Оценка каталитического эффекта вольфрамата калия в экологически безопасной детоксикации 2-хлорэтилфенилсульфида (2-CEPS)

   Цели. Представлены первые результаты изучения каталитической способности вольфрамата в процессе превращения 2-хлор этилфенилсульфида (2-CEPS) — аналога иприта, сернистого иприта — в рамках экологически безопасных методов дезактивации.

   Методы. Система дезактивации включала пероксид водорода (H₂O₂), вольфрамат калия (катализатор на основе соли переходного металла), поверхностно-активное вещество и органические растворители. Исследовалось влияние концентрации K₂WO₄ на эффективность и скорость превращения целевого соединения. Дополнительно изучалось соотношение субстрата и катализатора, а также стабильность детоксицирующей смеси.

   Результаты. Показано, что увеличение концентрации K₂WO₄ приводит к росту эффективности и скорости превращения 2-CEPS. Катализатор продемонстрировал стабильность и долговечность, не вызывая нежелательного разложения H₂O₂. После 18 ч перемешивания степень конверсии сохранялась выше 95 % в течение 15 мин реакции. Кинетика деградации соответствует модели псевдопервого порядка, что указывает на прямую зависимость скорости реакции от концентрации K₂WO₄, однако повышение концентрации вольфрамата способствует образованию нежелательных сульфоновых побочных продуктов.

   Выводы. Исследована каталитическая активность вольфрамата в экологически безопасном растворе, разработанном для деградации 2-CEPS. Установлена четкая зависимость между концентрацией K₂WO₄ и скоростью разложения 2-CEPS. Ключевое преимущество вольфрамата — его исключительная стабильность и долговечность в качестве катализатора, а также минимальное влияние на стабильность H₂O₂, что обеспечивает эффективную дезактивацию.

1. Altmann H.J., Richardt A. Decontamination of Chemical Warfare Agents. In: Richardt A., Blum M.M. (Eds.). Decontamination of Warfare Agents: Tnzymatic Methods for Removal of B/C Weapons. 2008. P. 83–115. doi: 10.1002/9783527621620.ch7

2. Shea D.A. Chemical Weapons: A Summary Report of Characteristics and Effects. Washington, D.C: Library of Congress. Congressional Research Service; 2013. 15 p. Report. Congressional Research Service. R42862.

3. Wagner G., Procell L., Sorrick D., Hess Z., Gehring D., Henderson V., et al. Development of New Decon Green (registered trademark): A How-To Guide for the Rapid Decontamination of CARC Paint. 2008. 51 р.

4. Wagner G., Procell L., Yang Y.C., Bunton C. Molybdate/Peroxide Oxidation of Mustard in Microemulsions. Langmuir. 2001;17(16):4809–4811. doi: 10.1021/la010334h

5. Noyori R., Aoki M., Sato K. Green oxidation with aqueous hydrogen peroxide. Chem. Commun. 2003;(16):1977–1986. doi: 10.1039/B303160H

6. Wagner G. Hydrogen peroxide-based decontamination of chemical warfare agents. Main Gr. Chem. 2010;9(3):257–263. doi: 10.3233/MGC-2010-0028

7. Vu Th.B., Do N.K., Ha H.N., Dao D.H., Hoang K.H., Nguyen Th.H. Research on formulating ingredients and evaluating the decomposition ability of 2-chloroethyl phenylsulfide by green decontamination based on molybdate. J. Mil. Sci. Technol. 2023;90(90 SE-Research Articles):94–101. doi: 10.54939/1859-1043.j.mst.90.2023.94-101

8. Zhao S., Zhu Y., Xi H., Han M., Li D., Li Y., et al. Detoxification of mustard gas, nerve agents and simulants by peroxomolybdate in aqueous H2O2 solution: Reactive oxygen species and mechanisms. J. Environ. Chem. Eng. 2020;8(5):104221. doi: 10.1016/j.jece.2020.104221

9. Aneesh K., Vusa C.S.R., Berchmans S. Enhanced peroxidase-like activity of CuWO4 nanoparticles for the detection of NADH and hydrogen peroxide. Sensors Actuators B: Chem. 2017;253:723–730. doi: 10.1016/j.snb.2017.06.175

10. Haipeng L., Jinxing Y., Yongjing L., Lihong Q., Guomin Z. Decontamination of HD by the Catalytic System of Hydrogen Peroxide Solution. Hans J. Chem. Eng. Technol. 2020;10(4): 314–321. doi: 10.12677/HJCET.2020.104040

11. Cheng X., Liu C., Yang Y., Liang L., Chen B., Yu H., Xia J., Liu S., Li Y. Advances in sulfur mustard-induced DNA adducts: Characterization and detection. Toxicol. Lett. 2021;344:46–57. doi: 10.1016/j.toxlet.2021.03.004

12. Shakarjian M.P., Heck D.E., Gray J.P., Sinko P.J., Gordon M.K., Casillas R.P., Heindel N.D., Gerecke D.R., Laskin D.L., Laskin J.D. Mechanisms mediating the vesicant actions of sulfur mustard after cutaneous exposure. Toxicol. Sci. 2010;114(1):5–19. doi: 10.1093/toxsci/kfp253

13. Oheix E., Gravel E., Doris E. Catalytic processes for the neutralization of sulfur mustard. Chemistry–A Eur J. 2021;27(1):54–68. doi: 10.1002/chem.202003665

14. Popiel S., Nawała J., Dziedzic D., Gordon D., Dawidziuk B. Study on the kinetics and transformation products of sulfur mustard sulfoxide and sulfur mustard sulfone in various reaction media. Int. J. Chem. Kinetics. 2018;50(2):75–89. doi: 10.1002/kin.21141

15. Ye X. Peroxytungstate Anions in Asymmetric Ion Pair Catalyzed Oxidations: Doctoral Thesis. Singapore: Nanyang Technological University; 2019. 198 p. doi: 10.32657/10220/48123

16. Hida T., Nogusa H. Practical and versatile oxidation of alcohol using novel Na₂ WO₄–H₂ O₂ system under neutral conditions. Tetrahedron. 2009;65(1):270–274. doi: 10.1016/j.tet.2008.10.056