如何優雅的玩硫醇-淺談化學實驗室揮發性有機物和溶劑的防護。

如何優雅的玩硫醇-淺談化學實驗室揮發性有機物和溶劑的防護。

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實驗室的異味是所有化學家的夢魘,而夢魘中的夢魘則是硫醇。幾乎每一個搞化學的都或多或少聽說過一些諸如硫醇樣品漏了導致全樓疏散之類的故事。本文將嘗試從實驗室的建設和個人的操作入手,教你如何安全優雅的玩硫醇和其他揮發性試劑(及溶劑)。

1、揮發性有機物蒸汽的來源

蒸汽是揮發性有機物氣味的主要來源,在大多數情況人體對有機試劑的吸入也來自皮膚和呼吸道對蒸汽的吸收。因此做好對蒸汽的防護是最最重要的。

首先我們來歸納一下實驗室裡面常見的蒸汽源。最為顯著而不容易被忽視的是各種敞口放置的容器導致的蒸發,比如展開缸什麼的。這個沒有太多技術含量,暫且不說。然後一個非常重要卻常常被忽視的是各種真空泵的出口,尤其是旋蒸和真空乾燥箱。這些泵在製造低壓環境促進溶劑揮發的同時,也把溶劑的蒸汽抽到了大氣中。最後是各種不容易被注意到的緩慢揮發,比如一個沒有干透的溶液聚合聚合物在儲存的時候會慢慢的放出溶劑,以及冰箱裡面因為溶劑緩慢揮發而累積起來的奇怪味道等等。這一部分在空氣流通的場合影響很小,主要是柜子和冰箱之類長期儲存藥品的地方嚴重一些。

2、實驗室建設中對有機物蒸汽的防護

實驗室常見的通風設備大致有兩種。一種是通風櫥,另外一種是一個喇叭口的管道。絕大多數的操作都是在通風櫥內部進行,而喇叭口管道通常用在儀器設備的廢氣收集上。在實驗室的建設中,合理布置通風設備對消除蒸汽的毒害有著重要的作用。通常在布置規範的實驗室中,每一個固定位置的設備,以及可能產生廢氣的諸如廢液缸,垃圾桶等等都配有相應的廢氣收集裝置。而所有非固定的容易產生廢氣的操作都應該在通風櫥內進行,比如架反應,過柱子,蒸餾什麼的。在某些比較捉急的實驗室會有用喇叭口充當通風櫥用的時候(一般是學校實驗室為了保證老師有良好的視野),這種操作不值得推薦,畢竟通風櫥的風力更加強勁,而且玻璃擋板在出事故時也能提供更好的保護。

在實驗室的各種改裝、裝修中,也需要時刻注意對有機物蒸汽的防護,尤其是一些新增的蒸汽源,比如買了一台新的旋蒸,或者決定在試驗台上放個真空烘箱等等,都需要同時考慮是不是需要增加新的防護措施。另外還有一點非常容易被忽視的情況。在很多比較新的實驗室中,由於開空調調節氣溫會經常出現房間門窗緊閉的情況。如果沒有合適的進氣通道,通風櫥往往會在室內形成一個低氣壓。一方面,由於通風櫥周圍的壓力差減小,空氣的流速降低,並不能有效的起到吸走廢氣的功能,另一方面,房間的門縫往往是整個流場最狹窄的地方,門內外的壓力差會在門上形成一個很大的力,導致緊急情況下難以開門逃生(門向外開)或者被門打(向內開)。因此一個好的實驗室應該通過留寬門縫或者其他的方式保證房間的空氣流通,確保通風設備起到應有的效果。

圖:開門和關門時同一個實驗室的流場

另外一個常見的蒸汽源是儲存的溶劑。在正常的情況下(雖然大多數實驗室並沒有達到這樣的條件),揮發性的有機溶劑和試劑應該儲存在連接排風扇的可燃物專用的櫥櫃中。可燃物專用櫥櫃與普通柜子的區別主要有三點:通風(有負壓排風),防靜電(鐵質接地),防火防爆(結實)。很多實驗室由於建築條件或者經費不足並沒有給儲存可燃物的試劑櫃連接排風扇。這可能 導致 溶劑蒸汽在試劑櫃裡面累積,不僅會傷害人體健康,還會增加發生火災和爆炸的風險。

圖:溶劑櫃及其通風接法(網圖侵刪),部分資料(下圖)認為因為蒸汽密度較大廢氣出口應該在下方

3. 通風櫥的正確使用

做化學實驗最常使用的大概就是通風櫥了。組裡有幾個通風櫥是衡量一個老闆土豪程度的重要標準(相當於問一個包租公有幾套房)。那麼如何才能正確的使用通風櫥,又如何大膽的玩硫醇之類有味道的試劑而做到萬花叢中過片葉不沾身呢?

在通風櫥的日常使用中,由於通風櫥內的負壓,一般溶劑蒸汽不會自己跑到外面來。這時溶劑對人體的危害主要是通過液體和蒸汽對皮膚的接觸造成的。對於液體溶劑的防護,一方面需要選擇合適的防護設備,尤其是手套一定要確認對相關的溶劑有良好的阻隔作用。另一方面如果手套被溶劑濺到或者潑到,一定要在溶劑有足夠的時間滲透穿過前及時更換,被污染的手套由於外表面的污染物會逐漸擴散到內表面,也不要重複使用(作者一般一周在實驗室工作30小時需要使用70到100雙的節奏).

對於溶劑蒸汽和皮膚的接觸,材質合適的手套可以起到較好的阻隔作用。除此之外,在操作時盡量避免將手部暴露在溶劑蒸汽的污染範圍之下也是十分有用的。考慮到一般有機溶劑蒸汽的密度都大於空氣的密度,可以認為溶劑蒸汽在出了瓶口後是貼著實驗台的檯面往後走的,因此開口容器的後方和下方,以及瓶口附近是比較容易被溶劑蒸汽沾染的危險範圍,而前方和前上方則相對比較安全。

圖:有機物蒸汽在通風櫥中的運動

對於一些氣味非常大的試劑,比如硫醇。即使手套上由於蒸汽沾染帶上了極少量的硫醇分子也會造成較大的味道。在這種情況下,需要一些特殊的小竅門才能不被打擾愉快的做實驗。

首先所有可能被液體和蒸汽沾染的物品(手套,滴管,注射器等)應該遵循只進不出的原則。方可徹底杜絕對通風櫥外的污染。作者在操作硫醇的時候一般會在通風櫥內預先準備一個裝有少量次氯酸鈉溶液的垃圾罐以收納所有帶有硫醇的垃圾,在完成操作後則每次都將手套脫在通風櫥內。

然後要盡量杜絕手部和衣服的沾染。戴雙層手套和長袖手套會有一定的幫助,但是更重要的是在操作時注意把手保持在沒有蒸汽的安全區域。在取用試劑,尤其是用注射器吸取的時候,杜絕手套和注射器外壁上掛著的液滴的接觸,不然很可能會有足夠的硫醇滲透穿過手套附著到皮膚上讓你的手臭一天。如果真的有試劑沾到手套或實驗服袖子上,儘快停止操作,脫下手套或者實驗服留在通風櫥里。

除此之外,對於這類試劑應該遵循少買快用的原則,盡量減少它在冰箱和儲藏櫃裡面呆的時間,以減少揮發蒸汽的味道。在儲存的時候也盡量多套一到兩層密封袋,或者在試劑瓶外面再拿個罐子包裝一下。


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