化學實驗室是化學、化工行業發展進步的策源地,具有員工培訓、科研、新產品研發、工藝開發改進,以及為產業化服務的功能。在化學實驗室工作,經常會接觸有毒、有害、危險化學品;實驗條件多為高壓、真空、高熱、低溫等不安全條件;大量使用的玻璃儀器具有不耐沖擊、易碎的特質等不安全因素。識別、預防、避免不安全因素,是化學實驗室安全管理的一項重要任務。
化學實驗室發生的安全事故或傷害,一是職業傷害,是由化工職業不得不接觸的化學品而造成的;二是工藝(操作)傷害,是在科研、生產活動中因操作失誤、反應過程中出現意外或設備出意外等造成的。因此,實驗室設施、設備(硬件)的合規性、適用性、完備狀況及正確的使用,也可以避免出現安全意外或在出意外時避免、減少傷害和損失。
據統計,合規的化學實驗室設計、建造,合理的空間安排;操作人員通過培訓規范對實驗室設施、設備的預檢;結合預防性的維修、維護和及時更新來維持實驗室設施、設備的安全性和有效性,可以大幅減少實驗室安全事故。
化學實驗室的規劃設計應符合其特殊需求:化驗室有貴重的精密儀器和各種化學藥品,其中包括易燃及腐蝕性藥品;在科研過程中用到有毒、有害,易燃、易爆危化品或高壓氣體產生有毒有害的氣體或蒸氣等。因此,對化驗室的房屋結構、環境、室內設施等有其特殊的要求,要統籌考慮。一般規劃設計主要分為6個方面:平面設計系統、單臺結構功能設計系統供排水設計系統、電控系統、特殊氣體配送系統和有害氣體輸出系統。
平面設計系統主要需要考慮以下幾個方面的因素:疏散撤離、逃生、順暢、無阻、安全通道;一般實驗室門向里開但如果設置有爆炸危險的房間,房門應朝外開,房門材質最好選擇壓力玻璃。人體學(前后左右工作空間)、完美的設備與科技工作者操作空間范圍的協調搭配體現了科學化、人性化的規劃設計。如圖2-1所示為化學實驗室平面設計系統。
化學實驗室用房大致分為以下幾類:有機合成實驗室、無機合成實驗室、生化實驗室、分析實驗室(儀器分析實驗室化學分析實驗室)、輔助室(辦公室、檔案室、倉庫、鋼瓶室熱源、真空室)等。
化學實驗室要求遠離灰塵、煙霧、噪聲和震動源的環境不應建在交通要道、鍋爐房、機房及生產車間近旁(車間化驗室除外 )。為避免車間化學氣體可能對科研、分析的干擾,工廠實驗室應建在工廠區上風頭。
不同功能的實驗室之間要有區域劃分,最好有物理隔斷以減少彼此的干擾。若沒有分割,科研實驗室的揮發性有機化合物(Volatile organic compounds,VOC)、酸(或堿)性氣體可能會進人分析室或辦公室。而儀分設備貴重,用電一般是非防爆的,可能會對分析樣品造成污染而影響分析準確性。辦公室沒有防護措施,容易造成職業傷害等。
化學實驗室平面設計系統
(1)精密儀器室
精密儀器室要求具有防火、防震、防電磁干擾、防噪聲防潮、防腐蝕、防塵、防有害氣體侵人的功能,空溫下盡可能保持恒定。溫度應在15~30℃,有條件的最好控制在18~25 ℃,濕度在60%~70%,需要恒溫的儀器室可裝雙層門窗及空調裝置。大型精密儀器室的供電電壓應穩定,一般允許電壓波動范圍為10%,必要時要配備附屬設備(如穩電源等)。應設計有專用地線,接地極電阻小于4(如圖2-2所示為精密儀器室)。
精密儀器室
(2)化學實驗室
化學實驗室包括有機實驗室、無機實驗室、化學分析室等,工作中常使用一些小型的電器設備及各種化學試劑,具有一定的危險性,針對這些使用特點在化學分析試驗室設計時應滿足以下要求。
①建筑應耐火,材料具有防火性能:
2)窗戶要能防塵;
③室內采光要好;
④門應向外開;
⑤給排水、通風、供電都要符合相關規范(如圖所示為化學實驗室)
化學實驗室
(3)藥品倉庫
由于很多化學試劑屬于易燃、易爆、有毒或腐蝕性物品故不要購置過多。原則上存放少量近期要用的化學藥品和樣品(易燃品不得超過200L,即400瓶),且要符合危險品存放安全要求。若有劇毒化學品等需要公安局登記的化學品,要按相關規定獨立存放。藥品倉庫要具有防明火、防潮濕、防高溫防日光直射、防雷電的功能。藥品儲藏空房間應朝北、干燥、通風良好,頂棚應遮陽、隔熱,門窗應堅固,應設遮陽板,窗應為高窗;門應朝外開。易燃液體儲藏室室溫一般不許超過28℃,爆炸品儲藏室室溫不許超過30℃。少量危險品可用鐵板柜或水泥柜分類隔離貯存。室內設排氣降溫風扇,采用防爆型照明燈具,常備消防器材。
(4)鋼瓶室
鋼瓶要求安放在室外的鋼瓶室內,鋼瓶室要求遠離熱源、火源及可燃物倉庫。鋼瓶室要用非燃或難燃材料構造,壁用防爆墻,輕質頂蓋,門朝外開。鋼瓶室要避免陽光照射,并有良好的通風條件。鋼瓶距明火熱源10m以上,室內設有直立穩固的鐵架用于放置鋼瓶(如下圖所示為鋼瓶室)。
鋼瓶室
(5)熱源室
熱源室用于玻璃儀器、產品、中間體的烘干。設備有烘箱、馬弗爐和真空油泵等,用電功率大,其加熱方式大都是不防爆的。熱源室的電力供應要與設備匹配;設計時應該和有VOA 產生的實驗室、倉庫區域保持安全距離。
(6)化學實驗室門與走廊
化學實驗室區域一定有兩個常開門,盡量使常開門和實驗室門距離最近;實驗室區域的走廊是人流、物流的動脈,是應急疏散的主要安全通道,要保證其順暢、無阻,寬度要求1.8m以上。化學實驗室要求有兩個門,以便于緊急撤離。實驗臺之間通道距離應在1.0m以上。
(7)辦公室、檔案室
辦公室、檔案室是受控區,原則上和實驗區有物理隔離,主要用于員工在實驗工作之余,學習、探討工作中出現的問題:整理原始數據、書寫原始報告、編制報告及打印報告;實驗室資料的儲藏及查閱。為員工的職業健康著想,實驗用品(包括PPE)不得帶人辦公室、檔案室。
(8)更衣室
更衣室要設在實驗區域以外,用于生活服裝和工作服裝的更換;沒有更換工作服裝不得進入實驗室,也不容許穿工作服裝到非工作區域活動,旨在禁止把在工作區域被化學品污染(或疑似污染)的服裝帶到公共區域、帶回家庭,從而導致污染擴散。