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实验室通风柜

发布时间:2019-06-26 14:06:41

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实验室通风柜是实验室设计中不可缺少的组成部分。为了使实验室工作人员免于吸入一些有毒的、可致病的或毒性不明的化学物质,实验室应有良好的通风。为避免一些蒸汽、气体和微粒(烟雾、煤烟、灰尘等)的吸收,污染物质必须使用通风柜、通风罩或局部通风的方法除去。通风柜是实验室中最常用的一种局部排风设备。由于其结构不同,使用的条件不同,排风效果也不相同。通风柜的性能,主要取决于通风柜的正确设计和使用。
1 通风柜的种类实验室通风柜一般分为两种类型:通用型和补风型。通用型通风柜适用于最普通的物理、化学、生物等实验环境;补风型通风柜适用于室内有空调的实验环境,它能使柜内空气与室外空气直接对流,减轻实验室空调的负荷。通风柜使用排风系统类型可分为固定气体容积或可变气体容积。

通用通风柜
1.1 固定气体容积通风柜
1.1.1 通用型通风柜通用型通风柜是很常用的,其内部具有一个气体导流板以及活动的进风调节板。通用通风柜通常以固定的排风容积运行,大部分有害气体通过进风调节板孔进入通风柜。减小进风调节板孔会增大通过进风调节板孔的空气的速度。通用通风柜最便宜,但是它的使用性能很大程度上取决于进风调节板的位置的高低。当进风调节板接近关闭位置时,通过进风调节板孔的高速气流可能会吹翻重量微小的仪器,干扰测试设备,降低蒸馏速率,降低加热温度,吹散有价值的试样材料或在通风柜内产生紊乱。
1.1.2 旁通式通风柜当实验室要大幅度排除室内空气时,采用这种通风柜比较合适,因为当柜门全闭时并不影响室内的换气量。旁通通风柜中的补偿进风孔起限制进风调节板孔进入通风柜的气流速度的作用,因为进风调节板可以上升或下降。旁通通风柜一般以固定气体容积工作。当进风调节板关闭时,进入通风柜的气流方向将重新分布,因此使通风柜中的高速气流流量减至最少。进风调节板上升或降低,都会减小气流速度。因此,旁通通风柜的进风调节板孔进入通风柜的气流速度一般不会妨碍通风柜的设备和操作。
旁通式通风柜旁通通风柜优化了进气系统的设计,保证了进风调节板升降时柜内气流的平衡
1.1.3 补风型通风柜补风型通风柜是旁通通风柜的变种。补风型通风柜能降低室内空调的负荷,将室外空气输入实验室内以降低室内有害物质的浓度,改善实验人员的工作环境。有空气调节系统的实验室采用这种通风柜是很理想的,既节省能量,又不影响室内的气流组织。补风型通风柜存在一些缺点。因为需要两个通风机和两套风道管道,所以初装成本比一般的通风柜高;因为辅助进气系统需要大功率的排风系统,所以要平衡辅助进气系统,防止在通风柜的正面有不希望的干扰气流。此外,辅助空气应该纯净、干燥,不能干扰正在进行的实验。
补风型通风柜
1.2 可变气体容积通风柜可变气体容积通风柜可以改变室内排风量,而在一定范围内保持操作面的气流速度。可变气体容积通风柜可使用不同的方法来改变排气容积。一个方法是根据进风调节板打开的位置高低和排气控制板的闭合程度来调节;另一个方法是改变排风速度来满足风量要求。当多个通风柜共享一个抽风机时,两种方法都可使用。可变气体容积通风柜系统排风柜一般作为通用的通风柜使用。一些可变气体容积通风柜包括改良的旁通系统,可以保证足够的送风,以在进风调节板位置最低时能够充分地控制和加入排出气体。可变气体容积通风柜系统可在制作时嵌入在通风柜内部,或作为一个辅助设备添加到通风柜上。一些可变气。 可变气体容积通风柜体容积通风柜配有电子设备,它们与实验楼的保温、通风和空调设备连接在一起,可从控制中心位置监视通风柜排气以及控制实验室送风情况。可变气体容积通风柜比传统的旁通和补风型通风柜节约能源。同时,它们提供稳定的气流,是操作复杂或实验时间较长的实验的最佳选择。此外,大部分可变气体容积通风柜系统拥有监视器和报警器,它可以警告实验人员气流不安全的情况。
1.3 特殊用途通风柜特殊用途通风柜一般用于特殊的、专门的实验。
以下是一些常用的特殊用途通风柜

1.3.1 过氯酸通风柜过氯酸通风柜专门用于过氯酸实验。有机材料不应用于制作过氯酸通风柜,因为过氯酸与有机材料起化学反应时会产生爆炸。它必须用相对惰性的材料来制作,如316型不锈钢、1型未加塑喷涂的聚氯乙烯或陶瓷材料。特殊用途通风柜具有安全的工作面、耐蚀内腔材料和容易彻底清洁的排放口该通风柜要求具有可冲洗特性,因为通风柜和管道系统在每一次使用后必须充分清洗,以防止潜在可反应的高氯酸盐类的物质积存。通风柜内部应避免锐角或隐蔽位置,以便于残积物的彻底冲洗。过氯酸通风柜要求具有一定冲洗能力的专用排出系统。
1.3.2 用于放射性实验的通风柜用于放射性实验通风柜应具有高度安全的工作面和通风柜内部的安全防护。通风柜内部的衬料不应该为放射性物质所渗透。观察窗口应采用适当的屏蔽材料,不同的射线对屏蔽的要求也不同。由于α射线粒子重、速度慢,故只要一张纸就可以挡住;β射线用有机玻璃就可以挡住;而γ射线则要求用混凝土、铅砖、铅屏风等作防护层。一般在放射药品源和人体之间放置7个半值层厚度的屏蔽物,就可使剂量率降低1%。在排气管道系统中应使用易于高效吸收微粒的过滤器或活性炭过滤器。
1.3.3 蒸馏通风柜和落地通风柜蒸馏通风柜和落地通风柜具有较大的内部高度,以适应大仪器的实验的使用。蒸馏通风柜一般安装在一个平台上,而落地通风柜安装在地面上,以便于重仪器或大仪器的推入。虽然称为落地通风柜,当实验时操作员决不能站在通风柜里面。
1.3.4 防爆式通风柜在进行易燃或易爆炸物的特定实验时要求使用防爆通风柜。防爆式通风柜实质上是配备特殊电器的通风柜,如防爆灯装置。防爆并不意味着通风柜能够控制或抵抗爆炸,它指的是其电气部件用来排除电火花,防止可能点燃易燃材料的火花或发热源产生。防爆通风柜的电器部件,如防爆的电源开关、插座和内部线路是专利许可的,必须满足相应的国家标准。除通风柜上的部件外,通风柜内部使用的电气设备也应该是防爆的。
2 SICOLAB实验室通风柜的设计要点
2.1 实验室通风柜大小要求教师用通风柜一般高2。2m、长1m、宽0。65m。四面镶玻璃或用透明有机玻璃,正面设有供教师演示用的可以上下移动的进风调节板(柜门高、宽各为0。5m)。上部设有通风孔,与排气管、排风扇联接,在实验时可将有毒气体排出室外。学生实验用通风柜一般高2。2m,长0。8m,宽0。5m。正面镶玻璃并装有可以上下移动的柜门(柜门高、宽各为0。5m)。上部设排气孔,可供自然排风或强迫排风用。特殊用途通风柜一般高2。2m,长1~1。2m,宽0。5m。柜内装有可动式多层金属网气体导流板,或有孔木制气体导流板。上部都设有排气孔,底部侧面开进气口。通风柜尺寸可以根据实验室特点加以调整,如可以设计成可在教师演示台上操作的或可移动式通风柜。
2.2 通风柜内衬材料选择的管道材料应该是耐用、抗化学侵蚀、阻燃和耐高温的材料。通风柜的内衬材料最好按照特定的实验来确定。实验室通风柜排出物从类属上可分为有机或无机的化学气体、汽化物、水蒸气或烟雾、微粒等;从特性方面可分为酸、碱、溶剂或油剂物质。通风柜内衬材料易受这些物质的侵蚀:
(1)腐蚀(由化学或电化学作用,对金属或其它材料的破坏);
(2)分解(对涂覆材料和塑料的溶解作用);
(3)融化(在高温时对一些塑料和涂覆材料)。通风柜表面应该考虑使用防污染材料。通风柜内壁必须为全密封无缝连接,以满足最佳清洁条件和最大限度地保证实验人员的安全。
2.3 进风调节板和气体导流板进风调节板在弹着点和防辐射方面提供一些人体防护。它是透明的,故便于从外面观察。进风调节板可设计成垂直上下滑动、水平滑动或水平和垂直滑动的组合应用。只要能升降自由、省力、安全、便于实验操作和控制抽风量就可以。防爆玻璃是最普通的选择,是进风调节板材料经济的选择。当使用氟化氢(HF酸类)物质时,笔者推荐选择聚碳酸酯进风调节板。因为这种材料在处于HF气体条件下没有雾或腐蚀产生气体导流板的设计应充分考虑空气动力学因素、专有的导流板技术,提高有毒气体的收集、排放效率。
2.4 观察窗设计要求观察窗采用无段变速平衡砝码设计,可以在任意位置停止,便于推拉。悬吊观察窗的钢索外置于工作空间外,不直接接触通风柜的工作环境,其承重能力达到150kg,确保长期使用无变化。观察窗把手符合人体工程学,使推拉更方便且美观大方。该把手喷涂聚四氟乙烯,有很好的防酸碱能力。观察窗玻璃与把手的连接运用物理学原理使二者紧密结合在一起,观察窗玻璃采用5mm钢化玻璃贴进口的化学实验室专用贴膜。该贴膜在各种强酸碱溶液中浸泡48h无任何变化,既有很好的防腐蚀能力,又不影响实验室人员对内部仪器的观察。
2.5 安全控制设计
2.5.1 工作区域安全设计工作区装配有工作检测传感器,用于检测实验人员在通风柜前的状况。当实验人员在工作区时,传感器将信号传送给通风柜系统使之设置在风量较高的“使用”工作模式,因而提高了安全性。当操作人员离开工作区时,传感器将信号传送给通风柜系统使之设置在风量较低的“待命”工作模式。有害气体检测传感器用于检测通风柜前溢出气体的状况。当有有害气体溢出时,报警系统就会报警,以免实验人员吸入有害气体。
2.5.2 采用智能风量调节技术当实验人员在工作区时,风量调节设备反应速度应在1s之内,精确风量调节比为20∶1(最大∶最小),确保通风柜工作时追踪恒定的面风速;进风调节板任意调节时,确保无溢出,并且具有报警显示功能。
2.5.3 排风方式排风方式应采用三段狭缝式,气流无遮挡,能将不同比重的有害气体高效率地排出,使实验室操作者及实验室其他人员避免有害物质的侵害。所有水、气阀门及柜体均应选用优质耐用、阻燃和抗腐蚀材料。还应选用优质、平稳、可靠、噪音低的排风马达。
3 实验室通风柜的使用

使用通风柜的最大目的是排出实验中产生的有害气体,保护实验人员的健康。通风柜要有高度的安全性和优越的操作性,这就要求实验人员能够正确使用通风柜。
3.1 通风柜使用前的准备实验人员在操作前应仔细阅读实验指导书,熟悉操作程序以及操作细节,避免在实验操作时出现重大错误或事故。实验人员必须熟悉仪器性能及其正确操作方法,准备好实验用的仪器设备和消耗材料。在实验的开始前及终止后,必须以清洁剂(如70%的酒精水溶液)清洗双手。在实验开始前,实验人员必须穿上清洁的实验服,若留有长发须将长发束好,在操作中任何时刻都应装束整齐,必要时穿隔离衣,戴手套、工作帽和鞋套。检查通风系统和面风速是否正常。
3.2 通风柜内仪器设备的使用应将仪器和设备尽可能远地放在通风柜内的后部位置,至少应该放在通风柜内离前观察窗20cm左右的距离,以便保证安全和实现最理想的操作。应防止通风柜内的仪器或材料阻挡通风柜后面的气体导流板的排气口。当在通风柜内使用大的仪器时,应将仪器放在台架上,以便空气从它下面流过。当存在易燃液体或气体时,不要放置电气设备或其它发热源在通风柜内,或者让它们靠近热源。这样可以避免低燃点的液体被引燃。
3.3 使用实验室通风柜时的注意事项当使用通风柜时,实验人员面部必须在通风柜进风调节板平面的外面,离通风柜的正面至少15cm,并注意空气流动的变化如果有易爆炸或溅出的物质,实验人员务必戴防护眼镜,并且戴完全保护面部的口罩。在操作过程中不准吸烟、吃东西或使用化妆品(如口红等)。仪器、药品的使用和操作应准确无误,如准确地从瓶子中取出化学药品和倾倒易挥发的化学药品,不要撒落到地上或通风柜内,以提高环境的安全并减少损失。3.4 特殊通风柜的使用放射性药品开瓶、稀释、分装时,工作人员要穿隔离衣,戴口罩、帽子、胶皮手套、防护眼镜等,并应在铅砖、铅玻璃防护屏后进行。应在通风柜内开瓶,开瓶前应按说明书核对放射性药物的标签,然后将放射源置于通风柜内。开瓶勿用力过猛,以防打碎玻璃容器,造成污染。稀释与分装放射性药物前应仔细核对说明书的项目;稀释口服液可用蒸馏水,静脉注射剂可用无菌生理盐水;分装放射性药品时应在铺有吸水纸的搪瓷盘内进行,不要直接在工作台上操作。
3.5 对意外事故的处理发生意外事故(如放射性药品的撒、漏等)应及时封闭被污染的现场和迅速切断污染的来源,防止事故的扩大。对受污染人员应及时采取必要的措施,若污染严重应上报有关部门和领导;若放射性药品源丢失或被盗,应立即追查去向并向主管部门报告
3.6 “三废”的处理
3.6.1 固体废物的处理主要采用放置法。被有害药物污染的固体物质或放射性废物应存放在指定地点,并采用适当的屏蔽物加以防护。待其自然蜕变后,再当作非放射性废物处理即可
3.6.2 液体废物的处理应根据有害物质的最大容许浓度、化学性质、危害强度、废液的容积以及下水道的排水设备等情况进行不同的处理。一般采用稀释法达到容许排放标准再排放对放射性物质应采用放置法,半衰期短的也可稀释后排放;一般无害废水可直接排入下水道;不能直接排入下水道的放射性废液可采用衰变池贮存10个半衰期后排入下水道。
3.6.3 气体废物的处理易产生有害气体的药物在开瓶、分装时应在通风柜内通风条件下操作。通风柜排气口应高出周围50m内的屋顶3~4m,以使有害气体排入高空。通风柜排气口的过滤装置应视使用情况定期更换。
4 总结
实验室是学科建设的重要支撑和发展平台,实验设计及使用、实验水平和运行机制等直接影响着人才培养和科学研究。通风柜在物理、化学、生物等实验室设备中具有十分重要的功能,是必不可少的设备。因此,通风柜的设计和使用是实验室建设中的重要问题,必须引起实验人员足够的重视。