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三、化工专业实验室安全与环保
化工实验通常涉及化学药品、带压设备、危险气体、电、煤气等潜在危害因素。这些因素若不加注意,随时可能引发出各种事故,造成环境污染和人体伤害,因此,加强对实验室安全技术和环境保护知识的了解,掌握相关危险情况的处理方法是非常必要的。
本节主要根据化工专业实验中存在的不安全因素,对防火、防爆、防毒、防触电等安全操作知识及防止环境污染等内容做一些基本介绍。
(一)实验室安全知识
1.实验室常用危险品的分类
化学工程与工艺专业实验室常有易燃性物质、易爆性物质及有毒物质,归纳起来主要有以下几类。
(1)可燃气体 遇火、受热或与氧化剂相接触能引起燃烧或爆炸的气体。如:氢气、甲烷、乙烯、煤气、液化石油气、一氧化碳等。
(2)可燃液体 在常温下呈液态,具有挥发性,闪点低且容易燃烧的物质。如:乙醚、丙酮、汽油、苯、乙醇等。
(3)可燃性固体 凡遇火、受热、撞击、摩擦或与氧化剂接触能着火的固体。如:木材、涂料、石蜡、合成纤维等,化学药品五硫化磷、三硫化磷等。
(4)爆炸性物质 在热力学上很不稳定,受到轻微摩擦、撞击、高温等因素的激发而发生激烈的化学变化,在极短时间内放出大量气体和热量,同时伴有热和光等效应发生的物质。如:过氧化物、氮的卤化物、硝基或亚硝基化合物、乙炔类化合物等。
(5)自燃物质 有些物质在没有任何外界热源的作用下,由于自行发热和向外散热,当热量积蓄升温到一定程度能自行燃烧的物质。如:磁带、胶片、油布、油纸等。
(6)遇水燃烧物质 有些化学物质当吸收空气中水分或接触了水时,会发生剧烈反应,并放出大量可燃气体和热量,当达到自燃点而引发燃烧和爆炸。如:活泼金属钾、钠、锂及其氧化物等。
(7)混合危险性物质 混合后发生燃烧或爆炸的物质称为混合危险性物质。如:强氧化剂(重铬酸盐、氧、发烟硫酸等),还原剂(苯胺、醇类、有机酸、油脂、醛类等)。
(8)有毒物品 在一定条件下,某些侵入人体后会破坏人体正常生理机能的物质称有毒物质,如:
①窒息性毒物,如氮、氢、一氧化碳等;
②刺激性毒物,如酸类蒸气、氯气等;
③麻醉性或神经毒物,如芳香类化合物、醇类化合物、苯胺等;
④其他无机及有机毒物,指对人体作用不能归入上述三类的无机和有机毒物。
2.危险化学品的安全知识
实验室常用的化学品必须合理地分类存放。易燃物品不能与氧化剂放在一起,以免发生着火燃烧的危险。对不同的危险药品,在为扑救火灾选择灭火剂时,必须针对药品进行选用,否则不仅不能取得预期效果,反而会引起其他的危险。例如,着火处有金属钾、钠存放,不能用水进行灭火,因为水与金属钾、钠等剧烈反应,会发生爆炸,十分危险;轻质油类着火时,不能用水灭火,否则会使火灾蔓延;若着火处有氰化钾,则不能使用泡沫灭火剂,因为灭火剂中的酸与氰化钾反应生成剧毒的氰化氢。因此了解危险品性质与分类十分必要。
3.危险化学品的安全使用
(1)实验用的毒品必须按规定手续领用与保管。剧毒品要登记注册,并有专人管理。使用后的废液必须妥善处理,不允许倒入下水道中。
(2)凡是产生有害气体的实验操作,必须在通风橱内进行。但应注意不使毒品洒落在实验台或地面上,一旦洒落必须彻底清理干净。
(3)绝不允许以实验室内任何容器作食具,也不准在实验室内吃食品,实验完毕必须多次洗手,确保人身安全。
(4)对具有污染性质的化学药品不能与一般化学试剂放在一起。对有污染性物质的操作必须在规定的防护装置内进行。违反规程造成他人的人身伤害应负法律责任。
(5)进入实验室必须佩戴相应的防护措施,如实验服、防护眼镜、防护口罩、防毒面具等。
(6)对于易燃易爆药品应根据实验的需用量和按照规定数量领取。不能在实验场所存放大量该类物品。
(7)存放易燃品应严禁明火,远离热源,避免日光直射。有条件的实验室应设专用贮放室或存放柜。
(8)在实验前必须了解危险化学品的安全说明书,必要的时候应结合具体实验,制定出安全操作规程。
(9)在进行蒸馏易燃液体、有机物品或在高压釜内进行液相反应时,加料的数量绝不允许超过容器的2/3。在加热和实验过程中,实验人员不得离岗,不允许在无操作人员监视下加热。对沸点低的易燃有机物品蒸馏时,不应使用直接明火加热,也不能加热过快,致使急剧汽化而冲开瓶塞,引起火灾或造成爆炸。进行这类实验的操作人员,必须熟悉实验室中灭火器材存放地点及使用方法。
(10)各种易燃液体、有机化合物蒸气和易燃气体在空气中含量达到一定浓度时,就能与空气(实际是氧气)构成爆炸性的混合气体。这种混合气体若遇到明火就发生闪燃爆炸。
(11)任何一种可燃气体在空气中构成爆炸性混合气体时,该气体所占的最低体积分数称爆炸下限;该气体所占的最高体积分数称爆炸上限。在下限与上限之间称爆炸范围。低于爆炸下限或高于爆炸上限的可燃性气体和空气构成的混合气体都不会发生爆炸。但对体积分数超过上限的混合气遇明火会发生燃烧,但不会爆炸。例如甲苯蒸气在空气中的浓度为1.2%~1.7%时就构成爆炸性的混合气体。在这个温度范围遇明火(火红的热表面、火花等各种火源)即发生爆炸。低于1.2%,高于7.1%都不会发生爆炸。当某些可燃性气体或蒸气遇空气混合进行燃烧时,也可能突然发生爆炸。这是由于该气体在空气中所占的体积比逐渐升高或降低,浓度由爆炸限以外进入爆炸限以内所致。反之,爆炸性的混合气体由于成分的变化也可以从爆炸限内逐渐变至爆炸限范围以外,称为非爆炸性气体。这类具有爆炸性的混合气体在使用时应倍加重视,但也并不可怕。若能认真而严格地按照安全规程操作,是不会有危险的。因为构成爆炸应具备两个条件:
①可燃物在空气中的浓度落在爆炸限范围内;
②有明火存在。
故防止方法就是不使浓度进入爆炸极限以内。在配气时,必须严格控制。使用可燃气体时,必须在系统中充氮吹扫空气,同时还必须保证装置严密不漏气。
(12)实验室要保证有良好通风,并禁止在室内有明火和敞开式的电热设备,也不能让室内有产生火花的必要条件存在等。此外,应注意某些剧烈的放热反应操作,避免引起自燃或爆炸。总之,只要严格掌握和遵守有关安全操作规程就不会发生事故。
4.危险化学品中毒和化学灼伤防范
(1)危险化学药品的毒性 危险化学药品除了易燃易爆危险性外,还在于它们具有腐蚀性、刺激性、对人体的毒性(特别是致癌性)。使用不慎会造成中毒或化学灼伤事故。特别应该指出的是,实验室中常用的有机化合物,其中绝大多数对人体都有不同程度的毒害。几种常用的有毒物质的最高允许浓度见表1-1。
表1-1 几种常用有毒物质的最高允许浓度 单位: mg/m3
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(2)化学中毒和化学灼伤事故的预防 化学中毒主要是由下列原因引起的:
①由呼吸道吸入有毒物质的蒸气。
②有毒药品通过皮肤吸收进入人体。
③吃进被有毒物质污染的食物或饮料,品尝或误食有毒药品。
化学灼伤则是因为皮肤直接接触强腐蚀性物质、强氧化剂、强还原剂,如浓酸、浓碱、氢氟酸、钠、溴等引起的局部外伤。预防措施主要如下:
①最重要的是保护好眼睛!在化学实验室里应该一直佩戴护目镜(平光玻璃或有机玻璃眼镜),防止眼睛受刺激性气体熏染,防止任何化学药品特别是强酸、强碱、玻璃屑等异物进入眼内。
②禁止用手直接取用任何化学药品,使用毒品时除用药匙、量器外必须佩戴橡胶手套,实验后马上清洗仪器用具,立即用肥皂洗手。
③尽量避免吸入任何药品和溶剂蒸气。处理具有刺激性的、恶臭的和有毒的化学药品时,如H2S、NO2、Cl2、Br2、CO、SO2、SO3、HCl、HF、浓硝酸、发烟硫酸、浓盐酸,乙酰氯等,必须在通风橱中进行。通风橱开启后,不要把头伸入橱内,并保持实验室通风良好。
④严禁在酸性介质中使用氰化物。
⑤禁止口吸吸管移取浓酸、浓碱、有毒液体,应该用洗耳球吸取。禁止冒险品尝药品试剂,不得用鼻子直接嗅气体,而是用手向鼻孔扇入少量气体。
⑥不要用乙醇等有机溶剂擦洗溅在皮肤上的药品,这种做法反而增加皮肤对药品的吸收速率。
⑦实验室里禁止吸烟进食,禁止赤膊穿拖鞋。
(3)中毒和化学灼伤的急救
①眼睛灼伤或掉进异物。一旦眼内溅入任何化学药品,立即用大量水缓缓彻底冲洗。实验室内应备有专用洗眼水龙头。洗眼时要保持眼皮张开,可由他人帮助翻开眼睑,持续冲洗15min。忌用稀酸中和溅入眼内的碱性物质,反之亦然。对因溅入碱金属、溴、磷、浓酸、浓碱或其他刺激性物质的眼睛灼伤者,急救后必须迅速送往医院检查治疗。玻璃屑进入眼睛内是比较危险的。这时要尽量保持平静,绝不可用手揉擦,也不要试图让别人取出碎屑,尽量不要转动眼球,可任其流泪,有时碎屑会随泪水流出。用纱布,轻轻包住眼睛后,将伤者急送医院处理。若是木屑、尘粒等异物进入,可由他人翻开眼睑,用消毒棉签轻轻取出异物,或任其流泪,待异物排出后,再滴入几滴鱼肝油。
②皮肤灼伤。
a.酸灼伤。先用大量水冲洗,再用稀NaHCO3溶液或稀氨水浸洗,最后用水洗。
氢氟酸能腐烂指甲、骨头,滴在皮肤上,会形成痛苦的、难以治愈的烧伤。皮肤若被灼烧后,应先用大量水冲洗20min以上,再用冰冷的饱和硫酸镁溶液或70%酒精浸洗30min以上,或用大量水冲洗后,用肥皂水或2%~5% NaHCO3溶液冲洗,用5%NaHCO3溶液湿敷。局部外用可的松软膏或紫草油软膏及硫酸镁糊剂。
b.碱灼伤。先用大量水冲洗,再用1%硼酸或2%HAc溶液浸洗,最后用水洗。
c.溴灼伤。这是很危险的。被溴灼伤后的伤口一般不易愈合,必须严加防范。凡用溴时都必须预先配制好适量的20% Na2S2O3溶液备用。一旦有溴沾到皮肤上,立即用Na2S2O3溶液冲洗,再用大量水冲洗干净,包上消毒纱布后就医。
在受上述灼伤后,若创面起水泡,均不宜把水泡挑破。
③中毒急救。实验中若感觉咽喉灼痛、嘴唇脱色或发绀,胃部痉挛或恶心呕吐、心悸头晕等症状时,则可能系中毒所致。视中毒原因施,以下述急救后,立即送医院治疗,不得延误。
a.固体或液体毒物中毒。有毒物质尚在嘴里的立即吐掉,用大量水漱口。误食碱者,先饮大量水再喝些牛奶。误食酸者,先喝水,再服Mg(OH)2乳剂,最后饮些牛奶。不要用催吐药,也不要服用碳酸盐或碳酸氢盐。重金属盐中毒者,喝一杯含有几克MgSO4的水溶液,立即就医。不要服催吐药,以免引起危险或使病情复杂化。砷和汞化物中毒者,必须紧急就医。
b.吸入气体或蒸气中毒者。立即转移至室外,解开衣领和纽扣,呼吸新鲜空气。对休克者应施以人工呼吸,但不要用口对口法。立即送医院急救。
④烫伤、割伤等外伤。在烧熔和加工玻璃物品时最容易被烫伤,在切割玻璃管或向木塞、橡胶塞中插入温度计、玻管等物品时最容易发生割伤。玻璃质脆易碎,对任何玻璃制品都不得用力挤压或造成张力。在将玻管、温度计插入塞中时,塞上的孔径与玻管的粗细要吻合。玻管的锋利切口必须在火中烧圆,管壁上用几滴水或甘油润湿后,用布包住用力部位轻轻旋入,切不可用猛力强行连接。常见的外伤急救方法如下:
a.割伤。先取出伤口处的玻璃碎屑等异物,用水洗净伤口,挤出一点血,涂上红汞水后用消毒纱布包扎。也可在洗净的伤口上贴上“创口贴”,可立即止血,且易愈合。若严重割伤大量出血时,应先止血,让伤者平卧,抬高出血部位,压住附近动脉,或用绷带盖住伤口直接施压,若绷带被血浸透,不要换掉,再盖上一块施压,立即送医院治疗。
b.烫伤。一旦被火焰、蒸气、红热的玻璃、铁器等烫伤时,立即将伤处用大量水冲淋或浸泡,以迅速降温避免深度烧伤。若起水泡不宜挑破,用纱布包扎后送医院治疗。对轻微烫伤,可在伤处涂些鱼肝油或烫伤油膏或万花油后包扎。
化学工程与工艺专业实验室应配备用一定量的实验室医药箱,箱内一般有下列急救药品和器具。
①医用酒精、碘酒、红药水、紫药水、止血粉,创口贴、烫伤油膏(或万花油)、鱼肝油,1%硼酸溶液或2%醋酸溶液,1%碳酸氢钠溶液、20%硫代硫酸钠溶液等。
②医用镊子、剪刀,纱布,药棉、棉签,绷带等。
③医药箱专供急救用,不允许随便挪动,平时不得动用其中器具。
④医药箱内的物品应在使用过后及时补充,并按期检查药品等是否在有效期内。
(二)防火防爆的安全知识
在各类实验室中都不同程度地存在燃烧和爆炸的危险。为了保证教学和科研工作的顺利开展,我们必须对有燃烧和爆炸的危险物质加强管理,采取相应的安全措施,防止火灾和爆炸事故的发生。如果一旦发生,也要具备一定的减少灾害造成的危险措施,把损失降到最低。
1.火灾、爆炸的预防
有效的防范才是对待事故最积极的态度。安全第一,预防为主,消除可能引起燃烧和爆炸的危险因素,这是最根本的解决办法。使易燃易爆品不处于危险状态,或消除一切火源和安全隐患,就可以预防火灾或爆炸的发生。
(1)控制可燃物和助燃物 部分可燃气体和蒸气的爆炸极限见表1-2。化工类实验室防燃防爆,最根本的是对易燃物和易爆物的用量和蒸气浓度进行有效控制。
表1-2 部分可燃气体和蒸气的爆炸极限
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①易燃易爆物要存放在专门的危险品仓库,实验者按需领用,不能在实验室随意放置或囤积。控制实验过程中可燃物和助燃物的用量,实验室尽量少用或者不用易燃易爆物。通过实验改进,使用不易燃易爆的溶剂。一般低沸点溶剂比高沸点溶剂更具易燃易爆的危险性,例如乙醚。相反,沸点高的溶剂不易形成爆炸浓度,例如沸点在110℃以上的液体,在常温通常不会形成爆炸浓度。
②加强密闭。为了防止易燃气体、蒸气和粉尘与空气混合,形成易爆混合物,应该设法使实验室贮存易燃易爆品的容器密闭保存。在使用和处理易燃易爆物质(气体、液体、粉尘)时,重视容器、设备、管道的密闭性,防止泄漏。对于实验室微量、正在进行的、有可能产生压力反应不能封闭的,尾气少量的要接入实验室通风系统,大量的要加以吸收或回收,消除安全隐患。
③做好通风除尘。实验室易燃易爆品完全密封保存和反应是有困难的,总会有部分蒸气、气体或粉尘泄漏。所以,必须做好实验的通风和除尘,通过实验室的通风换气。加强室内的通风,控制易燃易爆物质在空气中的浓度,一般要小于或等于爆炸下限的1/4。
通风分为自然通风和机械通风,前者是依靠外界风力和实验室内空气进行自然交换,而后者是依靠机械造成的室内外压力差,使空气流动进行交换,例如鼓风机、通风橱和排气扇等。两者都可以从室内排出污染空气,使室内空气中易燃易爆物的含量不超过最高允许浓度。
④惰性化。在可燃气体、蒸气和粉尘与空气的化合物中充入惰性气体,降低氧气、可燃物的体积分数,从而使化合物气体达不到最低燃烧或爆炸极限,这就是惰性化原理。
⑤实时检测空气中易燃易爆物的含量。实时监测实验室内部易燃易爆物的含量是否达到爆炸极限,是保证实验室安全的重要手段之一。在可能泄漏可燃或易燃品区域设立报警仪是实验室的一项基本防爆措施。
(2)控制点火源 实验室点火源一般有以下几个方面:明火、高温表面、摩擦、撞击、电气火花、静电火花等。
①明火:明火是指敞口的火焰和火星等。敞开的火焰具有很高的温度和能量,是引起火灾的主要着火源。实验室明火主要有点燃的酒精灯、燃气灯、酒精喷灯、烟头、火柴、打火机和蜡烛等。在实验室易燃易爆场所不得使用酒精灯、煤气灯、喷灯、火柴、打火机和蜡烛,禁止实验室内吸烟。
②高温表面:高温表面的温度如果超过可燃物的燃点,当可燃物接触到盖表面时有可能着火。常见的高温表面有通电的白炽灯、电炉、马弗炉等。
③摩擦与撞击:摩擦与撞击往往会引起火花,从而造成安全事故。因此有易燃易爆品的场所,应该采取措施防止火花的发生。
a.机器上的轴承等转动部分,应该保持良好的润滑并及时加油,例如实验室的水泵和通风的电机最好采用有色金属或塑料制造的轴瓦。
b.凡是撞击或摩擦的部分都应该采用不同的金属制成,例如实验室用的锤子、扳手等。
c.含有易燃易爆品的实验室,不能穿带钉子或带金属鞋掌的鞋。
d.硝酸铵、氯酸钾和高氯酸铵等易爆品,实验室不要大量贮存,少量使用也要轻拿轻放,避免撞击。
④防止电气火花。用电设备由于线路短路、超负荷或通风不畅,温度急剧上升,超过设备允许的温度,不仅能使绝缘材料、可燃物、可燃灰尘燃烧,而且能使金属融化,酿成火灾。为了防止电火花引起的火灾,在易燃易爆品场所,应该选用合格的电气设备,最好是防爆电器,并建立经常性检查和维修制度,防止线路老化、短路等,保证电气设备正常运行。
⑤消除静电。静电也会产生火花,往往会酿成火灾事故。其中人体的静电防止主要有以下几个方面:
a.进入实验室不能穿化纤类的服装,要穿防静电服装,例如实验服、静电鞋和手套。
b.长发最好盘起,防止头发与衣服摩擦产生静电。
c.人体接地,实验室入口处设有裸露的金属接地物,例如接地的金属门、扶手、支架等,人体接触到这类物质即可以导出人体内的静电。
(3)控制火灾和爆炸的蔓延 一旦发生火灾和爆炸事故,要尽一切可能将其控制在一定的范围之内,并及时采取扑救措施,防止火灾和爆炸的蔓延,实验室一般可以采用以下方法:
①实验室不要放置大量的易燃易爆品,少量存储也要规范合理放置,例如固液分开、氧化剂和还原剂分开、酸碱分开放置等。存放化学试剂的冰箱应有防爆功能。
②实验室常用设施不能为易燃品,例如窗帘、实验台面、实验柜、药品柜和通风橱等。
③实验室的通风橱应具有防爆功能,具有危险性的实验可以在通风橱内操作。一旦发生安全事故,可以控制在通风橱内,防止进一步蔓延。
④实验室必须配备足量消防器材,例如灭火毯、灭火器、消防沙桶等。
⑤实验室人员要具备很强的安全意识,会熟练使用消防器材。一旦火势失控,在安全撤离时关闭相应的防火门,防止火势蔓延扩展。
2.消防措施
常用的消防灭火措施有如下几种。
①隔离法。设法将火源与周围的可燃物隔离,阻止燃烧。
②冷却法。用水等冷却剂降低燃烧物的燃点温度,阻止燃烧。
③窒息法。用黄砂、石棉毯、湿麻袋等,二氧化碳及其他惰性气体,将燃烧物与空气隔绝,阻止燃烧。但对爆炸性物质起火不能用黄砂、石棉毯、湿麻袋进行覆盖,以免阻止气体的扩散而增加了爆炸的破坏力。
(1)灭火剂的种类和选用 化工实验室一般不用水灭火!这是因为水能和一些药品(如钠)发生剧烈反应,用水灭火时会引起更大的火灾甚至爆炸,并且大多数有机溶剂不溶于水且密度比水轻,用水灭火时有机溶剂会浮在水上面,反而扩大火场。实验室常用的灭火器材见表1-3。灭火时必须根据燃烧物的类别及其环境情况选用合适的灭火器材。实验室发生火灾时,通常按下述顺序选用灭火器材:二氧化碳灭火器、干粉灭火器、泡沫灭火器。
表1-3 实验室常用的灭火器材
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注:√表示适用;×表示禁用。
①沙箱。将干燥沙子贮于容器中备用,灭火时,将沙子撒在着火处。干沙对扑灭金属起火特别安全有效。平时经常保持沙箱干燥,切勿将火柴梗、玻管、纸屑等杂物随手丢入其中。
②灭火毯。通常用大块石棉布作为灭火毯,灭火时包盖住火焰即成。近年来已确证石棉有致癌性,故应改用玻璃纤维布。沙子和灭火毯经常用来扑灭局部小火,必须妥善安放在固定位置,不得随意挪作他用,使用后必须归还原处。
③二氧化碳灭火器。二氧化碳灭火器是化工实验室最常使用、也是最安全的一种灭火器。其钢瓶内贮有CO2气体。使用时,一手提灭火器,一手握在喷CO2的喇叭筒的把手上,打开开关,即有CO2喷出。应注意,喇叭筒上的温度会随着喷出的CO2气压的骤降而骤降,故手不能握在喇叭筒上,否则手会严重冻伤。CO2无毒害,使用后干净无污染。特别适用于油脂和电器起火,但不能用于扑灭金属着火。
④泡沫灭火器。泡沫灭火器由NaHCO3与Al2(SO4)3溶液作用产生Al(OH)3和CO2泡沫,灭火时泡沫把燃烧物质包住,与空气隔绝而灭火。因泡沫能导电,不能用于扑灭电器着火。且灭火后的污染严重,使火场清理工作麻烦,故一般非大火时不用它。
(2)灭火方法 万一不慎失火,切莫慌惊失措,应冷静沉着处理。只要掌握必要的消防知识,一般可以迅速灭火。
一旦失火,首先采取措施防止火势蔓延,应立即熄灭附近所有火源(如煤气灯),切断电源,移开易燃易爆物品。并视火势大小,采取不同的扑灭方法。
①对在容器中(如烧杯、烧瓶,热水漏斗等)发生的局部小火,可用石棉网、表面皿或木块等盖灭。
②有机溶剂在桌面或地面上蔓延燃烧时,不得用水冲,可撒上细沙或用灭火毯扑灭。
③对钠、钾等金属着火,通常用干燥的细沙覆盖。严禁用水和CCl4灭火器,否则会导致猛烈的爆炸,也不能用CO2灭火器。
④若衣服着火,切勿慌张奔跑,以免风助火势。化纤织物最好立即脱除。一般小火可用湿抹布、灭火毯等包裹使火熄灭。若火势较大,可就近用水龙头浇灭。必要时可就地卧倒打滚,一方面防止火焰烧向头部,另外在地上压住着火处,使其熄火。
⑤在反应过程中,若因冲料、渗漏、油浴着火等引起反应体系着火时,情况比较危险,处理不当会加重火势。扑救时必须谨防冷水溅在着火处的玻璃仪器上,必须谨防灭火器材击破玻璃仪器,造成严重的泄漏而扩大火势。有效的扑灭方法是用几层灭火毯包住着火部位,隔绝空气使其熄灭,必要时在灭火毯上撒些细沙。若仍不奏效,必须使用灭火器,由火场的周围逐渐向中心处扑灭。
⑥在使用灭火器时,应拿起软管,把喷嘴对着着火点根部,拨出保险销,用力压下并抓住杠杆压把,灭火剂即喷出。用完后要排除剩余压力,待重新装入灭火剂后备用。
(三)电气对人体的危害及防护
化学工程与工艺专业实验室中电器设备较多,某些设备的电负荷也较大,对电器设备必须采取安全措施。
电气事故与一般事故的差异在于往往是在没有任何预兆的情况下瞬间发生,因而造成的伤害较大甚至危及生命。电对人的伤害可分为内伤与外伤两种,可单独发生,也可同时发生。因此,掌握一定的电气安全知识是十分必要的。
(1)电伤危险因素 电流通过人体某一部分即为触电,是最直接的电气事故,常常是致命的。其伤害的大小与电流强度的大小、触电时间及人体的电阻等因素有关。实验室常用的电气是220~380V,频率为50Hz的交流电,人体的心脏每跳动一次有0.1~0.2s 的间歇时间,此时对电流最为敏感,因此当电流经人体脊柱和心脏时,其危害极大。电流量和电压大小对人体的影响见表1-4 和表1-5。
表1-4 电流量对人体的影响(50~60Hz 交流电)
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表1-5 电压对人体的影响
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人体的电阻分为皮肤电阻(潮湿时约为2000Ω,干燥时为5000Ω)和体内电阻(150~500Ω)。随着电压升高,人体电阻相应降低。触电时,如果有皮肤破裂,则人体电阻会骤然降低,电流会危及人的生命。
(2)防止触电的措施 操作者必须严格遵守下列操作规定。
①电气设备要有可靠的接地线,一般要用三眼插座。
②严禁带电操作。如果在特殊情况下需带电操作,必须穿上绝缘胶鞋及戴橡胶手套等防护用具。
③安装漏电保护接置。一般规定其动作电流不超过30mA,切断电源时间应低于0.1s。
④严禁随意拖拉电线,经常检查电线是否老化、裸露。
⑤对使用高电压、大电流的实验,必须穿上绝缘胶鞋,戴橡胶手套,且不能单独作业。
⑥实验室内的电气设备的功率不要超过电源的总负荷。
⑦进行实验之前必须了解室内总电闸与分电闸的位置,以便出现用电事故时及时切断各电源。
⑧在接通实验设备电源之前,必须认真检查电气设备和电路是否符合规定要求,对于直流电设备应检查正负极是否接对。必须搞清楚整套实验装置的启动和停车操作顺序,以及紧急停车的方法。
⑨在接触或者操控电气设备时,人体与设备的导电部分不能直接接触,更不允许用湿手去接触或操作。所有的电气设备在带电时不能用湿布进行擦拭,更不能让水落在电气设备上。不允许用电笔去试高压电。
⑩电气设备维修时必须停电作业。如接保险丝时,一定要先拉下电闸后再进行操作。
所有的电气设备在带电时不能用湿布擦拭,更不能有水落于其上。电气设备要保持干燥清洁。
带金属外壳的电器设备都应该保护接零,定期检查是否连接良好。
导线的接头应紧密牢固,接触电阻要小。裸露的接头部分必须用绝缘胶布包好,或者用绝缘管套好。
电源或电气设备上的保护熔断丝或保险管,都应按规定电流标准使用。严禁私自加粗保险丝或用铜或铝丝代替。当熔断保险丝后,一定要查找原因,消除隐患,再换上新的保险丝。
电热设备不能直接放在木制实验台上使用,必须用隔热材料垫架,以防引起火灾。
发生停电现象必须切断所有的电闸。防止操作人员离开现场后,因突然供电而导致电气设备在无人监视下运行。
合闸动作要快,要合得牢。合闸后若发现异常声音或气味,应立即拉闸,进行检查。如发现保险丝熔断,应立刻检查带电设备是否有问题,切忌不经检查便换上熔断丝或保险管就再次合闸,这样会造成设备损坏。
离开实验室前,必须把分管本实验室的总电闸拉下。
安全用电“九不准”:
a.任何人不准玩弄电气设备和开关;
b.非电工不准拆装、修理电气设备和用具;
c.不准私拉、乱接电气设备;
d.不准私用绝缘损坏的设备;
e.不准私用电热设备取暖;
f.不准用自来水冲洗电气设备;
g.熔丝熔断,不准调换容量不符的熔丝;
h.不准使用正在检修中的电气设备;
i.不准擅自移动电气安全标志、围栏等安全设施。
触电急救。发现有人触电,不可惊慌失措。应采取正确的方法,以最快的速度使触电者脱离电源。然后一方面迅速向医疗部门呼救;另一方面根据触电者具体情况,迅速对症救护,一般是采用人工呼吸法和胸外心脏挤压法进行抢救。
触电抢救必须注意:
a.救护人不可直接用手或其他金属或潮湿的物体作为救护工具,而必须用绝缘工具。最好一只手操作,以防自己触电。
b.触电者在高处时,应考虑防摔措施。
c.在未摆脱电源之前,千万不能触及触电人的身体,以防触电。
d.触电现场应采取警戒措施,防止其他人再误入触电。
e.触电事故如发生在夜间,应迅速解决临时照明。
人工呼吸。人工呼吸即人工帮助呼吸的救命方法。一般有仰卧压胸式、仰卧牵臂式、俯卧压背法和口对口人工呼吸法四种。
在施人工呼吸时要注意:
a.要将患者放到空气新鲜、温度适宜的地方,防止患者着凉。
b.要解除妨碍呼吸的衣裤等,上半身裸露,两足平行直放。不可使患者口鼻触地。
c.清除口内的假牙、黏膜、血液等杂物,并检查患者有无锁骨、肋骨等骨折情况。
d.人工呼吸需不间断施行。压力要均匀,速度相等,每分钟应当保持在14~16次。
(四)高压容器安全技术
1.高压钢瓶
高压容器一般可分成两大类:固定式和移动式。实验室常用的固定式容器有高压釜、直流管式反应器、无梯度反应器及压力缓冲器等。移动式压力容器主要是压缩气瓶及液化气瓶等。压力容器的压力等级分类见表1-6。常用钢瓶的特征见表1-7。
表1-6 压力容器的压力等级分类
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表1-7 常用钢瓶的特征
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气瓶是实验室常用的一种移动式压力容器。一般由无缝碳素或合金钢制成,适用装入压力在15MPa以下的气体或常温下与饱和蒸气压相平衡的液化气体。由于其使用范围广,流动性大,因此,若不加以重视往往容易引发事故。
各类气体钢瓶按所充气体不同,涂有不同的标记以资识别,有关特征见表1-7。
2.高压钢瓶的使用规范
(1)气瓶使用前要阅读瓶体上的标签,尤其要注意有毒气体及易燃气体的标识。
(2)打开气体钢瓶的总阀门,高压表显示瓶内气体的总压力,沿着顺时针方向缓慢转动减压阀调压手柄,直至压力表显示出实验所需的压力。
(3)要经常检查减压阀是否关紧,即逆时针旋转调压手柄,直至螺杆松动为止。
(4)停止使用时,先关闭总阀门,等待减压阀内的余气散尽后,再关闭减压阀。
①氧气钢瓶、氢气钢瓶等可燃气体钢瓶应放置在离电源至少5m的地方。钢瓶应直立放置并加固。避免日晒,远离热源,室内严禁明火。
②搬运钢瓶应小心,防止掉倒和撞击,以免撞断阀门引发事故。
③氢、氧气钢瓶的减压阀,由于结构不同,丝扣相反,不准改用。氧气钢瓶阀门及减压阀严禁黏附油脂。
④开启钢瓶时,操作者应侧对气体出口处,在减压阀与钢瓶接口处无漏情况下,应首先打开钢瓶阀,然后调节减压阀。关气应先关闭钢瓶阀,放尽减压阀中余气后,再松开减压阀螺杆。
⑤为防止其他气体倒灌,高压钢瓶内的气体(液体)不得完全用尽,使用后的低压液化气瓶的余压应控制在0.3~0.5MPa内,高压气瓶余压在0.5MPa左右。
⑥领用高压气瓶(尤为可燃、有毒的气体)应先通过感观和异味来检察是否泄漏,对有毒气体可用皂液(氧气瓶不可用此方法)及其他方法检查钢瓶是否泄漏,若有泄漏应拒绝领用。在使用中发生泄漏,应关紧钢瓶阀,注明漏点,并由专业人员处理。
3.注意事项
(1)气瓶必须定期送有关部门进行检验,经过检验合格的气瓶方可使用。
(2)气瓶即使在温度不高的情况下受到猛烈撞击,或不小心将其碰倒跌落,都有可能引起爆炸。因此,钢瓶在运输过程中,要轻搬轻放,避免跌落撞击,使用时要固定牢靠,防止碰倒。更不允许用铁锤、扳手等金属器具敲打钢瓶。
(3)当气瓶受到明火或阳光等热辐射的作用时,气体因受热而膨胀,会使瓶内压力增大。当压力超过工作压力时,就有可能发生爆炸。因此,在钢瓶运输、保存和使用时,应远离热源(明火、暖气、炉子等),并避免长期在日光下暴晒,尤其在夏天更应注意。
(4)钢瓶中气体不要全部用净。一般钢瓶使用到压力为0.5MPa时,应停止使用。因为压力过低会给充气带来不安全因素,当钢瓶内压力与外界大气压力相同时,会造成空气的进入,充气时易发生爆炸事故。
(5)当钢瓶安装好减压阀和连接管线后,每次使用前都要在瓶阀附近用肥皂水检查,确认不漏气才能使用。对于有毒或易燃易爆气体的气瓶,除了保证严密不漏外,最好单独放置在远离实验室的房间里。
(6)易燃易爆气体的输送应控制流速不能过快,同时在输出管路上应采取防静电措施。
(7)气瓶必须放置牢固,随时防止倾倒。
(8)瓶阀是钢瓶中关键部件,必须保护好,且必须注意以下几点:
①必须使用和钢瓶型号匹配的专用减压阀和压力表。尤其是氢气和氧气不能互换,为了防止氢和氧两类气体的减压阀混用造成事故,氢气表和氧气表的表盘上都注明有氢气表和氧气表的字样。氢及其他可燃气体瓶阀,连接减压阀的连接管为左旋螺纹;而氧等不可燃烧气体瓶阀,连接管为右旋螺纹。
②要注意保护瓶阀。开关瓶阀时一定要搞清楚方向缓慢转动,旋转方向错误和用力过猛会使螺纹受损,可能冲脱而出,造成重大事故。关闭瓶阀时,不漏气即可,不要关得过紧。用毕和搬运时,一定要盖上保护瓶阀的安全帽。
③若瓶内存放的是氧、氢、二氧化碳和二氧化硫等,瓶阀应用铜和钢制成。当瓶内存放的是氨,则瓶阀必须用钢制成,以防腐蚀。
④氧气瓶阀严禁接触油脂。因为高压氧气与油脂相遇,会引起燃烧,以至爆炸。开关氧气瓶时,切莫用带油污的手和扳手。
⑤瓶阀发生故障时,应立即报告指导教师。严紧擅自拆卸瓶阀上任何零件。
(五)实验事故的应急处理
在实验操作过程中,由于多种原因可能发生危害事故,如火灾、烫伤、中毒、触电等。在紧急情况下必须在现场立即进行处理,以减小损失,避免造成更大的危害。常用的应急处理方法如下。
(1)火灾处理 发生火灾时,应选用适当的消防器材及时灭火。如果是电器发生火灾,应立即切断电源,然后进行灭火,如果无法切断电源,则不能用水来灭火,应使用窒息法灭火。若火势较大,应立即报告消防部门。
(2)危险气体泄漏处理 由于设备漏、冲、冒等原因使可燃、可爆物质逸散在室内,不可随意切断电源(包括仪器设备上的电源开关)或推上电源开关(如打开通风设备的电源开关等),以防止电源开关启动或关闭的瞬间发生的微弱火花,引发可燃、可爆物质在空气中爆燃,造成重大伤亡事故。正确的处理方法是,应该打开门窗进行自然通风,切断相邻室内的火源,及时疏散人员,有条件可用惰性气体冲淡室内气体,同时立即报告消防部门。
(3)中毒事故处理 发生中毒事故时,可就地采取如下应急处理方法,并立即联系医疗救助部门。
①急性呼吸系统中毒。立即将患者转移到空气新鲜的地方,解开衣服,放松身体。若呼吸能力减弱时,要马上进行人工呼吸。
②口服中毒时,为降低胃中药品的浓度、延缓毒物侵害速度,可口服牛奶、淀粉糊、橘子汁等。也可用3%~5%小苏打溶液或1∶5000 高锰酸钾溶液洗胃,边喝边呕吐,可用手指、筷子等压舌根进行催吐。
③皮肤、眼、鼻、咽喉受毒物侵害时,应立即用大量水进行冲洗。尤其当眼睛发生毒物侵害时不要使用化学解毒剂以防造成二次伤害。
(4)烫伤或烧伤事故处理 烫伤或烧伤现场急救可采取冷敷法。立即用温度为10~15℃冷却水冲洗伤口,若不能用水直接进行洗涤冷却时,可用经水润湿的毛巾包上冰片,敷于烧伤面上,但要注意经常移动毛巾以防同一部位过冷,同时立即送医院治疗。
(5)触电事故的处理
①迅速切断电源,如不能及时切断电源,应立即用绝缘的东西使触电者脱离电源。
②将触电者移至适当地方,解开衣服,使全身舒展,并立即找医生进行处理。
③如触电者已处于休克状态,要立即实施人工呼吸及心脏按摩,直至救护医生到现场。
(六)实验室环保知识
实验室排放的废液、废气、废渣严禁直接排放到河流、下水道和大气中去,以免污染环境,危害自身或危及他人的健康。实验室环保应注意如下问题。
(1)实验药品或中间产品必须贴上标签,注明物质名称和来源,防止因误用或使用不当而发生事故。
(2)处理有毒或带有刺激性的物质时,必须在通风橱内进行,防止物质散逸在室内。
(3)废液应根据其物质性质的不同而分别集中在废液桶内,贴明标签,便于处理。在集中废液时要注意,有些废液是不可以混合的,如过氧化物和有机物、盐酸等挥发性酸与不挥发性酸、铵盐及挥发性胺与碱等。
(4)对接触过有毒物质的器皿、滤纸、容器等要分类收集后集中处理。
(5)一般的酸碱处理,必须在进行中和后用水大量稀释,才能排放到地下水槽。
(6)在处理废液、废物等时,一般都要戴上防护眼镜和橡胶手套。对具有刺激性、挥发性的废液处理时,要戴上防毒面具,在通风橱内进行。