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    關于化學實驗室基礎設施建設之淺見


    來自:山東省禾雅實驗儀器有限公司 發布日期:2012/4/20 瀏覽統計:3955

    當前,我國正處于國民經濟飛速發展的大好時期,各行各業蓬勃發展、教學科研蒸蒸日上,相當數量的實驗室正在建設和完善之中。在各類實驗室中,化學實驗室的工作環境最為復雜,對操作人員造成的健康損害也十分嚴重。在全面貫徹“以人為本”基本理念的今天加強化學實驗室環境硬件建設的需求更是日益凸現。下面我對化學實驗室最為關鍵的廢氣和廢水排放這兩項基礎設施談談粗淺認識,以期能給實驗室建設規劃工作提供些許借鑒。
        教育部《高等學;A課教學實驗室評估標準》中規定的實驗室合格評估的內容和標準共有六項39個條目,其中重點條目(帶*號)19條。第五項中第2條(*)“設施及環境”指出:“實驗室的通風、照明、控溫度、控濕度等設施完好,能保證各項指標達到設計規定的標準;電路、水、氣管道布局安全規范!钡5條“環境保護”又指出:“實驗室有三廢(廢氣、廢液、廢渣)處理措施;噪聲小于70分貝!边@就對廢氣和廢水排放基礎設施做了基本規劃和宏觀要求。
        廢氣排放基礎設施
        化學實驗室廢氣量大,成分比較復雜(尤其是研究型大學,科研項目多,研究生量大,這個問題尤為突出)。有的單位曾嘗試用活性碳吸附過濾的辦法對廢氣來處理,但成本較高,維護不便,還帶來了新的污染。更不利的是增加了風阻,影響了排風效果因此沒有推廣。而即便是教學科研任務繁重的重點大學位于六層高樓距樓頂2米高度的風機排風在自然通風擴散稀釋條件下的廢氣排放仍可基本滿足環境保護的要求。因此在目前的國情條件下,普遍還是采取高位直排的方式。廢氣排放是一個系統工程,有的實驗樓因為用途變更抑或規劃的疏漏,在補充排廢氣設施時出現了風管爬外墻和廊道頂部塞滿風道的尷尬局面,既影響了排廢效率又不美觀實用,教訓深刻。因此在籌建新樓時就須對實驗室布局、通風柜及實驗臺位置、風量大小、排風設施的種類、風道的走向以及通風豎井的安排等由有資質的專業人員設計,實驗室工作人員全程參與、密切配合方能盡善盡美。在配置實驗設施時除了須由資質廠商提供設計—安裝—維護的一條龍服務外,若條件許可最好能從風機、風管到室內排廢設施都由同一廠商提供,以提高排廢效率,方便日后維護。
        基于風壓小、揚程短,容易發生廢氣短路和影響周邊環境的缺點,化學實驗室較少采用軸流風機。除非在廢氣量少而整片外墻又沒有窗戶的個別特殊場合才在較高樓層由軸流風機向墻外直排。普遍規范的做法是在樓頂安置塑料或玻璃鋼離心風機。由于不銹鋼在潮濕的氯化物氣氛下易被腐蝕,化學樓不宜使用不銹鋼風機。風機底部應有橡膠減震墊。在建筑上采取隔音、防震措施后在頂層的實驗室內的噪音通常都能滿足要求。
        化學實驗室的室內排廢氣設施針對不同的實驗類型采用了多種方式:無機和分析實驗通常采用桌面吸風罩和懸頂式吸風罩;萬向軸吸風罩通常應用于儀器分析的原子吸收分光光度計等大型儀器局部排廢氣的場合;通風柜是各類實驗室配置試劑最常用的設施。近年來在有機實驗場合廣泛采用了兩兩相對的臺式通風柜裝置。這種設施排廢氣效率高,柜門可靈活調節便于實驗操作,柜體四壁透明有利于教師觀察和指導學生。臺式通風柜的使用一改過去有機實驗室刺激性氣體彌漫的舊貌,產生了良好的效果。(詳見“談談有機化學實驗室建設中應注意的幾個問題”一文)。
        化學通風柜的框架結構采用耐酸、堿并適應較高溫度的材質,例如噴涂環氧的全鋼、噴涂環氧的鋁合金型材或玻璃鋼等。以理化板和抗倍特板做內襯和擾流板。實驗臺面為理化板、陶瓷板(應對高溫和抗機械磨損)等。透明部分為厚度5~6mm,不低于4mm的鋼化玻璃(極少數特殊防爆場合采用夾絲防爆玻璃)。通常要求在柜門開啟0.4m的條件下,面平均風速為0.3~0.5m/s。
        近年來,為了順應使用空調或在北方寒冷情況下排廢氣的需要,有的廠商已開發出帶有補新風裝置的通風柜。這種通風柜在窗戶內側的吊頂口配置了補新風的斜流風機,通風柜的柜門設有門高感應系統,由微機控制電動風閥、斜流風機和頂樓風機的變速器,調節排氣量并同步保持約70%的補新風量。在“自動”檔下通風柜開動排風時按前次操作的狀態工作。在選擇“手動”檔時可以根據需要人工調節補風量和排氣量。當處置不慎傾倒試劑或遇不可預見的劇烈反應時,可采用“強排風”檔。圖為我學院研究生實驗室的補新風通風柜和控制面板。這種通風柜在使用上更為靈活,更具人性化,排廢氣效果更好:通?偸菐讉通風柜共用一臺風機,各柜排風情況在動態下達到平衡,避免了相互影響,更不會出現逆流;隨著廢氣發生量的大小可以人為權衡熱氣流(夏天)、冷氣流(冬天)的補新風量,改善了實驗人員的舒適度;根據反應物揮發性的強弱調節排風量可以節約資源、友善環境。和其他新生事物一樣,補新風通風柜還有待于進一步完善,但畢竟是邁出了國產的智能型通風柜的第一步。
        廢水排放基礎設施
        化學廢水排放系統由水槽、排水管和消納池組成。水槽通常采用專用陶瓷盆或人造石盆。消納池是針對化學實驗排放廢水中的酸、堿性無機溶液而設立的預處理裝置。廢水通常在整體上呈酸性,由專人管理并定期投放石灰等堿性物質中和達標后排放到環境污水系統。過去排水管采用鑄鐵管,使用十余年后往往被鐵銹堵塞甚至因嚴重腐蝕而漏水。目前較通用的排水豎管(包括彎頭、三通等附件)是內壁涂復環氧樹脂的鑄鐵件或UPVC管材。橫管為維修方便起見多用UPVC管材。
        UPVC是不添加增塑劑的聚氯乙烯,通常用于制造民用水管。上水管較厚,抗水壓,用的穩定劑無毒;下水管稍薄,采用較廉價的低毒穩定劑。二氯乙烷、乙酮(甲乙酮)、四氯乙烷和四氫呋喃等化學試劑對UPVC管有強烈溶脹作用。尤其是前四種試劑,不溶于水,比重大于水,極易沉積在排水管的儲水彎(俗稱“P彎”)內,即使是少量也足以使彎頭腐蝕。對于傾斜度不足或因有沉積物而排水不暢的管道,會使整段腐蝕,造成嚴重后果,F在,很多高校都對有機實驗進行了改革,采用了小量和微量實驗,減少了廢液量。即使如此,按照實驗室評估的標準,有機廢液也必須專門收集并由具有化學廢棄物處理認證資質的廠商進行焚燒處理。(尤其是含氯的有機溶液,必須通過1500℃以上的高溫燃燒才能分解為二氧化碳、水和氯化氫。若低溫燃燒則會產生劇毒致癌物質)。但在實際操作中,因為疏忽或管理不善而將有機廢液甚至違禁試劑倒入排水系統,這是絕對要禁止的。

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