燃燒熱測(cè)定實(shí)驗(yàn)的安全風(fēng)險(xiǎn)與應(yīng)急處置研究

焉炳飛

(煙臺(tái)大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院,山東 煙臺(tái) 264005)

化學(xué)實(shí)驗(yàn)室是從事化學(xué)學(xué)習(xí)和研究的重要場(chǎng)所，通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維、提高學(xué)生的創(chuàng)新能力，對(duì)科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展起著至關(guān)重要的作用。在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)經(jīng)指導(dǎo)教師引導(dǎo)并由學(xué)生獨(dú)立完成，學(xué)生如果想要順利完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容并在實(shí)驗(yàn)技能上取得提高，就必須要付出艱辛的勞動(dòng)，做到認(rèn)真細(xì)致、實(shí)事求是。隨著我國(guó)高教育的快速發(fā)展，高校的規(guī)模不斷擴(kuò)大，高校學(xué)生數(shù)量與日俱增，實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)也越來(lái)越繁重，實(shí)驗(yàn)室的安全問(wèn)題也越發(fā)凸顯，不容忽視。為了更好地保證實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)圓滿完成，并且能夠不斷地提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量，普通高等院校的實(shí)驗(yàn)室安全、高效管理工作正面臨著嚴(yán)峻的考驗(yàn)[1]。

在化學(xué)實(shí)驗(yàn)室中，經(jīng)常接觸到各種化學(xué)藥品和儀器。眾所周知，化學(xué)試劑使用不當(dāng)會(huì)引起各種事故，比如：引起中毒、燃燒、爆炸以及灼傷等等，因此，實(shí)驗(yàn)室常常會(huì)存在著諸如發(fā)生中毒、著火、爆炸、灼燒、割傷、觸電等事故的危險(xiǎn)性[2]。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，實(shí)驗(yàn)室安全事故中涉及違反實(shí)驗(yàn)操作規(guī)程、實(shí)驗(yàn)操作不當(dāng)及儀器試劑使用不當(dāng)占到事故發(fā)生比例的50%左右，這些不安全因素均屬于人為不安全行為因素，還有約占48%的因素是人為不安全環(huán)境因素，而天災(zāi)因素僅僅約占2%。由此可見(jiàn)，人為不安全因素是實(shí)驗(yàn)室安全不容忽視的第一要素[3]。

燃燒熱測(cè)定實(shí)驗(yàn)是基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，我院目前為應(yīng)用化學(xué)、高分子材料工程、化學(xué)工程與工藝、食品科學(xué)與工程、食品質(zhì)量與安全、生物技術(shù)、生物工程、藥學(xué)、制藥工程、材料科學(xué)與工程、環(huán)境科學(xué)與工程、金屬材料工程、核工程與核技術(shù)等本科專業(yè)開設(shè)燃燒熱測(cè)定實(shí)驗(yàn)。為了安全高效的達(dá)到燃燒熱測(cè)定實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的，本文通過(guò)細(xì)致分析實(shí)驗(yàn)中客觀存在安全風(fēng)險(xiǎn)，并提出相應(yīng)的應(yīng)急處置方法。

1 燃燒熱測(cè)定實(shí)驗(yàn)安全風(fēng)險(xiǎn)

1.1 觸電

物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)不同于無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)、分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)、有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)，物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的每一個(gè)實(shí)驗(yàn)均需要使用至少一種用電的儀器設(shè)備，那么用電安全就需要格外注意。不按規(guī)定使用電氣設(shè)備不僅會(huì)造成儀器設(shè)備的損壞，還有可能對(duì)操作者造成電擊。表1中列出了人體在遭受50 Hz交流電時(shí)產(chǎn)生的不同傷害。

表1 50 Hz交流電在不同電流通過(guò)人體時(shí)的人體傷害[4]

在燃燒熱測(cè)定實(shí)驗(yàn)中用到的電氣設(shè)備較多，主要有：電子天平、氧彈式量熱計(jì)、數(shù)字式測(cè)溫儀、超級(jí)恒溫水浴、制冰機(jī)等，這些電氣設(shè)備據(jù)需要按照操作規(guī)程進(jìn)行操作使用。此外，該實(shí)驗(yàn)中會(huì)使用大量的水，比如：氧彈式量熱計(jì)的外筒裝滿了水、超級(jí)恒溫水浴中有熱水、制冰機(jī)里有大量的冰水、量熱計(jì)內(nèi)筒需要配制一定溫度的水。當(dāng)氣候潮濕、實(shí)驗(yàn)臺(tái)及地面有水時(shí)，地面的導(dǎo)電性增強(qiáng)容易構(gòu)成電擊回路；電氣設(shè)備的絕緣性能降低時(shí)，也會(huì)導(dǎo)致漏電；當(dāng)配置一定溫度的水時(shí)，用濕手操作儀器設(shè)備時(shí)觸電的危險(xiǎn)性極大。

1.2 火災(zāi)

化學(xué)實(shí)驗(yàn)室常常會(huì)儲(chǔ)備一些有機(jī)試劑，如乙醇、甲醇、乙酸乙酯、石油醚等，這些試劑均易燃，使用時(shí)一定要遠(yuǎn)離火焰。經(jīng)典的燃燒熱測(cè)定實(shí)驗(yàn)需要兩種有機(jī)試劑：苯甲酸和萘。隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，人們對(duì)燃燒熱測(cè)定實(shí)驗(yàn)中的待測(cè)物進(jìn)行了許多的改進(jìn)。然而，所有的待測(cè)物依然為易燃化學(xué)品。此外，電氣設(shè)備也可能會(huì)因老化造成短路引起火災(zāi)。

1.3 有毒試劑的吸入

毒性物質(zhì)進(jìn)入人體主要有三種途徑：呼吸道吸入、皮膚和消化道吸收。其中，呼吸道吸入是毒性物質(zhì)進(jìn)入人體最常見(jiàn)，也是危害最大的途徑。毒性物質(zhì)被吸入后主要被支氣管和肺泡吸收，毒性物質(zhì)顆粒越小、水溶性越好，越容易被吸收。燃燒熱測(cè)定實(shí)驗(yàn)往往以萘片為待測(cè)樣品，但是萘在室溫下非常容易揮發(fā)升華，造成大氣污染。芳香族化合物大都具有麻醉作用及抑制造血機(jī)能的毒性，近期也有報(bào)道經(jīng)常吸入萘?xí)掳5]。

1.4 壓力容器的危險(xiǎn)

2009年1月14日國(guó)務(wù)院第46次常務(wù)會(huì)議通過(guò)并自2009年5月1日起施行的《特種設(shè)備安全監(jiān)察條例》規(guī)定：壓力容器，是指盛裝氣體或者液體，承載一定壓力的密閉設(shè)備，其范圍規(guī)定為最高工作壓力大于或者等于0.1 MPa(壓力表)，且壓力與容積的乘積大于或者等于2.5 MPa·L的氣體、液化氣體和最高工作溫度高于或者等于標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)的液體的固定式容器和移動(dòng)式容器[6]。與常規(guī)的容器相比，壓力容器具有更大的危險(xiǎn)性，這是由于壓力容器內(nèi)部壓力較高、使用條件比較苛刻、容易造成超溫或者超壓等因素導(dǎo)致的。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，壓力容器好比一顆炸彈，如果在使用過(guò)程中一旦出現(xiàn)問(wèn)題，就會(huì)爆炸而造成人員傷亡及財(cái)產(chǎn)損失。在燃燒熱測(cè)定實(shí)驗(yàn)中主要涉及氧氣鋼瓶的使用、減壓閥的操作、氧彈的充氧和放氣。

2 應(yīng)急處置

2.1 觸電事故應(yīng)急處置方法

觸電事故具有不可預(yù)測(cè)、危害性大、死亡率高等特點(diǎn)。當(dāng)發(fā)生觸電事故時(shí)，一定要保持冷靜鎮(zhèn)定，采取正確的處理方式，堅(jiān)持兩個(gè)原則：一是要?jiǎng)幼餮杆?，二是要方法得?dāng)。

首先，迅速切斷電源。當(dāng)電閘在附近時(shí)，迅速拉斷電閘，觸電人員自動(dòng)脫離電源；若電閘不在身邊，應(yīng)迅速查找附近是否有絕緣的木棍或者橡皮棍，立即拉開觸電人員，使之脫離電源。

其次，對(duì)觸電傷員進(jìn)行對(duì)癥救治。輕度電傷進(jìn)行包扎，迅速就醫(yī)檢查；重度電傷時(shí)，如出現(xiàn)神志恍惚，但心臟還在跳動(dòng)，立即將傷員移至通風(fēng)處平躺休息，等待救援，若傷者出現(xiàn)呼吸停止，應(yīng)立即進(jìn)行心肺復(fù)蘇，迅速呼叫救護(hù)車，盡快送到醫(yī)院救治。

2.2 發(fā)生火災(zāi)事故的應(yīng)急處置方法

《中華人民共和國(guó)消防法》第四十四條規(guī)定：“任何人發(fā)現(xiàn)火災(zāi)都應(yīng)該當(dāng)立即報(bào)警。任何單位、個(gè)人都應(yīng)當(dāng)無(wú)償為報(bào)警提供便利，不得阻攔報(bào)警。嚴(yán)禁謊報(bào)火警”。當(dāng)實(shí)驗(yàn)室發(fā)生火災(zāi)時(shí)，在現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)驗(yàn)人員應(yīng)立即向公安消防部門報(bào)警，通知附近人員迅速撤離。如果火勢(shì)不大，按照《消防法》精神，現(xiàn)場(chǎng)及附近人員應(yīng)積極撲救，若火勢(shì)太大應(yīng)當(dāng)迅速撤離。若被火圍困，應(yīng)當(dāng)將身上打濕，用濕毛巾捂住口鼻，低姿走出或爬出煙霧區(qū)；若通道被大火堵住，在樓層不高的情況下，可將窗簾等撕成條并擰成麻花狀，一頭栓在暖氣片或者門把手上，順窗戶爬出逃生；若無(wú)法逃生，應(yīng)當(dāng)退回實(shí)驗(yàn)室或廁所，封堵門窗，用濕毛巾捂住口鼻，適當(dāng)呼救，等待救援，切勿直接跳樓！

2.3 改進(jìn)待測(cè)樣品

針對(duì)燃燒熱測(cè)定實(shí)驗(yàn)，可以棄用萘片，對(duì)待測(cè)樣品進(jìn)行綠色化探索，可以有效解決有毒試劑的吸入問(wèn)題。比如：2004年，宋皖英[7]通過(guò)探究，將待測(cè)樣品改為蔗糖，取得了很好的實(shí)驗(yàn)效果；2006年，黃道戰(zhàn)[8]以水楊酸為待測(cè)樣品對(duì)燃燒熱測(cè)定實(shí)驗(yàn)進(jìn)行套鎖，取得了很好的實(shí)驗(yàn)效果；2008年，李詠梅等人[9]以蔗糖、葡萄糖作為被測(cè)物質(zhì)而代替萘，對(duì)燃燒熱測(cè)定實(shí)驗(yàn)改進(jìn)；2010年，曾仁昌等[10]采用膠囊盛裝乙醇的方法，進(jìn)行乙醇燃燒熱測(cè)定實(shí)驗(yàn)。

2.4 氧氣鋼瓶及氧氣減壓閥的安全使用

氧氣鋼瓶應(yīng)該直立且固定，嚴(yán)禁暴曬并遠(yuǎn)離火種。開啟氧氣鋼瓶時(shí)應(yīng)當(dāng)慢慢開啟，以防止升壓過(guò)程產(chǎn)生高溫，放氣時(shí)操作人員應(yīng)當(dāng)站立在出氣口側(cè)面。氧氣鋼瓶與氧氣減壓閥相連，氧氣減壓閥有多種規(guī)格，必須按照氣瓶最高壓力以及使用壓力范圍進(jìn)行正確選擇。在使用時(shí)，慢慢打開氣瓶總開關(guān)，觀察減壓閥高壓端壓力表指針動(dòng)作，待至適當(dāng)壓力后再緩緩打開減壓閥，此時(shí)，高壓氣體由高壓室經(jīng)截流減壓進(jìn)入低壓室，直至低壓端壓力表達(dá)到需要壓力為止。此外，氧氣鋼瓶要用專門的氧氣減壓閥，切不可與其他可燃?xì)怏w的減壓閥互用。氣瓶用完后，應(yīng)用手旋緊，不要使用工具硬擰，以免將鋼瓶損壞。鋼瓶?jī)?nèi)的氣體不可用盡，一般需要保持有196 KPa以上壓力的剩余，以備充氣單位對(duì)鋼瓶進(jìn)行檢驗(yàn)以及防止其他氣體倒灌進(jìn)鋼瓶。

3 結(jié)語(yǔ)

普通高等學(xué)校實(shí)驗(yàn)室肩負(fù)著科學(xué)研究和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的雙重使命，是人才培養(yǎng)以及知識(shí)創(chuàng)新的重要陣地，然而目前實(shí)驗(yàn)室安全的管理仍有許多問(wèn)題及疏漏，沒(méi)有安全保證一切都是空談，更無(wú)從談起教學(xué)工作以及科研創(chuàng)新。本文通過(guò)細(xì)致分析燃燒熱測(cè)定實(shí)驗(yàn)中客觀存在安全風(fēng)險(xiǎn)，并提出相應(yīng)的應(yīng)急處置方法。只有勇于面對(duì)現(xiàn)實(shí)，實(shí)事求是，找出各個(gè)實(shí)驗(yàn)室在管理過(guò)程中的薄弱環(huán)節(jié)，認(rèn)真進(jìn)行落實(shí)整改，才能防患于未然，把實(shí)驗(yàn)室安全隱患降到最小，也才能將平安校園的建設(shè)落到實(shí)處[11]。