Техническое руководство по безопасности в лабораторных
advertisement
Техническое руководство по безопасности в лабораторных курсах химии http://www.oc-praktikum.de Введение Важной целью химического образования студентов в области естественных наук является обучение возможным опасностям и получение опыта работы с опасными веществами в лабораторных курсах химии. Студентов необходимо научить принимать собственные решения относительно мер безопасности на каждом уровне образования. Осведомленность о степени опасности, возникающая при таком подходе, является другой целью таких лабораторных курсов, и она не менее важна, чем обучающий комплекс в научном контексте, поскольку дает знания, соответствующие современному развитию техники. Следовательно, целью современного образования должно быть обучение обращению с химическими веществами в лабораторных курсах, а также внимательности и осторожности, которые необходимы для защиты себя и окружающих, работающих в лаборатории людей от опасности. Более того, необходимо вести себя ответственно по отношению к окружающей среде и населению, следуя подходящим руководствами и инструкциям. Чтобы избежать образования лабораторных отходов, полезно снижать объемы загрузок. Можно применять многостадийные процессы, а продукты использовать в других экспериментах, с целью сохранения ресурсов химических веществ. Существует множество законов, указаний, инструкций и руководств, которые регламентируют практически все области безопасного обращения с опасными веществами и оборудованием. Однако также необходимо, чтобы понимание опасности основывалось на фундаментальном знании химии, чтобы избежать несчастных случаев в лаборатории. Ежегодная статистика несчастных случаев показывает, что они редко возникают в результате дефектов оборудования или неправильной установки. В большинстве случаев (примерно 80%) несчастные случаи являются следствием ошибок человека, а они возникают в результате недостатка знаний о рисках работы с опасными веществами, и отсутствии четких представлений о химизме протекающих реакций. Несчастные случаи часто случаются вследствие привычного поведения работников, возникающего в результате долговременного применения потенциально опасных методов, и, следовательно, в результате пренебрежения необходимыми мерами безопасности. Чтобы достичь перечисленных выше целей, важно сформулировать конкретные инструкции по эксплуатации для любого лабораторного курса. Они должны быть основаны на общих инструкциях для лабораторий. Инструкции по эксплуатации должны содержать конкретные описания конкретных лабораторных задач и дополнительно следующую информацию: • Список всех химических веществ, используемых в лабораторном курсе, включая относящиеся к ним Р- и S-фразы (за исключением веществ, которые подвергают 1 • • анализу в курсе аналитической химии, поскольку это противоречило бы целям обучения). Инструкции по эксплуатации всех приборов, кроме тех случаев, когда работе с прибором обучают устно. Подробные экспериментальные методики и инструкции по применению, или выписки из литературы. Инструкцию по эксплуатации для лабораторного курса в обязательном порядке должны прочесть и подписать все студенты. Студенты, начинающие обучение химии, медицине, биологии, должны ознакомиться с принципами безопасной работы перед началом лабораторных практикумов по химии, или проведением конкретных опасных экспериментов. Такое ознакомление можно провести в виде вводного курса, или в начале самого лабораторного практикума. Продолжающих учебу студентов следует знакомить с принципами безопасности перед началом каждого курса, в котором используют опасные вещества. При этом считается, что студент уже имеет предварительно полученные знания. Начинающие студенты должны получить соответствующую информацию в отношении инструкции по эксплуатации от ответственного преподавателя. Для принятия адекватных мер безопасности необходимо знать, какое аварийноспасательное оборудование имеется, где оно расположено в лаборатории. Важными составляющими такого обучения являются: • Аварийные выходы, пожарные пути эвакуации, основные пути эвакуации. • Системы сигнализации, телефон, и другое оборудование для аварийной связи • Огнетушитель, пожарная сигнализация, пожарное одеяло t • Респираторы и противогазы, аварийный душ, система для промывания глаз • Набор для оказания первой помощи, носилки, комната первой помощи, места, где может находиться лектор (чтобы ему позвонить). Необходимо выяснить, все ли студенты и сотрудники лаборатории действительно знают, в случае опасности • Какие из химических веществ, с которыми они работают, являются взрывчатыми, токсичными или легковоспламеняемыми • Кто выключает газ, воду, электричество и другие питающие линии, и каким способом • Что лифты и вытяжные шкафы не работают при пожаре • Что огнетушитель нужно наполнить заново после каждого использования • Что газовые баллоны должны быть закреплены, чтобы предотвратить их падение • Что значит термин «самозащита» • Какие меры безопасности нужно принять в случае серьезной аварии • Где при необходимости можно найти информацию по безопасности Перед началом опасных экспериментов студенты, работающие поблизости, должны быть ознакомлены с конкретными опасностями и мерами безопасности. Особенно это относится к случаям, когда в химической лаборатории несколько студентов работают в одном вытяжном шкафу. 2 Основные меры защиты здоровья работника Необходимо следить за некоторыми основными моментами с целью защиты здоровья работающих в лаборатории людей. • При работе в лаборатории следует носить подходящую рабочую одежду. При проведении обычных лабораторных экспериментов достаточно надевать лабораторный халат с длинными рукавами, изготовленный из не плавящегося материала (предпочтительно хлопка или смесовой ткани на основе полиэфира и хлопка). Лабораторный халат не следует носить в других помещениях, кроме лаборатории, например, в аудиториях для лекций, читальных залах, помещениях, предназначенных для приема пищи и т.д., чтобы избежать загрязнения этих помещений абсорбированными на халате химическими веществами. • Следует надевать закрытую обувь на устойчивом каблуке. • При нахождении в лаборатории необходимо все время носить защитные очки с боковыми щитками. • При проведении эксперимента студент не должен покидать лабораторию, если необходимо постоянно следить за реакцией, и в помещении нет других опытных людей, которые знакомы с методикой проведения данного эксперимента и способны за ним приглядывать. При проведении опасных экспериментов в лаборатории должны находиться не менее двух людей. • В лаборатории не должна храниться никакая пища или напитки, нельзя употреблять пищу в лаборатории, во избежание ее загрязнения. • Никогда не следует хранить химические вещества в посуде из-под пищи, или в посуде, обычно используемой для пищевых целей; и наоборот, пищу никогда не следует хранить в химической посуде, предназначенной для проведения эксперимента; пренебрежение этим правилом может привести к употреблению в пищу химических веществ. • Запрещается курить в лабораториях, поскольку возникает риск вдыхания загрязненного дыма, подобно тому, как это происходит с пищей, а также риск возгорания и взрыва горючих химических реактивов. Защитные меры при работе с опасными веществами и составами В принципе, при работе с опасными веществами и составами необходимо исключить все загрязнения или их угрозы для человека и окружающей среды, а также возникновение опасных ситуаций. Чтобы в этом убедиться, необходимо, чтобы все люди, работающие с химическими реактивами, имели достаточные знания, касающиеся следующих тем. • • • • • • Как правильно хранить химические реактивы? Какие емкости подходят для безопасного хранения химических реактивов? При каких условиях химические реактивы нужно хранить в вытяжных шкафах, и какие меры безопасности нужно при этом предпринимать? Как можно предотвратить случаи перепутывания (часто это очень опасно) химических реактивов? Как следует безопасно транспортировать химические реактивы (чтобы избежать повреждения емкостей и разлива химических реактивов)? Как можно избежать разлива химических реактивов или контакта с кожей при работе с химическими реактивами? 3 • Какие меры следует предпринять, если химические вещества разлились или выделились иным путем? Серьезные и основательные правила обращения с опасными веществами введены в действие Химическими законами (например, German ChemG). Эти законы предназначены для того, чтобы защищать человека и окружающую среду от опасного воздействия химических веществ и составов, конкретно указывать эти воздействия, предотвращать их и не допустить таких воздействий. Химические Законы дают уверенность в том, что новые вещества будут протестированы на предмет опасных свойств перед их поступлением на рынок. В соответствии с результатами испытаний необходимые меры безопасности будут предприняты при производстве и обращении с этими веществами. Результаты этих испытаний представляют собой основу для маркировки опасных веществ, то есть для присвоения им символов опасности, указывающих на конкретные опасности, и оформления рекомендаций по безопасности. Хранение химических реактивов Химические реактивы по возможности следует хранить в оригинальной упаковке, в которой они поставляются, поскольку этикетки на этих упаковках дают полезную информацию, благодаря наличию на них символов опасности и R&S-фраз. Если для хранения используют другие емкости, они должны быть снабжены этикеткой, содержащей ту же информацию. Чтобы защитить этикетки от воздействия химических веществ, которое могло бы привести к повреждению надписей на этикетке, их следует закрыть прозрачным листом пластика. Надписи должны быть устойчивы к свету и написаны карандашом или несмываемыми чернилами. Сосуды и бутылки для хранения химических реактивов должны быть изготовлены из подходящего материала. Для этой цели часто применяют ластмассовые или стеклянные сосуды. Для хранения веществ, чувствительных к воздействию света, например, диэтилового эфира, который может образовывать опасные пероксиды, следует применять склянки темного стекла. Если используют пластмассовые бутылки, следует принимать во внимание, что под действием солнечного света они могут становиться хрупкими и разрушаться. Эти бутылки нужно регулярно проверять, и при необходимости переносить химические реактивы в другой сосуд. Особенное внимание нужно уделять возможному проникновению органических растворителей через стенки пластмассовой бутылки. Следует избегать хранения химических веществ в количествах, превышающих регулярно необходимые их количества. Все вещества, хранящиеся в лаборатории, нужно регулярно проверять, по крайней мере, один раз в год. Химические реактивы, которые могут выделять токсичные, едкие или горючие газы или порошки, нужно хранить только в очень небольших количествах в вытяжном шкафу. Транспортировка и перемещение химических реактивов из емкости в емкость Во время транспортировки химических веществ нужно быть особенно осторожным, чтобы избежать повреждения емкостей и разлива веществ. Особенно легко бьются большие и полные стеклянные емкости. Их никогда не следует брать за горло, а перемещать их нужно помещенными в корзины, ведра, подставки, или других небьющиеся контейнеры. Перемещение химических реактивов из одного сосуда в другой всегда создает угрозу розлива, и, следовательно, контакта с кожей и загрязнения одежды. Кроме того, персонал в этом случае может вдыхать газы и порошки. К тому же порошки могут быть 4 огнеопасными, если не предприняты меры по предотвращению электростатического заряжения. Чтобы уменьшить перечисленные опасности, нужно всегда применять подходящие воронки для жидкостей или порошков, даже если человек, осуществляющий перемещение химических веществ, достаточно квалифицированный и способен сделать это без помощи дополнительных устройств. При наполнении емкостей жидкостями, особенно токсичными и агрессивными, нужно обязательно поставить емкость в приемный контейнер, например, корыто или таз. То же относится при наполнении емкостей твердыми веществами и порошками, для улавливания просыпанного материала лучше подстелить лист бумаги или другой сборный коврик. Категорически запрещается набирать жидкости в пипетку с помощью рта, поскольку такой способ вызывает многочисленные несчастные случаи, включая отравление и ожоги. Нужно следить, чтобы даже безопасные жидкости не набирали в пипетку при помощи рта, чтобы не выработать плохую привычку при повседневной лабораторной работе. Для набора жидкостей в пипетку существуют подходящие устройства, например, резиновые груши. Важные моменты экспериментов для безопасного проведения химических Чтобы избежать несчастных случаев, следует тщательно планировать и проводить эксперимент. Для этой цели полезны инструкции по эксплуатации. Они должны не только сдержать описания реакции, но также сведения о том, какими этикетками снабжаются применяемые вещества. Кроме того, необходима информация о возможной опасности для человека и окружающей среды, защитные мероприятия и инструкции по оказанию первой помощи в случае опасности, и информацию о путях утилизации образующихся отходов. Перед началом эксперимента нужно проверить, хватает ли запланированного времени для полного завершения эксперимента. Если времени недостаточно, нужно заранее решить, можно ли будет прервать эксперимент в определенное время без значительного ущерба. Все реактивы и оборудование, необходимые для безопасного проведения эксперимента, должны быть приготовлены перед его началом. Нужно стараться работать с химическими веществами в вытяжном шкафу. Его использование обязательно в тех случаях, когда в реакции используют токсичные или едкие вещества и/или газы, пары, или аэрозоли могут выделяться в опасных концентрациях. Примерами таких экспериментов, которые необходимо проводить в вытяжном шкафу, являются испарение твердых или жидких веществ, а также нагревание на открытых масляных банях. Чтобы обеспечить хорошую производительность вытяжного шкафа, переднюю дверцу и боковые окна держат закрытыми на всем протяжении эксперимента. Полной мощности вытяжного шкафа можно достичь только в том случае, когда поток воздуха не нарушается. Для этого нужно удалить с рабочего места в вытяжном шкафу все склянки и бутылки, которые не требуются для проведения эксперимента. Нарушения потока воздуха могут также возникнуть около источников тепла. Особенно сильные нарушения в работе вытяжки вызывают источники открытого пламени, например, горелка Бунзена, поэтому использование таких источников нежелательно. Химические вещества обычно опасны, поэтому при их использовании следует избегать контакта с кожей. Опасные вещества нужно применять небольшими порциями, при этом носить подходящие защитные перчатки. 5 В лабораторных практикумах для студентов нельзя использовать канцерогенные, мутагенные или тератогенные вещества. Эти вещества следует заменить менее опасными, если при этом достигаются цели обучения с дидактической, методологической и научной точки зрения. Исключения можно сделать только для конкретных экспериментов, которые очень важны для ежедневной работы человека. В фундаментальных лабораторных курсах для студентов старших курсов такие эксперименты можно проводить только в конце обучения, когда студенты уже получили хорошие экспериментальные навыки, и только после тщательного инструктажа. При нагревании жидкостей нужно уделить особенное внимание возможности неконтролируемого кипения и убегания жидкости из колбы, для этого применяют специальные «кипелки» из керамики или магнитную мешалку. При нагревании жидкостей в пробирках их следует постоянно встряхивать, чтобы предотвратить перегрев с задержкой в кипении, иначе из пробирки может выплеснуться все содержимое. В интересах безопасности отверстие пробирки никогда не обращают в сторону человека, проводящего эксперимент, или его соседей. Если необходимо, пролитые химические реактивы нужно немедленно утилизировать, например, нейтрализацией кислотой или щелочью, и затем вытереть жидкость руками в защитных перчатках. Безопасное использование оборудования и приборов во время эксперимента Как правило, химические опыты проводят в стеклянных приборах. Стекло обладает многими преимуществами при использовании в химических экспериментах. Оно не только химически инертно, но также дает возможность визуального наблюдения за протеканием реакции. Однако стекло легко бьется, и поэтому может служить причиной несчастных случаев. Порезы и раны, возникающие при контакте с разбитыми стеклянными приборами, являются наиболее распространенными повреждениями в химических лабораториях. Повреждение стеклянных химических приборов может привести к разливу опасных веществ и вызвать пожар. Следовательно, при сборке стеклянных приборов следует соблюдать инструкции по безопасности. Следует избегать применения неподходящих частей, например, соединения различных видов стекла, неподходящих шлифовых соединений и т.д. Сложные стеклянные приборы нужно собирать, не прилагая механической нагрузки, которая могла бы привести к повреждению. Приборы нужно собирать в безопасном месте (лучше всего в вытяжном шкафу) и предохранять от падения. Лабораторные приборы обычно собирают так, чтобы они сообщались с атмосферой, чтобы достичь компенсации давления и избежать взрыва, кроме реакторов – автоклавов, изготовленных из стали или других некорродирующих металлов. В качестве вспомогательных приборов часто используют электроприборы, например, мешалки, нагреватели, центрифуги и т.д. Это оборудование должно находиться в хорошем техническом состоянии, и удовлетворять техническим условиям для работы в лаборатории. Это оборудование необходимо регулярно проверять, делать это должен специально обученный техник, чтобы вовремя заменять изношенные кабели, штепсельные вилки, контакты и др., или чтобы вывести прибор из эксплуатации, если он изношен. Такие проверки необходимы для переносного и стационарного оборудования. Двигатели и мешалки часто работают на электрических моторах. Они, как правило, не являются устойчивыми ко взрыву. При проведении экспериментов, в которых используют легковоспламеняющиеся вещества, такие, как газообразный водород, или сероводород, электромоторы заменяют водяными турбинами или воздушными моторами. 6 Перед началом эксперимента следует проверить работу всех вспомогательных частей прибора. Имеются в виду, например, вакуумные насосы, система охлаждения, мешалка и другие электрические приборы. Все это следует проверить ПЕРЕД НАПОЛНЕНИЕМ ПРИБОРА ХИМИЧЕСКИМИ РЕАГЕНТАМИ! Нагревание и охлаждение В качестве нагревателей можно применять горелку Бунзена, электрические нагревательные плитки, колбонагреватель и тепловые бани. Нельзя использовать открытое пламя для нагревания легковоспламеняющихся веществ. Использование тепловых бань – это безопасный метод теплопереноса. Он позволяет осуществить теплоперенос при низкой разницы температур. При использовании тепловой бани колба с реагентами и баня должны быть наполнены только до определенной высоты, поскольку жидкости – теплоносители способны к существенному термическому расширению при нагревании. Кроме того, жидкости – теплоносители и нагреваемые вещества не должны реагировать друг с другом, особенно опасным путем, поскольку не исключено, что прибор может разбиться при проведении опыта. На практике это не означает, конечно, что, например, суспендированные металлические натрий и калий нельзя нагревать на водяной бане. В принципе источник тепла нужно размещать так, чтобы его можно было легко удалить без нарушения целостности прибора. Подходящим способом является использование подъемного столика. При нагревании веществ, содержащих горючие вещества, нужно использовать холодильник. Если такие холодильники охлаждаются водой, места соединения шлангов для входа и выхода воды с холодильником должны быть снабжены хомутами. Нужно следить, чтобы охлаждение функционировало без перерывов на всем протяжении опыта, чтобы избежать опасных несчастных случаев – пожара и даже взрыва. Если в опыте применяют щелочные или щелочно-земельные металлы, или гидриды металлов, стеклянный холодильник нужно заменить более прочными металлическими холодильниками. В качестве охладителей в лаборатории постоянно применяют лед, охлаждающие смеси, состоящие из смеси льда с солями (NaCl – 21 °C, CaCl2 - 55 °C), из смесей сухого льда с растворителями (- 78 °C), или жидкий азот. Охладители хранят в сосудах Дьюара, обеспечивающих теплоизоляцию. Сосуды Дьюара представляют собой тонкостенные стеклянные изделия, внутри пустотелых стенок которых создан высокий вакуум. Сосуды Дьюара легко взрываются. Особенную опасность представляют их верхние края. Поэтому сосуды Дьюара должны быть помещены в рубашку из металла, прочного пластика, и т.п., а работающий с этими сосудами человек должен носить защитные перчатки. Горючие жидкости следует хранить только в таких холодильниках или морозильниках, которые сконструированы как устойчивые к взрыву. Работа при пониженном давлении и в вакууме При работе в лаборатории часто применяют пониженное давление или вакуум, например, для перегонки легко разлагающихся веществ или сушке химических веществ в эксикаторе. При откачивании воздуха на поверхности стеклянного сосуда благодаря атмосферному давлению, существующему снаружи, создается давление примерно 1 кг/см2. Это давление может приводить к взрыву, если стеклянный прибор не подходит для применения в условиях вакуума, или к появлению трещин на его поверхности (даже почти невидимых трещин). При взрыве стеклянные осколки разлетаются вокруг 7 и могут тяжело поранить находящихся поблизости людей (ранения глаз, артерий и др.). Поэтому совершенно необходимо использовать эффективную защиту против взрыва, это может быть, например, защитный экран, специальная корзина для эксикатора и т.д., особенно это важно для вакуумных приборов большого объема. Ни в коем случае нельзя откачивать плоскодонные стеклянные изделия, например, колбы Эрленмейера, поскольку для них существует очень высокая вероятность взрыва! Следует отметить, что вакуум, получаемый при помощи водоструйного насоса, или диафрагменного насоса, не менее опасен, чем тот, который создают с помощью насоса для высокого вакуума. Давление на поверхность стекла приблизительно одинаково в обоих случаях. Даже относительно невысокий вакуум, применяемый при отсасывании на воронке Бюхнера фильтруемых осадков, дает давление на стеклянной поверхности, составляющее 300-800 г/см2. Следует избегать быстрого наполнения воздухом откачанных нагретых приборов, поскольку смеси пары – воздух, образующиеся внутри прибора, могут быть взрывоопасными. Работа при повышенном давлении Реакции при повышенном давлении (избыточном давлении) можно проводить только в специальных устойчивых к давлению сосудах. Эти сосуды под давлением (например, автоклавы) должны соответствовать правилам, изложенным в «Законе о сосудах под давлением» (Druckbehaelterverordnung), по своей конструкции, методам сборки и эксплуатации, в том числе в специальных лабораториях для высокого давления. Запечатанные трубки не следует вынимать из металлической рубашки или из печи при повышении давления. С автоклавами работают в специальных лабораториях, их регулярно инспектируют, чтобы убедиться в их безопасной эксплуатации. Никогда не следует превышать пределов давления и температуры, установленных производителем. Сушка лабораторных приборов Сушильные печи в химических лабораториях обычно не сконструированы как устойчивые к взрыву, и не соединены с вытяжными системами. Поэтому сушить в таких печах химическую посуду можно только после того, как ее тщательно вымыли и ополоснули водой. Для сушки химических веществ и продуктов, которые могут выделять горючие газы или пары, и, следовательно, образовывать опасные или взрывчатые смеси, следует применять только устойчивые к взрыву печи. 8
