化學(xué)實(shí)驗(yàn)中強(qiáng)化裝置安全性研究

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摘要:化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的安全研究主要集中在教育與管理方面,對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置的研究相對(duì)較少.強(qiáng)化在化學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置的制備過(guò)程中的安全性,有利于減小實(shí)驗(yàn)事故的發(fā)生,并能為減少生產(chǎn)事故提供一些啟示.在對(duì)裝置易損部件的保護(hù)、部件重心居中性、耐損材料的采用、操作連續(xù)性的強(qiáng)化、對(duì)淺損裝置的安全性處理等方面,進(jìn)行了化學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置強(qiáng)化安全性的探索研究,并將研究成果應(yīng)用于教學(xué)與科學(xué)研究,取得了較好的效果.

關(guān)鍵詞:化學(xué)實(shí)驗(yàn);裝置安全性;制備過(guò)程

隨著社會(huì)文明程度的不斷提升,安全性問(wèn)題越來(lái)越得到人們的重視,但是現(xiàn)實(shí)中的許多事例表明安全性還是一個(gè)重視程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的問(wèn)題[1].鑒于安全問(wèn)題的嚴(yán)峻性,國(guó)家有關(guān)部門不斷推出強(qiáng)有力政策,許多科研教育工作者也進(jìn)行了深入研究.黃文霞等提出要培養(yǎng)安全意識(shí)、學(xué)習(xí)安全技術(shù)、建立安全制度來(lái)促進(jìn)高校化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的安全[2].周健等提出了將高效的信息化技術(shù)應(yīng)用于高校實(shí)驗(yàn)室安全管理中[3G4].曾秀瓊等介紹了美國(guó)、澳大利亞等發(fā)達(dá)國(guó)家著名高校的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)[5G6].科學(xué)的教育以及高效的管理制度固然有利于減少安全事故的發(fā)生,但是核心的問(wèn)題是相關(guān)人員一定要熟悉安全技術(shù).在技術(shù)上盡量減少安全隱患,制備出更安全的裝置,從根源上避免安全事故的發(fā)生,是廣大科研工作者應(yīng)該多關(guān)注的.化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué),化學(xué)的發(fā)展與化學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置的發(fā)展息息相關(guān).多年來(lái),化學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置的制備研究主要集中在裝置的實(shí)用性上,對(duì)于安全性卻受到許多研究者的忽視.許多經(jīng)典裝置一旦產(chǎn)生,便得到廣泛的應(yīng)用,很少有人考慮它們是否存在缺陷.事實(shí)上,無(wú)論多么經(jīng)典的裝置都難以保證是完美的,有些裝置甚至存在某些缺陷,尤其是在安全性方面.化學(xué)作為一門基礎(chǔ)學(xué)科,對(duì)醫(yī)藥、食品、生命、環(huán)境、能源等學(xué)科都起到重要的作用,強(qiáng)化化學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置的安全性的意義不限于化學(xué).化學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置的安全性不僅包括裝置的易損性問(wèn)題,還包括對(duì)操作人員及環(huán)境的安全隱患以及損壞后的安全性處理等問(wèn)題,因?yàn)榘踩c環(huán)保并沒(méi)有明顯的界限[7].在多年的教學(xué)實(shí)踐中,本團(tuán)隊(duì)在實(shí)驗(yàn)裝置制備過(guò)程中探索了一些強(qiáng)化安全性的措施,并應(yīng)用于科研與教學(xué)實(shí)踐,取得了良好的效果.

1保護(hù)裝置易損部件的安全性

容易損壞的裝置往往是從易損部件開(kāi)始的,許多儀器因損壞一部分也基本上失去了它們的價(jià)值.索式提取器自1879年誕生以來(lái),一直在全世界范圍內(nèi)使用,但是它并非沒(méi)有缺陷,尤其是在安全性方面,它的安全性問(wèn)題主要在于提取筒外的易損的虹吸管和蒸汽管.專利CN203342431U[8]設(shè)計(jì)了一種內(nèi)彎管式浸提分離器,將蒸氣管置于提取筒內(nèi)部,保護(hù)了蒸汽管(見(jiàn)圖1).專利CN203400525U[9]設(shè)計(jì)了一種通用分離器,利用磨口旋塞和砂芯的方式頂替了索式提取器最脆弱虹吸管(見(jiàn)圖2).專利CN203724809U[10]設(shè)計(jì)的能夠雙向交換的雙筒結(jié)構(gòu)有利于提取器的高溫提取,客觀上也代替了脆弱的蒸汽管

2裝置重心居中的穩(wěn)定性

由于使用功能方面的原因,許多傳統(tǒng)的裝置重心不居中,這給裝置的安裝和運(yùn)行帶來(lái)了許多安全隱患.比如廣泛應(yīng)用的油水分離器和抽濾瓶等.專利CN205412333U[11]設(shè)計(jì)的一種雙筒式油水回流分離器,使油水回流分離器的重心主要集中在雙筒上(見(jiàn)圖4).專利CN205730461U[12]設(shè)計(jì)的一種弧形油水回流分離器不僅重心居中,而且還有流暢的美感(見(jiàn)圖5);專利CN205730467U[13]設(shè)計(jì)的一種斜端式油水回流分離器,制作比較簡(jiǎn)單,而且重心比較居中(見(jiàn)圖6).抽濾瓶是減壓過(guò)濾的主要耐壓裝置,連同其上的布氏漏斗,質(zhì)量較大,在使用時(shí)由于受到側(cè)向的韌性抽氣管的作用,極度不穩(wěn).專利CN205182750U[14]設(shè)計(jì)了一種安全便捷的抽濾瓶,在抽氣口對(duì)位設(shè)計(jì)了一排液口,適當(dāng)?shù)窒闅夤艿淖饔?同時(shí)將抽氣口向下傾斜,減小抽氣管的平拉作用,使裝置重心相對(duì)居中,增加了裝置的穩(wěn)定性.

3耐損材料的重要性

由于穩(wěn)定、便宜、易加工的特點(diǎn),玻璃材料被廣泛應(yīng)用在實(shí)驗(yàn)裝置制備中.但是隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,各種功能塑料也具有了玻璃的許多優(yōu)勢(shì),而且具有玻璃所不具有的耐損優(yōu)勢(shì).雖然,有些功能塑料制品價(jià)格稍高,但是不易損壞足以抵消價(jià)格稍高的劣勢(shì).目前市場(chǎng)上有許多裝置或其易損部件是塑料材質(zhì)的,使用起來(lái)非常安全方便耐用,如塑料材質(zhì)的磨口旋塞、塑料滴管等.

4強(qiáng)化操作的連續(xù)性

在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,操作步驟越多,安全隱患越多,有些步驟是一些傳統(tǒng)裝置引起的,不可避免.改進(jìn)某些傳統(tǒng)裝置,減少操作步驟、增加操作的連續(xù)性,是強(qiáng)化安全性的一個(gè)重要手段.專利CN205182750U[14]設(shè)計(jì)的抽濾瓶,不僅重心相對(duì)居中,而且由于排液口的設(shè)計(jì),使排液可以在不拆減壓裝置下順利進(jìn)行,減少了操作步驟,相對(duì)增加了安全性(見(jiàn)圖7).旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)裝置也是一種被廣泛應(yīng)用于蒸餾分離混合物的裝置,但是旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)時(shí)液體飛濺是常有的事.防濺球的使用可以使飛濺液滯留在防濺球里,減少飛濺液對(duì)減壓等裝置的損傷.目前解決飛濺液滯留的措施就是拆裝置,重新實(shí)驗(yàn),這樣操作步驟多、時(shí)間長(zhǎng),還容易損壞儀器.在傳統(tǒng)防濺球的防濺內(nèi)管底部設(shè)計(jì)回流口,可以有效地使飛濺液自動(dòng)流回蒸餾瓶,提高了操作的連續(xù)性,進(jìn)而提高了安全性

5淺損裝置安全性處理

以玻璃材質(zhì)為主的化學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置,損壞往往是難免的.對(duì)淺損裝置進(jìn)行簡(jiǎn)單巧妙的處理,轉(zhuǎn)化成有價(jià)值的裝置,對(duì)操作人員的安全、對(duì)環(huán)境安全都是很有意義的.酸堿滴定管的易損部件為長(zhǎng)管的兩端,兩端損壞后的滴定管已失去了原有精密量具的功能,但是直接成為廢品也是有些可惜的.對(duì)淺損滴定管進(jìn)行兩端的簡(jiǎn)單燒熔去銳,便成了很好的玻璃長(zhǎng)管.溫度計(jì)的溫度感應(yīng)球易碎,所以絕對(duì)不能用作玻璃棒.但是,溫度計(jì)的溫度感應(yīng)球的損壞也是難免的.對(duì)淺損溫度計(jì)進(jìn)行溫度感應(yīng)液的安全處理后再進(jìn)行簡(jiǎn)單燒熔,便可以用作玻璃棒.對(duì)淺損裝置的處理再利用,大部分工作都比較簡(jiǎn)單,適于引導(dǎo)學(xué)生來(lái)完成.實(shí)踐證明,大部分學(xué)生對(duì)此興趣濃厚,動(dòng)手能力和安全意識(shí)均有不同程度的提高.

6結(jié)語(yǔ)

安全問(wèn)題與每個(gè)人都有直接的關(guān)系,對(duì)整個(gè)社會(huì)也將產(chǎn)生很大影響.在重視安全教育和管理的同時(shí),更應(yīng)該研究和傳播安全知識(shí).以上的研究探索均已試用于我校的研究及教學(xué)活動(dòng)中,相關(guān)實(shí)驗(yàn)的安全事故率在逐年減少.但是與社會(huì)需求相比,這些探索不過(guò)滄海一粟.教學(xué)管理部門以及社會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)安全的要求是很高的,不斷發(fā)展的社會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)室安全的要求也是在不斷地提高.因此關(guān)注實(shí)驗(yàn)安全技術(shù),研制出更加安全的裝置,既是社會(huì)對(duì)廣大科研工作者的要求,也應(yīng)該是廣大科研工作者的責(zé)任.

參考文獻(xiàn)(References)

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作者:林曉輝 潘錦香 趙艷蕾 王玥 單位:泰山醫(yī)學(xué)院化學(xué)與制藥工程學(xué)院 山東省寧陽(yáng)縣第二中學(xué)