山东友杰环境工程有限公司

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理化实验室建设专项工程如何设计,安全防护应注意哪些关键点?

理化实验室主要是以提供针对某种产品或物质在研制、生产、使用过程中采用物理方法和化学方法进行测试、分析或研究性为目的,是科研与教学的多功能场所,配备各种仪器设备和试剂,支持物理和化学实验研究。

理化实验室主要功能包括物质结构和性质研究、化学合成和反应机理研究以及新材料研究。实验室需遵守严格的规章管理制度,注重空间布局和通风设计,确保实验安全。改造过程需综合考虑多个因素,与专业机构需充分交流合作以达预期效果,且在应用领域上较为广泛。

理化实验室,是通过物理或化学方法进行测试、分析或研究的物理空间,其涉及建设专项有哪些、安全防护的关键点又包含哪些?本篇文章将解决这些问题。


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一、理化实验室建设专项介绍

提及专项介绍,先从所需要的仪器设备为出发点,先了解产品能更好的为设计做辅助性功能,那理化实验室的主要仪器设备种类繁多,主要功能是利用各种分析仪器对样品进行定性或定量分析。

 

01常见的仪器设备

质谱仪、色谱仪、光谱仪、电子天平、恒温水浴锅、酸度计、分光光度计、自动溶出仪、超声波清洗器、真空离心浓缩仪、恒温干燥箱、低温冰箱、搅拌器和振荡器等为理化实验室常见的仪器设备。

仪器分为精密仪器与普通仪器。

精密仪器主要有气相色谱仪、气质联用仪、液相色谱仪、液质联用仪、离子色谱仪、原子吸收光谱仪、原子荧光仪、ICP-MS、ICP-OES等大型分析仪器。

普通仪器主要有分光光度计、红外光谱仪、毛细管电泳仪等小型分析仪器。

各类仪器根据分析室的具体需求配置相应的仪器,即使是同类仪器,如其型号不同,其要求往往也不相同,而且有时会有较大差别。

 

02理化实验室主要通风设备
【生物安全柜】

生物安全柜BSC英文全称为Biological Safety Cabinet。 

• 保护对象包括操作人员、环境、实验对象。

• 通过维持前窗一定的流入气流的面风速,保护操作人员不受柜体内操作的污染;

• 外排空气经过高效过滤保护环境;

• 柜体内高效过滤空气形成下降气流起到保护实验对象的作用。

生物安全柜分为三级:Ⅰ级、Ⅱ级和Ⅲ级。

• Ⅰ级生物安全柜(保护人员、环境)

• Ⅱ级生物安全柜(保护人员、环境、实验对象)

• Ⅲ级生物安全柜(保护人员、环境、实验对象)

目前市场上通用的是Ⅱ级A2型生物安全柜和Ⅱ级B2型生物安全柜

【通风柜】

保护操作人员。通过外部排风系统的抽吸,维持通风柜前窗一定的吸入面风速,使得通风柜内的气溶胶污染不会经由前窗逸出,保护操作人员不受柜体内操作的污染。

特性尺寸以其外形宽度表示,标准型通风柜尺寸为1.2m、1.5m、1.8m,通风柜高度一般为2.35m(行业标准小于2.4m),深0.85m(行业标准0.8~0.9m)。面风速为0.50m/s;风量为1200m3/h、1500m3/h、1800m3/h。

【超净工作台】

洁净工作台常见名称有:超净工作台、超净台、医用洁净工作台、生物洁净工作台。

洁净台内置高效过滤器及风机,经高效过滤后的空气以单向流状态低速淹没工作台面,气流最终由操作口流向室内,洁净工作台只保护实验对象。

洁净台按气流流型分为水平单向流与垂直单向流两种。

洁净台规格按操作区宽度近似值表示,常见的有600mm、900mm、1200mm、1500mm、1800mm。

03暖通专项
1.机械送风系统】

机械送风系统送风气流不应影响实验室排风装置的正常工作,并应符合下列规定:

连续使用排风系统的实验室应设置机械送风系统,送风量宜大于排风量的 70%,并应满足实验室压差要求,供暖地区冬季应对送风进行加热;

实验室送风系统宜根据工艺要求对送风进行空气净化处理,宜至少设初效和中效两级过滤;

机械送风系统宜按实验室类别独立设置。

2.排风系统】

排风系统的排风装置、风管、阀门、附件和风机等材质应依系统所排除的有害物的种类确定。

当按防腐或其他要求必须采用难燃烧材料制作风管时,只应在本实验室范围内敷设。

当必须穿越其他房间时,用难燃烧材料制作的通过式风管应沿风管全长设置耐火极限不低于0.50h的套管或防护结构。不得利用建筑物的可燃烧和难燃烧结构直接作为风管侧壁。

3.谱仪室、洗涤台

谱仪室、洗涤台上部应配置万向排气罩,光谱分析室根据需要可设置万向排气罩或不锈钢原子吸收罩。

谱仪、洗涤台废气产生较少,仅对每张实验台局部设有万向排气罩即可,光谱分析室中火焰原子吸收分光光度计(AAS)、电感祸合等离子体原子发射光谱仪(ICP一AES) 在工作时气体燃烧产生火焰,故光谱分析室可设有万向排气罩或排风量较大的原子吸收罩。

4.化学分析室及前处理室】

宜根据需要设置全覆式桌上型通风柜和台式通风柜,无机前处理通风柜应耐强酸腐蚀,实验台局部上方应设万向排气罩。

5.暗室的通风】

暗室的应符合下列规定:

• 控制外界光线进入,减少光干扰,可进行光学实验、光敏材料测试等。

• 换气次数不宜小于5次/h,吸气口宜设置在水池附近;

• 应采用机械排风 、自然补风;补风口宜采用遮光百叶式;

• 暗室的风管等处应采取防漏光措施。

6.排风系统设置】

排风系统设计不应将需24h不间断排风的区域和间歇运行的实验室区域划分在同一个系统内。如试剂室、样品接收与暂存库房采用带排风的试剂柜。

7.换气次数】

实验室应有足够的换气次数,实验室无人时换气次数宜为5次/h~6次/h。

8.送排风系统】

应设置消声装置,用于室内排风的风机宜放置于室外,条件允许时可设通风机房。

9.排风机的设置】

未设置通风机房时,排风机宜设置在建筑物外,排除有害气体的排风机不得设置在送风机房内。

10.空气调节设置宜采取下列方式】

• 实验用房宜采用独立全空气中央空调系统;

• 辅助用房和公共设施用房可依据具体情况采用集中或分散空调系统。

04给排水专项

实验室给水管道和排水管道,应沿墙、柱、管道井、实验台夹腔、通风柜内衬板等部位布置。不应敷设在有工艺性空调要求的房间内,必须敷设时,应采取防潮、防结露措施。

给水排水管道不应设置在遇水会迅速分解、引起燃烧、爆炸或损坏的物品旁,以及贵重仪器设备的上方。

用于排放腐蚀性污水的管材及附件应采取防腐措施。

规模较大、用水较多的实验室宜设立中央纯水制备系统。亦可采用分散供水模式,即在实验室各用水点位置设置纯水机或成品水。

化学分析实验室应根据工作需要选用不同级别的实验用水。

化学分析实验室用水的原水应为饮用水或适当纯度的水,通常实验用水共分一级水、二级水和三级水三个级别。

有特殊水质要求的给水系统,应采用相应材质的管材及配件。

纯水系统一般采用卫生级PP-H管,这种管材的特点是高纯度、低溶出,减少给微生物释放的邮寄营养物;高光滑度、低摩擦带来的降低微生物在管壁附着的概率和较容易冲去和清洗的优点,相对于PVC、UPVC、CPVC,其防菌效果是比较理想的,属于实验室级防菌管材。

• 纯水制备室供水水龙头应设隔渣网或过滤器,超纯水制水环境洁净度不应低于ISO8。

放射性同位素的操作间、去污室的水龙头,应采用脚踏开关、肘式开关或光电开关。

前处理室,化学分析室等产生腐蚀性污水的实验室应设置防倒流密闭地漏,排水下水道应采用耐酸碱腐蚀的材料。

洗涤应设置专门清洗玻璃器皿区域,有机分析用的器皿与无机分析用的器皿应分开,用于检测有毒物品的器皿应专用。

放射性同位素实验室的排水系统设计,应将长寿命和短寿命的核素废水分流。废水流向,应从清洁区至污染区。

排出有毒和有害物质的污水,应与生活污水及其他废水废液分开。对于较纯的溶剂废液或贵重试剂,易在技术经济比较后回收利用。

对产生废液的洗涤室等实验用房和辅助用房,应设废液桶分类收集,回收处理。

规模较大理化实验室 宜建设配套的污水处理站。

一般实验室的废水可直接排入污水处理站进行处理,对高浓度的酸碱废水应先中和再排入污水处理站。

使用强酸、强碱等有化学品危险隐患的实验室,应在近处设置应急喷淋器及应急洗眼器,服务半径不应大于15m,当应急眼睛冲洗器水头大于1m时,应采取减压措施。

05强弱电专项

用电负荷具有下列情况之一时,宜采用交流不间断电源系统供电:(UPS保证15分钟用电,手术室30分钟)

当采用备用电源自动投入(BZT)或柴油发电机组应急自启动等方式扔不能满足要求时;

• 当实验或设备需要保证顺序断电操作安全停机时:

• 当停电损失大于不间断电源设备购置费用和运行费用的总和时。

对识别颜色有要求的实验室,宜采用高显色性光源,照明光源的显色指数不易小于80。

对电磁干扰要求严格的实验室,不易采用气体放电灯。

暗室、电竞室等应设红色或黄色单色照明。入口处宜设工作状态标志灯。有辐射危险的实验区,入口处应设红色警示灯。

输送可燃气体的金属管道,应采取防静电接地措施。突出屋面装设有阻火器的金属放空管应与屋面防雷装置连接。

理化实验室应设置信息通信网络系统,根据需要可设置内网、外网及相应的数据中心机房,信息点数量应满足实验、办公等需求和语音、数据、图像等信息的传输要求。内网用于上述实验、试验等数据传输和处理,外网用于科研单位对外交流、检索资料等使用。

满足空调通风系统的自控要求。

 

二、理化实验室建设专项介绍

理化实验室安全技术防范系统除应符合现行国家标准 《安全防范工程技术标准》GB50348的有关规定外,还应对实验室各重要出人口、通道以及使用或存放剧毒危险化学品、贵重物品、放射性物质的实 (试)验室设置入侵报警装置、出人口控制装置和视频监控装置。

实验用房内的受控环境指标、有害气体或液体浓度监测以及气瓶存气量和防爆间气体浓度等,均应布置监控传感器,并宜在实验人员易获取的移动设备中查看 ,应具有超限报警提醒功能。

密闭和危险的实验室宜安装对讲、呼救系统。

使用气体的实验室及走廊等区域,宜在明显且易于操作位置安装急停按钮(特别是易燃、易爆气体),按钮高度宜距离地面高度1.20m。

设有中央纯水系统的实验室,应配置纯水监控系统,历史数据存储不宜少于1年。

纯水监控系统可获取管路电阻率、管路总有机碳值、运转时间、反渗透膜截留率、进水电导率、EDI产水电阻率、TOC(总有机碳)、水温、日期等等多种参数。存储系统一般存储不少于1年的历史数据,以满足实验室对CNAS(英文全称China National Accreditation Service for Conformity Assessment中国合格评定国家认可委员会) 、GLP(英文全称Good Laboratory Practice的简称,意为药品非临床安全性试验规范(或药品试验管理规范)、GMP(英文全称Good Manufacturing Practice药品生产质量管理规范 )等认证和水质溯源性的要求。

危险化学品及贵重物品贮存场所,应设置防盗门、防盗窗及监控报警装置等安全防护设施。

存放危险化学品的实验室,应设置24h持续通风的专用化学品贮存柜或通风柜。

使用强酸、强碱等有化学品危险隐患的实验室,应在近处设置应急喷淋器及应急洗眼器,服务半径不应大于15m,当应急眼睛冲洗器水头大于1m时,应采取减压措施。

实验室有机废气排放宜设置活性炭吸附系统,无机废气的处理宜设置酸碱喷淋系统或干式处理系统。

放有谱仪等贵重仪器设备的实验室的隔墙应采用耐火极限不低于lh的非燃烧体。

前处理室区域除常规的消防设施外还应配置一定数量的手提式灭火器、沙袋、石棉毯等应急消防器具。

有毒有害试剂、易燃易爆废液存放区域宜与消防部门联机,装修设计时应预埋好通信和监控设备的线路。


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