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淺談化學(xué)實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
(一)通風(fēng)
實(shí)驗(yàn)室內(nèi)應(yīng)有良好的通風(fēng)，必要時(shí)應(yīng)設(shè)空調(diào),。
在要求空調(diào)恒溫的實(shí)驗(yàn)室內(nèi),，空氣應(yīng)保持正壓。為了排除室內(nèi)余熱并控制適當(dāng)?shù)恼龎褐担稍趯?shí)驗(yàn)室門下部設(shè)置可調(diào)活動(dòng)孔板,，適當(dāng)?shù)厮统鍪覂?nèi)空氣,。
從事放射性物質(zhì)、毒物,、致癌物,、傳染性微少物、有腐蝕性的易揮發(fā)液體等工作的實(shí)驗(yàn)室,，為了不使有害物質(zhì)向外擴(kuò)散,，空內(nèi)空氣均應(yīng)保持負(fù)壓，并應(yīng)利用適當(dāng)?shù)难b置(例如通風(fēng)柜,、排風(fēng)設(shè)備等)將有害空氣排出室外,。在排出之前應(yīng)使用過濾材料(或其它合適的設(shè)備)將空氣中的有害物質(zhì)除掉，以免造成環(huán)境污染,。
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走廊,、會(huì)議室、辦公室等不進(jìn)行化學(xué)品操作的地方,，應(yīng)保持空氣新鮮,。這些地方相對于化學(xué)或微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室應(yīng)保持一定的正壓。
實(shí)驗(yàn)室相對于走廊應(yīng)保持適當(dāng)?shù)呢?fù)壓,，要有足夠的空氣進(jìn)入室內(nèi),。化學(xué)反應(yīng)中所生成的煙霧,，應(yīng)用適當(dāng)?shù)姆椒ㄟM(jìn)行吸收處理或在稀釋后排向室外,。應(yīng)避免污染空氣從通風(fēng)柜倒流入室內(nèi)或引起交叉污染。
所有化學(xué)實(shí)驗(yàn)室均應(yīng)安裝通風(fēng)柜,，以排除在操作過程中所產(chǎn)生的有毒煙霧或易燃?xì)怏w(或蒸汽)，不使污染室內(nèi)空氣,。此外,，通風(fēng)柜也可提供進(jìn)行安全操作的場所。
(二)通風(fēng)柜
1,、種類
(1)頂抽式,，結(jié)構(gòu)簡單，易于制作,，較為常見,，在柜中靠頂部處沒有擋板，適用于放熱實(shí)驗(yàn)(如加熱或產(chǎn)生大量熱的實(shí)驗(yàn)操作),。但應(yīng)注意,，對于非放熱實(shí)驗(yàn)，由于操作口風(fēng)速不勻，近臺(tái)處易產(chǎn)生旋渦,，所以不宜采用此種通風(fēng)柜,。
(2)狹縫式，在頂部和后側(cè)中,、下部(或僅下部)設(shè)有排風(fēng)狹縫,，可與柜同長。上部縫寬約3,、2厘米,，下部縫寬約4、5厘米并高出臺(tái)面17,、5厘米,。此式通風(fēng)柜操作口風(fēng)速均勻，使用效果較好,，
(3)帶旁通,，在操作口上方前壁上設(shè)置進(jìn)氣縫，柜門升起時(shí)被蓋住,，柜門接近關(guān)閉時(shí)啟開,，經(jīng)進(jìn)氣縫的空氣量增大，可使操作口風(fēng)速大致保持穩(wěn)定,，適于由通風(fēng)柜排除室內(nèi)空氣的娶求,。
(4)供氣式，設(shè)輔助風(fēng)機(jī)由室外將總排風(fēng)量的60~70%空氣直接送入柜內(nèi)或操作口排氣使用,，其余再由室內(nèi)供給,，從而可減少室內(nèi)空氣的排出量，適于帶空調(diào)的實(shí)驗(yàn)室,，以求節(jié)省能量,。但應(yīng)注意操作口氣流的均勻性，防止柜內(nèi)形成渦流(可用金屬絲網(wǎng)減速),。
(5)自然通風(fēng)式,，常用于低危毒水平的加熱操作，利用室內(nèi)外溫差自然通風(fēng),，使氣體由排風(fēng)管直接從柜頂排至室外,。管頂設(shè)筒形風(fēng)帽，以防進(jìn)入異物,。排風(fēng)管應(yīng)有足夠的高度(例如6米以上),。此種通風(fēng)柜結(jié)構(gòu)極簡單，易于保養(yǎng),，又不耗電,，但不適于高毒操作,。
2、配布
下圖示出實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)柜的數(shù)種配布方式,。圖中丙是錯(cuò)誤的布置,。此外，當(dāng)實(shí)驗(yàn)室較窄時(shí),，不得在房間窄向面積的兩側(cè)面對面地修建通風(fēng)柜,，以防妨礙室內(nèi)空氣的正常流通。
有空調(diào)時(shí),，通風(fēng)柜應(yīng)設(shè)于氣流下風(fēng)向,，以免干擾氣流的組織。
通風(fēng)柜窗口與實(shí)驗(yàn)室出入通道之間應(yīng)有一定的距離,，一旦通風(fēng)柜內(nèi)發(fā)生事故(起火,、爆炸、泄出有毒氣體等),，室內(nèi)人員在撤出實(shí)驗(yàn)室時(shí)不致因此而遭受危害,。
在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室時(shí)，對于通風(fēng)柜的數(shù)量也應(yīng)有周密的考慮,。
3,、構(gòu)造
(1)操作口柜門，柜門可以為上下扯式,、平扯式等,。平扯式適于校長的操作口或放化實(shí)驗(yàn)(門上可帶手套孔)，其使用和維修均較方便,，在實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)注意閉門操作,，以防產(chǎn)生渦流。上下扯式可用插銷孔固定門扇,，更方便的是用平衡錘(例如鉛制)通過活輪軸(帶滾珠軸承或尼龍滑輪)由尼龍繩(或不銹鋼絲繩,、合成樹脂保護(hù)鋼絲繩等)牽動(dòng)，使柜門門扇在上蠟的滑槽內(nèi)上下滑動(dòng),。門扇下設(shè)橡皮條作為緩沖,，此外也可將門扇四角裝設(shè)金屬凸頭，擱在門旁兩邊扁鐵槽托內(nèi)進(jìn)行定位,，并由上凸頭在槽內(nèi)滑動(dòng)。除上述之外,，柜門還可取搖開式或上懸式等類結(jié)構(gòu),。如為自然通風(fēng)柜，有害物毒性不大,，操作又頻繁時(shí),，也可考慮不設(shè)柜門,。觀察窗宜用安全玻璃或有機(jī)玻璃(不小于6毫米)制成。
(2)工作臺(tái)面,，工作臺(tái)面的用料要求與實(shí)驗(yàn)臺(tái)相同,，常可用鋼筋泥凝土(現(xiàn)搗或預(yù)制板)或壓制石棉水泥,，為了提高對試劑的耐腐蝕性能,，可用白瓷磚(或耐酸瓷磚)或不銹鋼貼面，但不得使用木臺(tái)面,，臺(tái)面外緣宜抬高約20毫米,，以防污水外溢，一般不宜用帶坡度臺(tái)面,。
放射性工作臺(tái)面應(yīng)能承受鉛屏蔽的荷重(通常要求能支承一噸荷重),，臺(tái)面材料宜用不銹鋼，或在一船工作臺(tái)面上鋪一層厚濾紙并襯以不透水襯墊,，另外配合使用不銹鋼盤或耐酸瓷盤,，以防溶液外濺造成污染。 操作汞的工作臺(tái)面應(yīng)無縫隙,。
(3)柜壁,，側(cè)壁和前壁的固定部分均宜用玻璃，可用5毫米厚的玻璃,，安全玻璃則更好,，在破碎時(shí)仍與塑料夾層粘合在一起，鋼化玻璃雖有較好的耐熱沖擊性能(250℃以下,，嵌絲玻璃與安全玻璃則為50℃以下),，但因可飛散碎塊(雖無棱角)，所以不適于易爆物的操作,。操作氫氟酸宜用有機(jī)玻璃,，但應(yīng)注意不使受高熱或機(jī)械損傷，不能用嵌絲玻璃,，因其強(qiáng)度小于末配鋼絲的等厚玻璃,，且碎塊飛出時(shí)帶有鋼絲鉤，更易傷人,，在必要時(shí)可在前壁下口設(shè)聚氯乙烯引水槽;將冷凝水排向兩例,。
壁面骨架和門可用木材，碳鋼,，不銹鋼等材料制作,。鋼筋泥凝土因施工不便，不宜采用,。
后壁可用白瓷磚,，耐酸瓷磚貼面,，以便清洗。有爆炸危險(xiǎn)的通風(fēng)柜,，更要求能便于清洗,。
擋板可用聚氯乙烯、石棉水泥(上涂環(huán)氧樹脂),、厚玻璃或不銹鋼等材料制成,，色宜淺白，便于識別煙霧顏色,。擋板應(yīng)便于裝卸,、清洗或更換。如用玻璃,，可用60厘米寬玻板對接,，用夾板支承，使用聚氯乙烯擋板時(shí),，應(yīng)防過度受熱,。擋板宜用不銹鋼支承，一般不宜用木料,，否則至少應(yīng)涂兩次環(huán)氧樹脂,。
(4)附屬裝置,通風(fēng)柜內(nèi)應(yīng)設(shè)冷水、熱水,、煤氣,、壓縮空氣、真空等管道,，設(shè)于側(cè)壁靠通風(fēng)柜外緣處,。閥門宜設(shè)于臺(tái)面前緣下或操作口外框上，也可以設(shè)在柜旁管道井的壁面上,，電源插座,、照明開關(guān);排風(fēng)機(jī)開關(guān)均應(yīng)裝在柜外。
柜內(nèi)宜用熒光燈照明,，通?？捎?0瓦。為防腐蝕,，應(yīng)設(shè)在柜外頂部燈盒內(nèi),，下部用透明材料(如6毫米有機(jī)玻璃)罩護(hù)，并配用氯丁橡膠墊圈防止腐蝕性氣體侵入,。燈盒宜涂白漆或使用白色有機(jī)材料鍛層(如聚氯乙烯),。
柜下通常可設(shè)貯酸柜,，內(nèi)襯聚氯乙烯,，配有聚氯乙烯盤子，也可用瓷磚貼面,。
(5)基本尺寸,，通風(fēng)柜工作臺(tái)面的高度應(yīng)確當(dāng)，可根據(jù)操作性質(zhì),，工作人員的一般高度,，內(nèi)裝儀器設(shè)備的高度等具體條件作適當(dāng)?shù)倪x擇。一般可取85—90厘米的高度,。
操作口高度為80厘米,，過低會(huì)妨礙視線。柜內(nèi)凈高1,、2—1,、5米或更高。柜的上部宜裝管道檢修柜,，封至平頂,，以免積灰。
通風(fēng)柜深度有利于增進(jìn)氣流的均勻性,，不宜過淺,，可取75—85厘米或稍深。
通風(fēng)柜每單元長度為1,、2—1,、8米，不宜過狹,。必要時(shí)可用多單元(如2,、4—3、6米),，中間可設(shè)間壁或活絡(luò)問壁(或不設(shè)),。
狹縫式通風(fēng)柜的中、下縫尺寸要相等,，條縫處風(fēng)速宜不低于5米/秒,。擋板后的風(fēng)道寬度應(yīng)不小于縫寬的兩倍。
4,、操作口風(fēng)速
通風(fēng)柜應(yīng)有合宜的抽風(fēng)速度,。速度過低，則不足以有效地排除受污空氣,，但也不宜使用過大的抽風(fēng)速度,，以免造成不必要的能源消耗。對于一般實(shí)驗(yàn)室的化學(xué)操作,，在通風(fēng)柜窗戶正常開啟的條件下,，通風(fēng)柜操作口風(fēng)速不宜低于0,、25—0、38米/秒(線速度),。對于有毒蒸汽的操作,，視毒性的大小與操作量的多少不同，宜取0,、4—1,、0米/秒的風(fēng)速。通常應(yīng)使操作口任一點(diǎn)的風(fēng)速與操作口風(fēng)速平均值之差不大于20%,。
抽風(fēng)速度過大時(shí),，可以吹熄煤氣燈焰。遇此情況,，應(yīng)改用電爐等其它熱源,。
通風(fēng)柜窗外的交叉氣流會(huì)影響通風(fēng)柜的抽風(fēng)效率，所以應(yīng)設(shè)法避免(例如經(jīng)由實(shí)驗(yàn)室門,、窗所產(chǎn)生的橫向氣流等),。此外，人員在通風(fēng)柜窗前過于頻繁的往返走動(dòng),，也可產(chǎn)生干擾,。
通風(fēng)柜風(fēng)道內(nèi)的抽風(fēng)速度：對于被氣體、蒸汽類物質(zhì)污染的空氣,，速度應(yīng)不低于10米/秒,。如需清除凝聚的潮濕煙霧，風(fēng)道速度應(yīng)取12,、5—15米/秒,。為抽出固體質(zhì)粒，風(fēng)道速度應(yīng)取17,、5—22,、5米/秒。
5,、通風(fēng)機(jī)
通風(fēng)機(jī)應(yīng)置于接近排氣出口處的屋頂(或頂層),，不應(yīng)直接置于通風(fēng)柜上。要使風(fēng)機(jī)與通風(fēng)柜問的管道處于負(fù)壓(相對于實(shí)驗(yàn)室),，一旦風(fēng)道產(chǎn)生漏縫,，污染空氣不致逸入實(shí)驗(yàn)室內(nèi)。通常應(yīng)實(shí)行一柜一機(jī)的單獨(dú)控制方法,，但若有二柜,，則應(yīng)二柜合用一機(jī)或采用聯(lián)動(dòng)。風(fēng)機(jī)進(jìn)、出風(fēng)端宜裝聚氯乙烯或聚丙烯軟接頭,，以減小噪聲,。
通風(fēng)機(jī)的排風(fēng)量(米3/秒)應(yīng)為通風(fēng)柜操作口全面打開時(shí)的操作口面積(平方米)與操作口風(fēng)速(米/秒)之積，通常還應(yīng)再加上10～20%考慮風(fēng)管積污,、通風(fēng)機(jī)葉片受損等不利因素的補(bǔ)充風(fēng)量,。
通風(fēng)機(jī)應(yīng)采用耐腐蝕性能較好的材料制成，振動(dòng)要小,，噪聲要低?？筛鶕?jù)情況選用聚氯乙烯塑料通風(fēng)機(jī),、防爆通風(fēng)機(jī)或一般通風(fēng)機(jī)。放射性實(shí)驗(yàn)室可用鋁或不銹鋼通風(fēng)機(jī),。風(fēng)機(jī)機(jī)殼可用壓制石棉水泥或不銹鋼制成,。機(jī)軸宜用皮帶傳動(dòng)，這樣,，只要改動(dòng)轉(zhuǎn)輪直徑即可改變風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速,。電動(dòng)機(jī)宜為雙速，高速用以排除高濃度有害氣體,，低速用以降低噪聲,。
6、排風(fēng)系統(tǒng)的劃分與風(fēng)道設(shè)計(jì)
集中式排風(fēng)系統(tǒng)因系統(tǒng)大,，風(fēng)量不易平衡,，當(dāng)系統(tǒng)風(fēng)管損壞或檢修時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)通風(fēng)柜就不能使用,，每個(gè)通風(fēng)柜雖設(shè)調(diào)節(jié)閥,，使用仍然不便。分散式排風(fēng)系統(tǒng)可按需要啟閉通風(fēng)機(jī),，相互不干擾,，且可節(jié)省能耗，噪聲和振動(dòng)也小,，且便于處理不同性質(zhì)的有害氣體,。同一房內(nèi)如有兩個(gè)或兩個(gè)以上通風(fēng)柜，應(yīng)劃為一個(gè)系統(tǒng),，以免在一個(gè)通風(fēng)柜工作而另一個(gè)不工作時(shí)產(chǎn)生倒流,，引起室內(nèi)污染。
排風(fēng)系統(tǒng)有害物質(zhì)的排放高度應(yīng)符合國家規(guī)定,。通常,，若周圍50米內(nèi)沒有高層建筑物時(shí)，排放高度應(yīng)超過建筑物zui高處至少2米以上。使用垂直排風(fēng)管時(shí),，應(yīng)設(shè)排水出口,，將不用風(fēng)機(jī)時(shí)流入風(fēng)機(jī)殼底的雨水排除。排出的廢氣應(yīng)向上垂直排放,，以利稀釋擴(kuò)散,。實(shí)驗(yàn)室進(jìn)風(fēng)口應(yīng)設(shè)在建筑物的下風(fēng)向。
為了避免污染大氣,，在設(shè)計(jì)通風(fēng)柜時(shí),，應(yīng)根據(jù)化學(xué)操作的性質(zhì)，加設(shè)空氣過濾器等空氣凈化裝置,。過濾材料在使用一定時(shí)間之后,，應(yīng)適時(shí)更換。各種過濾材料的性質(zhì)列于表11,。設(shè)計(jì)時(shí)尚應(yīng)采取適當(dāng)?shù)拇胧?，保證使排出的污染空氣獲得有效的稀釋和分散，且不致重回實(shí)驗(yàn)室內(nèi)(如經(jīng)由窗戶等),。風(fēng)道系統(tǒng)應(yīng)便于檢修和清洗,，避免水平風(fēng)道、直角彎頭或接頭,，力求取得流線型氣流,。
通常，長度不到2米的通風(fēng)柜,，風(fēng)道直徑宜為22厘米,，通風(fēng)柜長度為2—2、67米時(shí),，可用30厘米直徑的風(fēng)道,。風(fēng)道應(yīng)由通風(fēng)柜頂中央引出，通至排風(fēng)機(jī)處,，否則可能使操作口處氣流不勻,。
風(fēng)道材料應(yīng)耐腐蝕，一般可用石棉水泥(內(nèi)敷氯化橡膠),、聚氯乙烯,、鍍鋅鐵皮(內(nèi)涂環(huán)氧焦油)或不銹鋼，但需注意聚氯乙烯并不防火,。
7,、使用與保養(yǎng)
(1) 通風(fēng)柜建成后，應(yīng)作全面試驗(yàn),?？稍诠駜?nèi)點(diǎn)燃冒煙的蠟燭進(jìn)行試驗(yàn)，也可用氣流計(jì)測柜門操作口上、中,、下三處的流速(全開,，開啟一半，開啟1/3),。
(2) 操作有害物的裝置,，應(yīng)置于柜內(nèi)離操作口15厘米以上處，以防逸出有害物,。
(3) 柜內(nèi)實(shí)驗(yàn)裝置不得遮擋排風(fēng)狹縫,。
(4) 實(shí)驗(yàn)完畢，應(yīng)等待一定時(shí)問(通常3—5分鐘),，方可關(guān)閉風(fēng)機(jī),。
(5) 柜內(nèi)經(jīng)常保持整潔，密閉,。風(fēng)機(jī)、風(fēng)管及附件應(yīng)定期檢修,、測定和調(diào)整,，以保證通風(fēng)效果。平時(shí)不得充作貯藏柜,。在通風(fēng)柜內(nèi)堆放不必要的化學(xué)試劑,、危毒氣體瓶或其它物品，不但會(huì)不必要地減少通風(fēng)柜的有效操作面積,，而且也可能會(huì)降低抽風(fēng)速度,，影響有害物
質(zhì)的排出。
對于危毒試劑或貯氣瓶,，應(yīng)在實(shí)驗(yàn)室的辟遠(yuǎn)角隅另外構(gòu)筑小型貯藏處分開貯放,，并應(yīng)配
置單獨(dú)的抽風(fēng)系統(tǒng)日夜工作(但抽風(fēng)速度較小)，以排出可能釋出的危毒氣體,。
8,、高氯酸通風(fēng)柜
高氯酸的加熱操作應(yīng)在的高氯酸通風(fēng)柜內(nèi)進(jìn)行。由于高氯酸蒸汽易與有機(jī)物發(fā)生激
烈的反應(yīng),，甚至產(chǎn)生強(qiáng)烈的爆炸,，危險(xiǎn)性很大，所以高氯酸通風(fēng)柜應(yīng)滿足下列要求,。
(1)通風(fēng)柜的上部和風(fēng)道系統(tǒng)的外露部分不得使用有機(jī)質(zhì)材料覆蓋,。柜內(nèi)表面應(yīng)全部采用聚氯乙烯、不銹鋼或壓制水泥板(外覆氯化橡膠或環(huán)氧漆面),，做成流線型,，以防聚凝污物。擋板可卸，便于更換,。
(2)通風(fēng)柜的窗門等處不得使用有機(jī)潤滑劑或有機(jī)密封劑,。管道應(yīng)無縫。不得使用氧化鉛甘油,。避免使用鉚釘,。
(3)加熱高氯酸，不得使用煤氣,、油類或乙醇為燃料,。
(4)通風(fēng)柜頂部及風(fēng)道內(nèi)積聚的蒸汽霧滴，應(yīng)用專門的洗滌器具清洗,?？稍趽醢搴螅艿纼?nèi)設(shè)不銹鋼或聚氯乙烯噴水器,，要求能夠洗到全部表面,，在柜后要開污水格承接淋洗下來的污水，也可在管道內(nèi)沒承接槽與排水口,，但應(yīng)注意防濺,。
(5)高氯酸通風(fēng)柜應(yīng)設(shè)明顯的標(biāo)志，以與—般通風(fēng)柜相區(qū)別,。
(三)密封操作箱與排氣霸
僅有小量危毒氣體(蒸汽,、氣镕膠或固體微粒)釋出的操作，可在密封(或部分密封)操作箱(手套箱)中進(jìn)行,。操作箱常用有機(jī)玻璃制作,，加工容易，可按需要向生產(chǎn)單位定購或定制,。與通風(fēng)柜相比,，操作箱使用方便，便于搬動(dòng),，且較經(jīng)濟(jì),。操作箱釋出的有毒氣體，可用適當(dāng)?shù)脑噭┪?，也可用抽氣方法加以排出,。抽氣的速度通常可?5米/分線速度,。
當(dāng)操作設(shè)備體積較大,，不便搬動(dòng)，或由于工作需要,，不能使用操作箱或通風(fēng)柜時(shí),，為了排除釋出的危毒氣體(蒸汽,、氣溶膠或固體微粒)，可使用徘氣罩,，安裝在工作臺(tái)的上方(傘形罩),，側(cè)邊(側(cè)吸罩)，或安裝在工作臺(tái)上方并加圍擋(格式罩),。
排氣罩應(yīng)設(shè)計(jì)合理,，符合安全要求：
(1)盡量靠近設(shè)備的有害物質(zhì)散發(fā)源，以提高對有害物質(zhì)的排除效率,。
(2)符合有害物的散發(fā)分布情況,。例如：對于實(shí)驗(yàn)臺(tái)面可用側(cè)吸式，對于加熱槽可用傘形罩,，而對于光譜儀則宜用箱式罩,。
(3)應(yīng)根據(jù)氣體有害程度的大小提供一定的控制風(fēng)速。
(4)應(yīng)便于進(jìn)行安全操作與維修,。
在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室時(shí),，還應(yīng)考慮設(shè)置供操作箱、排氣罩抽氣用的裝置,。