化學實驗中強化裝置安全性研究

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摘要:化學實驗室的安全研究主要集中在教育與管理方面,對實驗裝置的研究相對較少.強化在化學實驗裝置的制備過程中的安全性,有利于減小實驗事故的發(fā)生,并能為減少生產(chǎn)事故提供一些啟示.在對裝置易損部件的保護、部件重心居中性、耐損材料的采用、操作連續(xù)性的強化、對淺損裝置的安全性處理等方面,進行了化學實驗裝置強化安全性的探索研究,并將研究成果應用于教學與科學研究,取得了較好的效果.

關鍵詞:化學實驗;裝置安全性;制備過程

隨著社會文明程度的不斷提升,安全性問題越來越得到人們的重視,但是現(xiàn)實中的許多事例表明安全性還是一個重視程度遠遠不夠的問題[1].鑒于安全問題的嚴峻性,國家有關部門不斷推出強有力政策,許多科研教育工作者也進行了深入研究.黃文霞等提出要培養(yǎng)安全意識、學習安全技術、建立安全制度來促進高?；瘜W實驗室的安全[2].周健等提出了將高效的信息化技術應用于高校實驗室安全管理中[3G4].曾秀瓊等介紹了美國、澳大利亞等發(fā)達國家著名高校的先進經(jīng)驗[5G6].科學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,但是核心的問題是相關人員一定要熟悉安全技術.在技術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該多關注的.化學是一門以實驗為基礎的科學,化學的發(fā)展與化學實驗裝置的發(fā)展息息相關.多年來,化學實驗裝置的制備研究主要集中在裝置的實用性上,對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,便得到廣泛的應用,很少有人考慮它們是否存在缺陷.事實上,無論多么經(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.化學作為一門基礎學科,對醫(yī)藥、食品、生命、環(huán)境、能源等學科都起到重要的作用,強化化學實驗裝置的安全性的意義不限于化學.化學實驗裝置的安全性不僅包括裝置的易損性問題,還包括對操作人員及環(huán)境的安全隱患以及損壞后的安全性處理等問題,因為安全與環(huán)保并沒有明顯的界限[7].在多年的教學實踐中,本團隊在實驗裝置制備過程中探索了一些強化安全性的措施,并應用于科研與教學實踐,取得了良好的效果.

1保護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始的,許多儀器因損壞一部分也基本上失去了它們的價值.索式提取器自1879年誕生以來,一直在全世界范圍內(nèi)使用,但是它并非沒有缺陷,尤其是在安全性方面,它的安全性問題主要在于提取筒外的易損的虹吸管和蒸汽管.專利CN203342431U[8]設計了一種內(nèi)彎管式浸提分離器,將蒸氣管置于提取筒內(nèi)部,保護了蒸汽管(見圖1).專利CN203400525U[9]設計了一種通用分離器,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(見圖2).專利CN203724809U[10]設計的能夠雙向交換的雙筒結構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行帶來了許多安全隱患.比如廣泛應用的油水分離器和抽濾瓶等.專利CN205412333U[11]設計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(見圖4).專利CN205730461U[12]設計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(見圖5);專利CN205730467U[13]設計的一種斜端式油水回流分離器,制作比較簡單,而且重心比較居中(見圖6).抽濾瓶是減壓過濾的主要耐壓裝置,連同其上的布氏漏斗,質量較大,在使用時由于受到側向的韌性抽氣管的作用,極度不穩(wěn).專利CN205182750U[14]設計了一種安全便捷的抽濾瓶,在抽氣口對位設計了一排液口,適當?shù)窒闅夤艿淖饔?同時將抽氣口向下傾斜,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,玻璃材料被廣泛應用在實驗裝置制備中.但是隨著科學技術的發(fā)展,各種功能塑料也具有了玻璃的許多優(yōu)勢,而且具有玻璃所不具有的耐損優(yōu)勢.雖然,有些功能塑料制品價格稍高,但是不易損壞足以抵消價格稍高的劣勢.目前市場上有許多裝置或其易損部件是塑料材質的,使用起來非常安全方便耐用,如塑料材質的磨口旋塞、塑料滴管等.

4強化操作的連續(xù)性

在實驗過程中,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.改進某些傳統(tǒng)裝置,減少操作步驟、增加操作的連續(xù)性,是強化安全性的一個重要手段.專利CN205182750U[14]設計的抽濾瓶,不僅重心相對居中,而且由于排液口的設計,使排液可以在不拆減壓裝置下順利進行,減少了操作步驟,相對增加了安全性(見圖7).旋轉蒸發(fā)裝置也是一種被廣泛應用于蒸餾分離混合物的裝置,但是旋轉蒸發(fā)時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,重新實驗,這樣操作步驟多、時間長,還容易損壞儀器.在傳統(tǒng)防濺球的防濺內(nèi)管底部設計回流口,可以有效地使飛濺液自動流回蒸餾瓶,提高了操作的連續(xù)性,進而提高了安全性

5淺損裝置安全性處理

以玻璃材質為主的化學實驗裝置,損壞往往是難免的.對淺損裝置進行簡單巧妙的處理,轉化成有價值的裝置,對操作人員的安全、對環(huán)境安全都是很有意義的.酸堿滴定管的易損部件為長管的兩端,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.對淺損滴定管進行兩端的簡單燒熔去銳,便成了很好的玻璃長管.溫度計的溫度感應球易碎,所以絕對不能用作玻璃棒.但是,溫度計的溫度感應球的損壞也是難免的.對淺損溫度計進行溫度感應液的安全處理后再進行簡單燒熔,便可以用作玻璃棒.對淺損裝置的處理再利用,大部分工作都比較簡單,適于引導學生來完成.實踐證明,大部分學生對此興趣濃厚,動手能力和安全意識均有不同程度的提高.

6結語

安全問題與每個人都有直接的關系,對整個社會也將產(chǎn)生很大影響.在重視安全教育和管理的同時,更應該研究和傳播安全知識.以上的研究探索均已試用于我校的研究及教學活動中,相關實驗的安全事故率在逐年減少.但是與社會需求相比,這些探索不過滄海一粟.教學管理部門以及社會對實驗安全的要求是很高的,不斷發(fā)展的社會對實驗室安全的要求也是在不斷地提高.因此關注實驗安全技術,研制出更加安全的裝置,既是社會對廣大科研工作者的要求,也應該是廣大科研工作者的責任.

參考文獻(References)

[1]蔣衛(wèi)華,曹劍瑜,朱曄．高?；瘜W實驗室實施安全教育的研究與實踐[J]．化學教育,2015(20):25G29．

[2]黃文霞,羅一帆．高?；瘜W教學實驗室安全教育與管理[J]．實驗技術與管理,2010,27(9):193G195．

[3]周健,吳炎,朱育紅,等．信息化背景下高校實驗室安全管理新趨勢[J]．實驗技術與管理,2016,33(1):226G228,242．

[4]宗宇．打造服務型高校行政管理模式的策略[J]．開封教育學院學報,2013(7):132G134.

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