小代君說
一、化驗室的分類及職責(zé)
化驗室也就是分析檢驗實驗室在學(xué)校、工廠、科研院所有其不同的性質(zhì)。
學(xué)校的化驗室一類是為學(xué)生進行分析化學(xué)實驗用的教學(xué)基地,另一類是為科研服務(wù)的亦兼有科研性質(zhì)的分析化學(xué)研究室。
工廠設(shè)中央化驗室、車間化驗室等。車間化驗室主要擔(dān)負生產(chǎn)過程中成品、半成品的控制分析。中央化驗室主要擔(dān)負原料分析、產(chǎn)品質(zhì)量檢驗任務(wù),并擔(dān)負分析方法研究、改進、推廣任務(wù)及車間化驗室所用的標準溶液的配制、標定等工作任務(wù)。
?科研院所的化驗室除為科學(xué)研究課題擔(dān)負測試任務(wù)外,也進行分析化學(xué)的研究工作。
二、 化驗室設(shè)計要求
根據(jù)化驗任務(wù)需要,化驗室有貴重的精密儀器和各種化學(xué)藥品,其中包括易燃及腐蝕性藥品。另外,在操作過程中常產(chǎn)生有害的氣體或蒸氣。因此,對化驗室的房屋結(jié)構(gòu)、環(huán)境、室內(nèi)設(shè)施等有其特殊的要求,在籌建新化驗室或改建原有化驗室時都應(yīng)考慮。
化驗室用房大致分為三類:精密儀器實驗室、化學(xué)分析實驗室、輔助室(辦公室、儲藏室、鋼瓶室等)。
化驗室要求遠離灰塵、煙霧、噪音和震動源的環(huán)境中,因此化驗室不應(yīng)建在交通要道、鍋爐房、機房及生產(chǎn)車間近旁(車間化驗室除外)。為保持良好的氣象條件,一般應(yīng)為南北方向。
1.精密儀器室
精密儀器室要求具有防火、防震、防電磁干擾、防噪音、防潮、防腐蝕、防塵、防有害氣體侵入的功能,室溫盡可能保持恒定。為保持一般儀器良好的使用性能,溫度應(yīng)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(diào)裝臵。
儀器室可用水磨石地或防靜電地板,不推薦使用地毯,因地毯易積聚灰塵,還會產(chǎn)生靜電、大型精密儀器室的供電電壓應(yīng)穩(wěn)定,一般允許電壓波動范圍為±10%。必要時要配備附屬設(shè)備(如穩(wěn)壓電源等)。為保證供電不間斷,可采用雙電源供電。應(yīng)設(shè)計有專用地線,接地極電阻小于4Ω。
氣相色譜室及原子吸收分析室因要用到高壓鋼瓶,最好設(shè)在就近室為能建鋼瓶室(方向朝北)的位臵。放儀器用的實驗臺與墻距離500mm,以便于操作與維修,室內(nèi)有有良好的通風(fēng),原子吸收儀器上方設(shè)局部排氣罩。
微型計算機和微機控制的精密儀器對供電電壓和頻率有一定要求。為防止電壓瞬變、瞬時停電、電壓不足等影響儀器動作,可根據(jù)需要選用不間斷電源(UPS)。
?在設(shè)計專用的儀器分析室的同時,就近配套設(shè)計相應(yīng)的化學(xué)處理室,這在保護儀器和加強管理上是非常必要的。
2. 化學(xué)分析室
在化學(xué)分析室中進行樣品的化學(xué)處理和分析測定,工作中常使用一些小型的電器設(shè)備及各種化學(xué)試劑,如操作不慎也具有一定的危險性,針對這些使用特點,在化學(xué)分析室設(shè)計上應(yīng)注意以下要求:(1)建筑要求 化驗室的建筑應(yīng)耐火或用不易燃的材料建成,隔斷和頂棚也要考慮到防火性能??刹捎盟ナ孛?,窗戶要能防塵,室內(nèi)采光要好,門應(yīng)向外開,大實驗室應(yīng)設(shè)兩個出口,以利于發(fā)生意外時人員的撤離。
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(2)供水和排水 供水要保證必須的水壓、水質(zhì)、和水量以滿足儀器設(shè)備正常運行的需要,室內(nèi)總閥門應(yīng)設(shè)在易操作的顯著位臵,下水道應(yīng)采用耐酸堿腐蝕的材料,地面應(yīng)有地漏。
(3)通風(fēng)設(shè)施 由于化驗工作中常常會產(chǎn)生有毒或易燃的氣體,因此化驗室要有良好的通風(fēng)條件,通風(fēng)設(shè)施一般有3種:
① 全室通風(fēng) 采用排氣扇或通風(fēng)豎井,換氣次數(shù)一般為5次/時。
② 局部排氣罩 一般安裝在大型儀器發(fā)生有害氣體部位的上方。在教學(xué)實驗室中產(chǎn)生有害氣體的上方,設(shè)臵 局部排氣罩以減少室內(nèi)空氣的污染。
③ 通風(fēng)柜 這是實驗室常用的一種局部排風(fēng)設(shè)備。內(nèi)有加熱源、水源、照明等裝臵??刹捎梅阑鸱辣慕饘俨牧现谱魍L(fēng)柜,內(nèi)涂防腐涂料,通風(fēng)管道要能耐酸堿氣體腐蝕。風(fēng)機可安裝在頂層機房內(nèi),并應(yīng)有減少震動和噪音的裝臵,排氣管應(yīng)高于屋頂2m以上。一臺排風(fēng)機連接一個通風(fēng)柜較好,不同房間共用一個風(fēng)機和通風(fēng)管道易發(fā)生交叉污染。通風(fēng)柜在室內(nèi)的正確位臵是放在空氣流動較小的地方,或采用較好的狹縫式通風(fēng)柜。通風(fēng)柜臺面高度800mm,寬750mm,柜內(nèi)凈高1200-1500mm,操作口高度800mm,柜長1200-1800mm。條縫處風(fēng)速0.3-0.5m/s視窗開啟高度為300-500mm。擋板后風(fēng)道寬度等于縫寬2倍以上。
(4)煤氣與供電 有條件的化驗室可安裝管道煤氣?;炇业碾娫捶终彰饔秒姾驮O(shè)備用電。照明最好采用熒光燈。設(shè)備用電中,24h運行的電器如冰箱單獨供電,其余電器設(shè)備均由總開關(guān)控制,烘箱、高溫爐等電熱設(shè)備應(yīng)有專用插座、開關(guān)及熔斷器。在室內(nèi)及走廊上安裝應(yīng)急燈,備夜間突然停電時使用。
(5) 實驗臺 實驗臺主要由臺面、臺下的支架和器皿柜組成,為方便操作,臺上可設(shè)臵藥品架,臺的兩端可安裝水槽。實驗臺面一般寬750mm,長根據(jù)房間尺寸,可為1500-3000mm,高可為800-850mm。臺面常用貼面理化板、實芯理化板、耐腐人造石或水磨石預(yù)制板等制成。理想的臺面應(yīng)平整、不易碎裂、耐酸堿及溶劑腐蝕,耐熱,不易碰碎玻璃器皿等。
3. 輔助用室
(1)藥品儲藏室 由于很多化學(xué)試劑屬于易燃、易爆、有毒或腐蝕性物品,故不要購臵過多。儲藏室僅用于存放少量近期要用的化學(xué)藥品,且要符合危險品存放安全要求。要具有防明火、防潮濕、防高溫、防日光直射、防雷電的功能。藥品儲藏室房間應(yīng)朝北、干燥、通風(fēng)良好,頂棚應(yīng)遮陽隔熱,門窗應(yīng)堅固,窗應(yīng)為高窗,門窗應(yīng)設(shè)遮陽板。門應(yīng)朝外開。易燃液體儲藏室室溫一般不許超過28℃,爆炸品不許超過30℃。少量危險品可用鐵板柜或水泥柜分類隔離貯存。室內(nèi)設(shè)排氣降溫風(fēng)扇,采用防爆型照明燈具。備有消防器材。可以符合上述條件的半地下室為藥品儲藏室。
(2)鋼瓶室 易燃或助燃氣體鋼瓶要求安放在室外的鋼瓶室內(nèi),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(gòu)造,墻壁用防爆墻,輕質(zhì)頂蓋,門朝外開。要避免陽光照射,并有良好的通風(fēng)條件。鋼瓶距明火熱源10m以上,室內(nèi)設(shè)有直立穩(wěn)固的鐵架用于放臵鋼瓶。實驗室的建設(shè),無論是新建、擴建、或是改建項目,它不單純是選購合理的儀器設(shè)備,還要綜合考慮實驗室的總體規(guī)劃、合理布局和平面設(shè)計,以及供電、供水、供氣、通風(fēng)、空氣凈化、安全措施、環(huán)境保護等基礎(chǔ)設(shè)施和基本條件。因此實驗室的建設(shè)是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程,在現(xiàn)代實驗室里,先進的科學(xué)儀器和優(yōu)越完善的實驗室是提升現(xiàn)代化科技水平,促進科研成果增長的必備條件。“以人為本,人與環(huán)境”己成為人們高度關(guān)注的課題。本著“安全、環(huán)保、實用、耐久、美觀、經(jīng)濟、卓越、領(lǐng)先”,的規(guī)劃設(shè)計理念。
規(guī)劃設(shè)計主要分為六個方面:平面設(shè)計系統(tǒng)、單臺結(jié)構(gòu)功能設(shè)計系統(tǒng)、供排水設(shè)計系統(tǒng)、電控系統(tǒng)、特殊氣體配送系統(tǒng)、有害氣體輸出系統(tǒng)等六個方面。下面就按上述六方面依次講解。
一、平面設(shè)計系統(tǒng)平面
設(shè)計我們主要考慮以下幾個方面的因素:
1、疏散、撤離、逃生、順暢、無阻,安全通道;一般實驗室門主要向里開,但如設(shè)臵有爆炸危險的房間,房門應(yīng)朝外開,房門材質(zhì)最好選擇壓力玻璃。
2、人體學(xué)(前后左右工作空間),完美的設(shè)備與科技工作者操作空間范圍的協(xié)調(diào)搭配體現(xiàn)了科學(xué)化、人性化的規(guī)劃設(shè)計。在做平面設(shè)計的時候,首先要考慮的因素是就是“安全”,實驗室是最易發(fā)生爆炸、火災(zāi)、毒氣泄露等的場所。我們在做平面設(shè)計的時候,應(yīng)盡量地要保持實驗室的通風(fēng)流暢、逃生通道暢通。根據(jù)國際人體工程學(xué)的標準。我們做如下的劃分以供參照:(祥見下圖)
實驗臺與實驗臺通道劃分標準(通道間隔用L表示)
L>500mm時,一邊可站人操作;
L>800mm時,一邊可坐人操作;
L>1200mm時,一邊可坐人,一邊可站人,中間不可過人;
L>1500mm時,兩邊可坐人,中間可過人;
L>1800mm時,兩邊可坐人,中間可過人可過儀器
天平臺、儀器臺不宜離墻太近,離墻400mm為宜。為了在工作發(fā)生危險時易于疏散,實驗臺間的過道應(yīng)全部通向走廊。另:實驗室建筑層高宜為3.7米-4.0米為宜,凈高宜為2.7米-2.8米,有潔凈度、壓力梯度、恒溫恒濕等特殊要求的實驗室凈高宜為2.5米-2.7米(不包括吊頂);實驗室走廊凈寬宜為2.5米-3.0米.普通實驗室雙門寬以1.1米-1.5米(不對稱對開門)為宜,單門寬以0.8米-0.9米為宜。
3、專業(yè)學(xué)科功能。實驗室通常按物理學(xué),無機化學(xué),有機合成化學(xué),生物學(xué)來分類。根據(jù)實驗室內(nèi)容、用途和規(guī)模的不同又各有自己的特點,比如基礎(chǔ)教學(xué)實驗室,按學(xué)科專業(yè)分,多為較簡單的教學(xué)實驗對水電氣風(fēng)等要求較低,而科研機構(gòu)對實驗室通風(fēng)、供排水、電控及潔凈都要求較高,但實驗室設(shè)計的基本原則都是具有共同性的,以有機化學(xué)為例,主要由化學(xué)基本實驗室、儀器分析實驗室、潔凈實驗室、電子計算機室、研究室、輔助實驗室、服務(wù)供應(yīng)室等組成。
化學(xué)基本實驗室,主要是進行容量分析、離子測定、氧化還原等實驗,一般設(shè)計的裝備有:實驗臺與洗滌臺;通風(fēng)柜及管道修檢井;帶試劑架的實驗臺及輔助工作臺,需考慮設(shè)在實驗室內(nèi)的研究空間或電腦臺,藥品柜、器皿柜、落地安臵的儀器設(shè)備、急救器等。
儀器分析實驗室,主要設(shè)臵各種大型精密分析儀器,同時也包括普通小型分析儀等,一般設(shè)計的裝備有:儀器臺、實驗臺、通風(fēng)柜、天平臺、電腦臺、氣瓶柜、洗滌臺、器皿柜、藥品柜、急救器、萬向排氣罩、原子吸收罩等。
氣相色譜分析室
主要是對容易轉(zhuǎn)化為氣態(tài)而不分解的液態(tài)有機化合物及氣態(tài)樣品的分析。儀器設(shè)備主要有氣相色譜儀,具有計算機控制系統(tǒng)及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng),自動化程度很高,對有機化合物具有高效的分離能力,所用載氣主要有:H2、N2、Ar、He、CO2等。但對高沸點化合物,難揮發(fā)的及熱不穩(wěn)定的化合物、離子化合物、高聚物的分離卻無能為力。要求局部排風(fēng)及避免陽光直射在儀器上,避免影響電路系統(tǒng)正常工作的電場及磁場存在,一般設(shè)計:儀器臺(應(yīng)離墻以便儀器維修)、萬向排氣罩、電腦臺(一般在儀器臺旁配臵)、邊臺、洗滌臺、試劑柜等
液相色譜分析室
主要體現(xiàn)在高效率分離,對復(fù)雜的有機化合物分離制取純凈化合物,定量分析和定性分析,儀器設(shè)備主要有:高效液相色譜儀,適宜于高沸點化合物、難揮發(fā)化合物、熱不穩(wěn)定化合物、離子化合物、高聚物等,彌補氣相色譜儀的不足。環(huán)境和實驗室基礎(chǔ)裝備設(shè)計要求與氣相色諳室相近。
質(zhì)譜分析室
主要是對純有機物的定性分析,實現(xiàn)對有機化合物的分子量、分子式、分子結(jié)構(gòu)的測定,分析樣品可以是氣體、液體、固體,主要設(shè)備有質(zhì)譜儀、氣-質(zhì)聯(lián)用儀。質(zhì)譜儀是利用電磁學(xué)的原理,使物質(zhì)的離子按照基特征的質(zhì)荷比(即質(zhì)量m與電荷e之比—m/e)來進行分離并進行質(zhì)譜分析的儀器,缺點是對復(fù)雜有機混合物的分離無能為力。氣相色譜分離效率高,定量分析簡便的特點,結(jié)合質(zhì)譜儀靈敏度高,定性分析能力強的特點,兩種儀器聯(lián)用為氣-質(zhì)聯(lián)用儀。可以取長補短,提高分析質(zhì)量和效率。質(zhì)譜儀可能有汞蒸汽逸出,要考慮局部排風(fēng)。
光譜分析室
主要是根據(jù)物質(zhì)對光具有吸收、散射的物理特征及發(fā)射光的物理特性,在分析化學(xué)領(lǐng)域建立化學(xué)分析。主要的儀器是原子發(fā)射光譜儀、原子吸收光譜儀,分光光度計、原子熒光光譜儀、熒光分光光度計、X射線熒光儀、紅外光光譜儀、電感耦合等離子體(LCP)光譜儀、拉曼光譜儀等。實驗室應(yīng)盡量遠離化學(xué)實驗室、以防止酸、堿、腐蝕性氣體等對儀器的損害,遠離輻射源;室內(nèi)應(yīng)有防塵、防震、防潮等措施。儀器臺與窗、墻之間要有一定距離,便于對儀器的調(diào)試和檢修。應(yīng)設(shè)計局部排風(fēng)。使用原子吸收罩排風(fēng)較為適宜。
以上實驗室,根據(jù)實際需要可設(shè)臵樣品處理室,一般有洗滌臺、實驗臺、通風(fēng)柜等設(shè)備,同化學(xué)實驗室類似。
潔凈實驗室主要是通過人為的手段,應(yīng)用潔凈技術(shù)實現(xiàn)控制室內(nèi)空氣中塵埃、含菌濃度、溫濕度與壓力、以達到所要求的潔凈度、溫濕度和氣流速度等環(huán)境參數(shù)。空氣潔凈度是指潔凈空氣環(huán)境中空氣含塵量程度,空氣潔凈度的級別以含塵濃度劃分。潔凈度是指每升空氣中所含粒徑≥0.5um的塵粒的總顆粒。我國空氣潔凈等級標準分為:100級、1000級、10000級、100000級。國際標準則劃分為:1級、2級、3級、4級、5級。