5

0.5

0.05

0.03

b

c

  

뉴욕주

  

1

0.1

  

  

   

팬실바니아주

  

1

24

0.1

0.005

  

   

러시아

  

  

24

0.005

  

   

폴란드

  

  

0.33

24

0.33

24

0.04

0.013

0.005

0.005

d

d

e

e

독일

  

  

0.5

0.5

0.1

0.2

f

g

체코

  

  

24

0.005

  

   

캐나다

  

온타리오주

0.5

0.03

  

   

(출처 : Bela G. Liptak, 1984)

1 : 세인트 루이스 도심지역

2 : 1년에 2번이상 초과하면 안됨

3 : 연속 5일간 2번이상 초과하면 안됨

4 : 보호구역임

5 : 특별보호구역임

6 : 장기간 노출시

7 : 8시간 동안 1번이상 초과하면 안됨

(2) 우리나라 환경 및 작업장 기준

(가) 대기환경보전법(개정 '92. 8. 8, 시행 '94. 1. 1)에서 황화수소를 악취물질로 규정, 배출을

규제

1) 공업지역안의 사업장에서의 배출량 : 0.2ppm이하

2) 기타지역안의 사업장에서의 배출량 : 0.05ppm이하

(나) 산업안전보건법(개정 '90. 1. 13)에서 황화수소를 작업장 유해물질로 규정, 미국 ACGIH(미국 산업위생정부전문가회의)에서 권고한 TWA(8시간 가중 평균치) 10ppm, STEL(단시간 노출허 용농도) 15ppm을 작업환경 조건으로

정하여 규제

   

참고문헌

1. 이창기, (1993), 환경과 건강, pp68∼71.

2. Bela G. Liptak, (1984), Environmental Engineers' Handbook, Volume 2, pp176∼181.

3. Luigi Parmeggiani, (1971), Encyclopedia of Occupational Health and Safety, pp1090∼1091.

   

작성자 : 대기공학과 환경연구사 석광설(공학석사)

   

   

원본 위치 <http://home.sunchon.ac.kr/~bioenvlab/data2/ham3/3-8.htm>

   

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7. 알데히드류(Aldehydes)

가. 성상

(1) 포름알데히드

자극성냄새(냄새역치 : 0.8 ppm)를 갖는 가연성 무색기체로 물에 잘 녹고 살균방부제로 이용되며, 그 수용액은 포르말린으로 알려져 있다. 화학적으로는 반응성이 매우 센 환원제이며, 또한 많은 물질들(젤라틴, 아교 등과 같은 단백질)과 쉽게 결합하여 중합체를 형성한다. 포름알데히드는 피혁제조나 사진건판, 폭약등을 만들 때에도 이용되며, 또한 강한 반응성을 이용하여 요소계, 멜라민계 합성수지를 만드는 공정 등에 쓰인다.

(2) 아세트알데히드

아세트알데히드는 반응성이 매우 큰 물질로서 사용상 가장 유의할 점은 화재 및 폭발임. 액상이나 증기상 모두 다 가연성이 매우 크다. 특히 증기상은 다양한 농도범위에서 공기와 함께 가연성과 폭발성이 큰 물질을 형성함. 아세트알데히드는 수은촉매를 이용한 아세틸렌 수화반응, 구리촉매를 이용한 에탄올 산화 혹은 탈수소화반응, 파라핀 산화, 촉매로서 팔라듐과 염화구리를 이용한 에틸렌 산화 등과 같은 공정에 의해서 만들어짐. 아세트알데히드는 중요한 화학적 중간물질로서 수많은 반응에 참여하는데, 현재 생산된 총 아세트알데히드의 약 60%는 아세트산 제조에 사용된다.

나. 발생원

주요발생원은 포르말린제조, 합판제조, 합성수지 및 화학제품제조, 소각로, 석유정제, 유류 및 천연가스 연소시설 등으로 매우 광범위하다. 포름알데히드는 또한 실내공기오염의 주요 원인물질로 일반주택 및 공공건물에 많이 사용되는 단열재인 우레아폼 (Urea Formaldehyde Form Insulation)과 이 외에 실내가구의 칠, 가스난로 등에서의 연소과정, 접착제, 흡연 등에 의해 발생된다.

   

표 3.7.1 포름알데히드의 농도별 인체 자극정도

   

농 도 (ppm)

자 극 부 위

자극정도

0.25이하

0.25∼0.50

0.50∼1.50

10 이상

눈, 코, 호흡기도

"

"

"

"

매우 약한 자극

약한 자극

중간 자극

강한 자극

눈물흘림, 호흡곤란, 기침

   

다. 인체영향

1981년 Schenke 등의 보고서에 따르면 우레아폼을 단열재로 사용한 주택에 살고 있는 주민을 조사한 결과, 오랫동안 포름알데히드에 폭로되었을 경우 정서적 불안정,기억력 상실,정신집중의 곤란등을 유발한다. 동물실험에서는 폐수종, 비염의 증상이 있는 것으로 나타남. 포름알데히드에 반복하여 노출될 경우 눈, 코 및 호흡기도에 만성 자극을 일으키며 눈꺼풀에 염증을 유발시키는 것으로 알려지고 있으며 농도별 인체에 대한 자극정도는 표 3.7.1과 같다. 또한 이 물질이 수중에 존재할 경우 어패류에 대한 독성(어류에 대한 치사농도 : 50∼100ppm)도 있다.

호흡에 의한 영향을 보면 쥐의 4시간 기준 반수치사농도(LC50)는 250 ppm이고, 고양이는 8시간 기준 반수치사농도가 650 ppm이다. 사람에 대해서는 10 ppm이하일때 느끼는 자극정도는 표 3.7.1에 나타낸 바와 같고 30 ppm에서 질병증상이 나타나기 시작하며 100 ppm이상에서 1분이상 노출될시 심각한 영향을 나타낸다. 실내 또는 지하공간에서 포름알데히드에 의한 오염을 막기위해서 환기 시설을 충분히 가동하여야 한며, 사용시 손이나 피부에 묻었을 경우 그 부위를 비눗물로 깨끗이 씻어야 하고 눈에 들어갔을 경우 깨끗한 물로 15분이상 씻어야 한다.

또한 아세트알데히드는 점막을 자극하고, 중추신경계에 마취작용을 일으키며, 낮은 농도에서도 기관지 염증뿐만 아니라 눈·코·상부호흡기의 자극을 유발함. 고농도에서는 두통·마비·기관지 및 폐의 수종을 일으키고, 섭취시에는 멀미·구토·설사·혼수상태·호흡기 장애 등을 유발한다.

라. 대기중 허용농도 및 환경기준

(1) 각국의 대기중에서의 포름알데히드에 대한 허용노출농도는 표 3.7.2와 같음.

표 3.7.2 포름알데히드에 대한 허용노출농도

   

국 가

시간가중평균(TWA)

  

  

ppm

mg/m3

미국

러시아

체코

독일

스웨덴

브라질

일본

영국

3.0

-

-

0.5

0.8

1.6

2.0

2.0

-

0.5

0.5

0.6

1.0

2.3

2.5

3.0

(2) 미국 각 주의 포름알데히드에 대한 환경기준은 표 3.7.3과 같음.

표 3.7.3 미국 각주의 포름알데히드에 대한 환경기준

   

환경기준(mg/m3)

북부케롤리나, 북부다코타

메사츄세츠

뉴욕

펜실베니아

남부케롤리나

컨넥티코트, 남부다코타, 버지니아

인디아나

네바다

워싱톤

0

0.77

5.0

7.2

7.5

12.0

18.0

71.0

75.0

   

(3) 현재 대기환경보전법상 포름알데히드의 배출허용기준은 모든 배출시설에 대해 20 ppm이하로 규정되어 있다.

(4) 포름알데히드와 아세트알데히드는 '98년 초 대기환경보전법 개정시 특정대기유해물질로 확대지정되어 관리되고 있고, 대기오염공정시험방법도 개정됨. 포름알데히드에 대한 주시험방법은 크로모트로핀산법에서 DNPH/HPLC 방법으로 개정된다. DNPH/HPLC 방법은 알데히드화합물과 2,4-DNPH와의 유도체화반응을 이용한 것으로서 배출가스중의 알데히드는 흡수액인 2,4-DNPH와 반응하여 하이드라존 유도체를 형태로 전환되고 물을 부산물로 생성하게 되는데 이 때 생성된 하이드라존유도체를 HPLC로 분석하여 정량하게 된다. 이 시험방법에서 주의할 점은 굴뚝 먼지를 시료채취할 경우와 마찬가지로 알데히드류의 시료채취시에도 반드시 등속흡인을 해야한다는 것이다.

참고문헌

1. Marshall Sittig, Handbook of Toxic hazardous Chemicals and Carcinogens.

2. Luigi Parmeggiani, (1971), Encyclopedia of Occupational Health and Safety.

작성자 : 대기공학과 환경연구관 차준석(공학박사)

   

   

원본 위치 <http://home.sunchon.ac.kr/~bioenvlab/data2/ham3/3-7.htm>

   

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Toluene diisocyanate

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Names

  

IUPAC name

2,4-diisocyanato-1-methyl-benzene

  

Other names

Tolylene diisocyanate

Methyl phenylene diisocyanate

  

Identifiers

  

CAS Number

584-84-9 

ChEBI

CHEBI:53556 

ChEMBL

ChEMBL1086446 

ChemSpider

13835351 

Jmol 3D model

Interactive image

RTECS number

CZ6300000

InChI[show]

  

SMILES[show]

  

Properties

  

Chemical formula

C9H6N2O2

Molar mass

174.2 g/mol

Appearance

Colorless to pale yellow liquid

Odor

sharp, pungent[1]

Density

1.214 g/cm3, liquid

Melting point

21.8 °C (71.2 °F; 294.9 K)

Boiling point

251 °C (484 °F; 524 K)

Solubility in water

Reacts

Vapor pressure

0.01 mmHg (25°C)[1]

Hazards

  

Safety data sheet

See: data page

EU classification (DSD)

Very toxic (T+)

Carc. Cat. 3

R-phrases

R26, R36/37/38, R40,

R42/43, R52/53

S-phrases

(S1/2), S23, S36/37, S45, S61

NFPA 704

1

3

1

Flash point

127 °C (261 °F; 400 K)

Explosive limits

0.9%-9.5%[1]

Lethal dose or concentration (LD, LC):

  

LC50 (median concentration)

14 ppm (rat, 4 hr)

13.9 ppm (guinea pig, 4 hr)

9.7 ppm (mouse, 4 hr)

11 ppm (rabbit, 4 hr)[2]

US health exposure limits (NIOSH):

  

PEL (Permissible)

C 0.02 ppm (0.14 mg/m3)[1]

REL (Recommended)

Ca[1]

IDLH (Immediate danger)

Ca [2.5 ppm][1]

Related compounds

  

Related isocyanates

Methylene diphenyl diisocyanate

Naphthalene diisocyanate

Related compounds

Polyurethane

Supplementary data page

  

Structure and

properties

Refractive index (n),

Dielectric constantr), etc.

Thermodynamic

data

Phase behaviour

solid–liquid–gas

Spectral data

UV, IR, NMR, MS

 verify (what is 

   

 ?)

  

Infobox references

  

Toluene-2,4-diisocyanate

Toluene diisocyanate (TDI) is an organic compound with the formula CH3C6H3(NCO)2. Two of the six possible isomers are commercially important: 2,4-TDI (CAS: 584-84-9) and 2,6-TDI (CAS: 91-08-7). 2,4-TDI is produced in the pure state, but TDI is often marketed as 80/20 and 65/35 mixtures of the 2,4 and 2,6 isomers respectively. It is produced on a large scale, accounting for 34.1% of the global isocyanate market in 2000, second only to MDI.[3] Approximately 1.4 billion kilograms were produced in 2000.[4]

Contents

 [hide

Synthesis[edit]

2,4-TDI is prepared in three steps from toluene via dinitrotoluene and 2,4-diaminotoluene (TDA). Finally, the TDA is subjected to phosgenation, i.e., treatment with phosgene to form TDI. This final step produces HCl as a byproduct and is a major source of industrial hydrochloric acid.[4]

Distillation of the crude TDI mixture produces an 80:20 mixture of 2,4-TDI and 2,6-TDI, known as TDI (80/20). Differentiation or separation of the TDI (80/20) can be used to produce pure 2,4-TDI and a 65:35 mixture of 2,4-TDI and 2,6-TDI, known as TDI (65/35).

Applications[edit]

The isocyanate functional groups in TDI react with hydroxyl groups to form carbamate (urethane) links. The two isocyanate groups in TDI react at different rates: The 4-position is approximately four times more reactive than the 2-position. 2,6-TDI is a symmetrical molecule and thus has two isocyanate groups of similar reactivity, similar to the 2-position on 2,4-TDI. However, since both isocyanate groups are attached to the same aromatic ring, reaction of one isocyanate group will cause a change in the reactivity of the second isocyanate group.[3]

It is used in the production of flexible polyurethane foams

Hazards[edit]

The LD50 for TDI is 5800 mg/kg for oral contact and LC50 of 610 mg/m3 for the vapour. Despite the indicated low toxicity, TDI is classified as "very toxic" by the European Community.[4]

In the United States, the Occupational Safety and Health Administration has set a permissible exposure limit with a ceiling at 0.02 ppm (0.14 mg/m3), while the National Institute for Occupational Safety and Health has not established a recommended exposure limit, due to the classification of toluene diisocyanate as a possible occupational carcinogen.[5]

Information is available on handling, personal protective equipment, exposure monitoring, transport, storage, sampling and analysis of TDI, dealing with accidents, and health and environmental themes.[6] All major producers of TDI are members of the International Isocyanate Institute,[citation needed] whose aim is the promotion of the safe handling of TDI in the workplace, community, and environment.

See also[edit]

References[edit]

  1. ^ Jump up to: a b c d e f "NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards #0621". National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH).
  2. Jump up ^ "Toluene-2,4-diisocyanate". Immediately Dangerous to Life and Health. National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH).
  3. ^ Jump up to: a b Randall, D.; Lee, S. (2003). The Polyurethanes Book. New York: Wiley. ISBN 978-0-470-85041-1.
  4. ^ Jump up to: a b c Six, C.; Richter, F. (2005), "Isocyanates, Organic", Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Weinheim: Wiley-VCH, doi:10.1002/14356007.a14_611
  5. Jump up ^ National Institute for Occupational Safety and Health (May 1994). "Documentation for Immediately Dangerous To Life or Health Concentrations (IDLHs)". Centers for Disease Control and Prevention.
  6. Jump up ^ Allport, D. C.; Gilbert, D. S.; Outterside, S. M., eds. (2003). MDI and TDI: Safety, Health and the Environment: A Source Book and Practical Guide. Wiley. ISBN 978-0-471-95812-3.

External links[edit]

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