在实验中,安全是非常重要的,如果操作不当常常潜藏着爆炸、着火、中毒、灼伤、割伤、触电等事故的危险隐患。因此,必须了解实验中的安全知识,做到防患于未来。
现主要结合物理化学实验的特点介绍安全用电、使用化学药品的安全防护等知识。
⒈ 安全用电常识
违章用电常常可能造成人身伤亡,火灾,损坏仪器设备等严重事故。实验中使用电器较多,特别要注意安全用电。下表列出了50 Hz交流电通过人体的反应情况。为了保障人身安全,一定要遵守实验中的安全规则。
表1.1. 不同电流强度时的人体反应
电流强度 | 1~10 | 10~25 | 25~100 | 100以上 |
人体反应 | 麻木感 | 肌肉强烈收缩 | 呼吸困难,甚至停止呼吸 | 心脏心室纤维性颤动,死亡 |
(1)不用潮湿的手接触电器。
(2)电源裸露部分应有绝缘装置(例如电线接头处应裹上绝缘胶布)。
(3)所有电器的金属外壳都应保护接地。
(4)实验时,应先连接好电路后才接通电源。实验结束时,先切断电源再拆线路。
(5)修理或安装电器时,应先切断电源。
(6)不能用试电笔去试高压电。使用高压电源应有专门的防护措施。
(7)如有人触电,应迅速切断电源,然后进行抢救。
1.2 防止引起火灾
(1)使用的保险丝要与实验室允许的用电量相符。
(2)电线的安全通电量应大于用电功率。
(3)室内若有氢气、煤气等易燃易爆气体,应避免产生电火花。继电器工作和开关电闸时,易产生电火花,要特别小心。电器接触点(如电插头)接触不良时,应及时修理或更换。
(4)如遇电线起火,立即切断电源,用沙或二氧化碳、四氯化碳灭火器灭火,禁止用水或泡沫灭火器等导电液体灭火。
1.3 防止短路
(1) 线路中各接点应牢固,电路元件两端接头不要互相结触,以防短路。
(2) 电线、电器不要被水淋湿或浸在导电液体中,例如实验室加热用的灯泡接口不要浸在水中。
1.4 电器仪表的安全使用
(1)在使用前,先了解电器仪表要求使用的电源是交流电还是直流电;是三相电还是单相电以及电压的大小(380 V、220 V、110 V或6 V)。须弄清电器功率是否符合要求及直流电器仪表的正、负极。
(2)仪表量程应大于待测量。若待测量大小不明时,应从最大量程开始测量。
(3)实验之前要检查线路连接是否正确。经电路工程师检查同意后方可接通电源。
(4)在电器仪表使用过程中,如发现有不正常声响,局部温升或嗅到绝缘漆过热产生的焦味,应立即切断电源,并报告电路工程师进行检查。
2. 使用化学药品的安全防护
2.1 防毒
(1)实验前,应了解所用药品的毒性及防护措施。
(2)操作有毒气体(如H2S、Cl2、Br2、NO2、浓HCl和HF等)应在通风橱内进行。
(3)苯、四氯化碳、乙醚、硝基苯等的蒸气会引起中毒。它们虽有特殊气味,但久嗅会使人嗅觉减弱,所以应在通风良好的情况下使用。
(4)有些药品(如苯、有机溶剂、汞等)能透过皮肤进入人体,应避免与皮肤接触。
(5)氰化物、高汞盐(HgCl2、Hg(NO3)2等)、可溶性钡盐(BaCl2)、重金属盐(如镉、铅盐)、三氧化二砷等剧毒药品,应妥善保管,使用时要特别小心。
(6)禁止在实验室内喝水、吃东西。饮食用具不要带进实验室,以防毒物污染,离开实验室及饭前要冼净双手。
2.2 防爆
可燃气体与空气混合,当两者比例达到爆炸极限时,受到热源(如电火花)的诱发,就会引起爆炸。一些气体的爆炸极限见下表。
表2.2 与空气相混合的某些气体的爆炸极限表(20℃,1个大气压下)
气体 | 爆炸高限(体积%) | 爆炸低限(体积%) | 气体 | 爆炸高限(体积%) | 爆炸低限(体积%) |
氢 乙烯 乙炔 苯 乙醇 乙醚 丙酮 | 74.2 28.6 80.0 6.8 19.0 36.5 12.8 | 4.0 2.8 2.5 1.4 3.3 1.9 2.6 | 醋酸 乙酸乙酯 一氧化碳 水煤气 煤气 氨 | —— 11.4 74.2 72 32 27.0 | 4.1 2.2 12.5 7.0 5.3 15.5 |
(2)操作大量可燃性气体时,严禁同时使用明火,还要防止发生电火花及其它撞击火花。
(3)有些药品如叠氮铝、乙炔银、乙炔铜、高氯酸盐、过氧化物等受震和受热都易引起爆炸,使用要特别小心。
(4)严禁将强氧化剂和强还原剂放在一起。
(5)久藏的乙醚使用前应除去其中可能产生的过氧化物。
(6)进行容易引起爆炸的实验,应有防爆措施。
2.3 防火
(1)许多有机溶剂如乙醚、丙酮、乙醇、苯等非常容易燃烧,大量使用时室内不能有明火、电火花或静电放电。实验室内不可存放过多这类药品,用后还要及时回收处理,不可倒入下水道,以免聚集引起火灾。
(2)有些物质如磷、金属钠、钾、电石及金属氢化物等,在空气中易氧化自燃。还有一些金属如铁、锌、铝等粉末,比表面大也易在空气中氧化自燃。这些物质要隔绝空气保存,使用时要特别小心。
实验室如果着火不要惊慌,应根据情况进行灭火,常用的灭火剂有:水、沙、二氧化碳灭火器、四氯化碳灭火器、泡沫灭火器和干粉灭火器等。可根据起火的原因选择使用,以下几种情况不能用水灭火:
(a)金属钠、钾、镁、铝粉、电石、过氧化钠着火,应用干沙灭火。
(b)比水轻的易燃液体,如汽油、笨、丙酮等着火,可用泡沫灭火器。
(c)有灼烧的金属或熔融物的地方着火时,应用干沙或干粉灭火器。
(d)电器设备或带电系统着火,可用二氧化碳灭火器或四氯化碳灭火器。
2.4 防灼伤
强酸、强碱、强氧化剂、溴、磷、钠、钾、苯酚、冰醋酸等都会腐蚀皮肤,特别要防止溅入眼内。液氧、液氮等低温也会严重灼伤皮肤,使用时要小心。万一灼伤应及时治疗。
2.5 汞的安全使用
汞中毒分急性和慢性两种。急性中毒多为高汞盐(如HgCl2入口所致,0.1g~0.3g即可致死。吸入汞蒸气会引起慢性中毒,症状有:食欲不振、恶心、便秘、贫血、骨骼和关节疼、精神衰弱等。汞蒸气的最大安全浓度为0.1 mg·m-3,而20℃时汞的饱和蒸气压为0.0012 mmHg,超过安全浓度100倍。所以使用汞必须严格遵守安全用汞操作规定:
(1)不要让汞直接暴露于空气中,盛汞的容器应在汞面上加盖一层水。
(2)装汞的仪器下面一律放置浅瓷盘,防止汞滴散落到桌面上和地面上。
(3)一切转移汞的操作,也应在浅瓷盘内进行(盘内装水)。
(4)实验前要检查装汞的仪器是否放置稳固。橡皮管或塑料管连接处要缚牢。
(5)储汞的容器要用厚壁玻璃器皿或瓷器。用烧杯暂时盛汞,不可多装以防破裂。
(6)若有汞掉落在桌上或地面上,先用吸汞管尽可能将汞珠收集起来,然后用硫磺盖在汞溅落的地方,并摩擦使之生成HgS。也可用KMnO4溶液使其氧化。
(7)擦过汞或汞齐的滤纸或布必须放在有水的瓷缸内。
(8)盛汞器皿和有汞的仪器应远离热源,严禁把有汞仪器放进烘箱。
(9)使用汞的实验室应有良好的通风设备,纯化汞应有专用的实验室。
(10)手上若有伤口,切勿接触汞。
3. 高压钢瓶的使用及注意事项
3.1 气体钢瓶的颜色标记
我国气体钢瓶常用的标记见表2.3。
表2.3 气体钢瓶瓶身颜色及标字颜色表
气体类别 | 瓶身颜色 | 标字颜色 | 字样 |
氮气 氧气 氢气 压缩空气 二氧化碳 氦 液氨 氯 乙炔 氟氯烷 石油气体 粗氩气体 纯氩气体 | 黑 天蓝 深蓝 黑 黑 棕 黄 草绿 白 铝白 灰 黑 灰 | 黄 黑 红 白 黄 白 黑 白 红 黑 红 白 绿 | 氮 氧 氢 压缩空气 二氧化碳 氦 氨 氯 乙炔 氟氯烷 石油气 粗氩 纯氩 |
(1)在钢瓶上装上配套的减压阀。检查减压阀是否关紧,方法是逆时针旋转调压手柄至螺杆松动为止。
(2)打开钢瓶总阀门,此时高压表显示出瓶内贮气总压力。
(3)慢慢地顺时针转动调压手柄,至低压表显示出实验所需压力为止。
(4)停止使用时,先关闭总阀门,待减压阀中余气逸尽后,再关闭减压阀。
3.3 气体钢瓶使用的注意事项
(1)钢瓶应存放在阴凉、干燥、远离热源的地方。可燃性气瓶应与氧气瓶分开存放。
(2)搬运钢瓶要小心轻放,钢瓶帽要旋上。
(3)使用时应装减压阀和压力表。可燃性气瓶(如H2、C2H2)气门螺丝为反丝;不燃性或助燃性气瓶(如N2、O2)为正丝。各种压力表一般不可混用。
(4)不要让油或易燃有机物沾染气瓶上(特别是气瓶出口和压力表上)。
(5)开启总阀门时,不要将头或身体正对总阀门,防止万一阀门或压力表冲出伤人。
(6)不可把气瓶内气体用光,以防重新充气时发生危险。
(7)使用中的气瓶每三年应检查一次,装腐蚀性气体的钢瓶每两年检查一次,不合格的气瓶不可继续使用。
(8)氢气瓶应放在远离实验室的专用小屋内,用紫铜管或不锈钢管引入实验室,并安装防止回火的置。
4. X射线的防护
X射线被人体组织吸收后,对人体键康是有害的。一般晶体X射线衍射分析用的软X射线(波长较长、穿透能力较低)比医院透视用的硬X射线(波长较短、穿透能力较强)对人体组织伤害更大。轻的造成局部组织灼伤,如果长时期接触,重的可造成白血球下降,毛发脱落,发生严重的射线病。但若采取适当的防护措施,上述危害是可以防止的.最基本的一条是防止身体各部(特别是头部)受到X射线照射,尤其是受到X射线的直接照射。因此要注意X光管窗口附近用铅皮(厚度在一毫米以上)挡好,使X射线尽量在一个局部小范围内,不让它散射到整个房间,在进行操作(尤其是对光)时,应戴上防护用具(特别是铅玻璃眼镜)。操作人员站的位置应避免直接照射。操作完,用铅屏把人与X光机隔开;暂时不工作时,应关好窗口,非必要时,人员应尽量离开X光实验室。室内应保持良好通风,以减少由于高电压和X射线电离作用产生的有害气体对人体的影响。
5.意外事故处理
5.1 化学灼烧处理
(1)酸(或碱)灼伤皮肤 立即用大量水冲洗,再用碳酸氢钠饱和溶液(或1 %~2 %乙酸溶液)冲洗,最后再用水冲洗,涂敷氧化锌软膏(或硼酸软膏)。
(2)酸(或碱)灼伤眼睛不要揉搓眼睛,立即用大量水冲洗,再用3 %的硫酸氢钠溶液(或用3 %的硼酸溶液)淋洗,然后用蒸馏水冲洗。
(3)碱金属氰化物、氢氰酸灼伤皮肤用高锰酸钾溶液洗,再用硫化铵溶液漂洗,然后用水冲洗。
(4)溴灼伤皮肤立即用乙醇洗涤,然后用水冲净,涂上甘油或烫伤油膏。
(5)苯酚灼伤皮肤先用大量水冲洗,然后用4:1的乙醇(70 %)~氯化铁(1 mol·L-1)的混合液洗涤。
5.2 割伤和烫伤处理
(1)割伤,若伤口内有异物,先取出异物后,用蒸馏水洗净伤口,然后涂上红药水并用消毒纱布包扎,或贴创可贴。
(2)烫伤,立即涂上烫伤膏,均勿用水冲洗,更不能把烫起的水泡戳破。
5.3 毒物与毒气误入口、鼻内感到不舒服时的处理
(1)毒物误入,立即内服5~l0 mL稀CuSO4 温水溶液,再用手指伸入咽喉促使呕吐毒物。
(2)刺激性、有毒气体吸入误吸入煤气等有毒气体时,立即在室外呼吸新鲜空气;误吸入溴蒸气、氯气等有毒气体时,立即吸入少量酒精和乙醚的混合蒸气,以便解毒。
5.4 触电处理
触电后,立即拉下电闸,必要时进行人工呼吸。当所发生的事故较严重时,做了上述急救后应速送医院治疗。
5.5 起火处理
(1)小火、大火,小火用湿布、石棉布或砂子覆盖燃物;大火应使用灭火器,而且需根据不同的着火情况,选用不同的灭火器,必要时应报火警(119)。
(2)油类、有机溶剂着火 切勿用水灭火,小火用砂子或干粉覆盖灭火,大火用二氧化碳灭火器灭火,亦可用干粉灭火器或1211灭火器灭火。
(3)精密仪器、电器设备着火 切断电源、小火可用石棉布或湿布覆盖灭火,大火用四氯化碳灭火器灭火,亦可用干粉灭火器或1211灭火器灭火。
(4)活泼金属着火,可用于燥的细砂覆盖灭火。
(5)纤维材质着火,小火用水降温灭火,大火用泡沫灭火器灭火。
(6)衣服着火应迅速脱下衣服或用石棉覆盖着火处或卧地打滚。