1.4　实验室安全

1.4.1　安全用电

（1）保护接地和保护接零

通常电气设备的金属外壳不带电，但如果设备内部某些绝缘材料损坏，金属外壳就会带电。当人体接触到带电的金属外壳或带电的导线时，就会有电流流过。带电体电压越高，流过人体的电流就越大，对人体的伤害也越大。为防止发生触电事故，要经常检查实验室的电气设备是否漏电，同时要检查用电导线有无裸露，电气设备是否有保护接地或保护接零措施。

①漏电测试。试电笔是一种测试导线和电气设备是否带电的常用电工工具，它由笔尖端金属、电阻、氖管、弹簧和笔尾端金属体组成，多数试电笔的笔尖呈锥形。如果把试电笔笔尖金属体与带电体接触，笔尾金属端与人的手部接触，那么氖管就会发光，被测物带电而人体并无不适感觉。

注意：使用前要在带电的导线上预测试电笔是否能正常工作。用试电笔检查漏电，只是定性检查，欲知电气设备外壳漏电程度还必须用其他仪表检测。

②保护接地，是用一根足够粗的导线，一端接在设备的金属外壳上，另一端接在专门埋在地下的金属体上，使之与大地连成一体。一旦发生漏电，电流通过接地导线流入大地，降低外壳对地电压。而当实验者触及漏电外壳时，则流入人体的电流很小。电气设备接地的电阻越小，则越安全。如果电路有保护熔断丝，会因漏电产生电流而使保护熔断丝熔化并自动切断电源。

注意：化工实验室采用接地保护的方式较少，大部分采用保护接零的方法。

③保护接零，是把电气设备的金属外壳接到供电线路系统中的中性线上，而不专设接地线与大地相连。这样，当电气设备因绝缘损坏而碰壳时，火线、电气设备的金属外壳和中性线就形成一个“单相短路”的电路。由于中性线电阻很小，短路电流很大，会使保护开关切断，或使电路保护熔断丝熔断，切断电源。

注意：保护接零时，不再设保护接地。因为漏电后，接地电阻大，会使保护开关或熔断丝的电流小，不能及时切断电源，造成电源中性电位升高，使所有接零的电气设备外壳都带电，反而增加了危险。保护接零是由供电系统中性点接地所决定的，对中性点接地的供电系统采用保护接零，既方便又安全。

保证用电安全的最根本方法是：电气设备绝缘性良好，不发生漏电现象。因此，注意检测设备的绝缘性能是防止漏电造成触电事故的最好方法。设备绝缘情况应经常进行检查。

（2）实验室用电的导线选择

实验室用电或实验流程中的电路配线，设计者要提出导线规格，有些流程要亲自安装，如果导线选择不当就会在使用中造成危险。导线种类很多，不同导线和不同配线条件下都有安全电流值规定，在有关手册中可以查到。在实验时应考虑电源导线的安全电流量。不能任意增加负载而导致电源导线发热造成火灾或短路事故。合理配线的同时还应注意保护熔断丝选配恰当，不能过大或过小。过大则失去保护作用；过小则在正常负荷下会熔断而影响工作。熔断丝的选择要根据负载情况而定，可参看有关电工手册。

（3）实验室安全用电注意事项

化工原理试验中电气设备较多，某些设备的电负荷也较大。在接通电源之前，必须搞清楚整套实验装置的启动和停车操作顺序，以及紧急停车的方法；必须认真检查电气设备和电路是否符合规定要求。注意：对于直流电设备，应检查电源的正、负极是否接对；若为三相电，则三相电源的中性点要接地；三相电机要注意正转方向是否符合。

安全用电极为重要，对电气设备进行安全操作，必须严格遵守以下规定。

①实验之前必须了解实验室内总电闸的位置，以便出现用电事故及时切断各电源。合闸动作要快，要合得牢。合闸后若发现异常声音或气味，应立即拉闸，进行检查。如发现保险丝熔断，应立即检查带电设备上是否有问题，切记不经检查便换上保险丝或保险管就再次合闸，这样会造成设备损坏。

②离开实验室前，必须把本实验室的总电闸拉下断电。发生停电情况，必须切断所有的电闸，防止操作人员离开现场后，因突然供电而导致电气设备在无人监视下运行。

③带金属外壳的电气设备都应该保护接零，定期检查是否连接良好。导线的接头应紧密牢固。接触电阻要小。裸露的接头部分必须用绝缘胶布包好，或者用绝缘管套好。所有的电气设备在带电时不能用湿布擦拭，更不能有水落于其上。电气设备要保持干燥清洁。电气设备维修时必须停电作业。

④电源或电气设备上的保护熔断丝或保险管，都应按规定电流标准使用。严禁私自加粗保险丝或用铜或铝丝代替。当保险丝熔断后，一定要查找原因，消除隐患，而后再换上新的保险丝。

1.4.2　高压气瓶

化工实验中所用的高压气体种类较多，大致可分为两类，一是有刺激性气味的气体，如氨、二氧化硫等，这类气体的泄漏一般容易察觉；二是无色无味的气体，其中需要重点关注的有毒气体如一氧化碳，易燃、易爆的气体如氢气等。一氧化碳使人中毒，其在室温下空气中的爆炸范围为12％～74％，若有火花等引发，就会发生爆炸。氢气在室温下空气中的爆炸范围为4％～75.2％。因此在使用有毒或易燃易爆气体时，容器的密封性要好，尾气要导出室外，并注意室内通风。

高压钢瓶是一种贮存各种压缩气体或液化气体的高压容器。钢瓶容积一般为40～60L，最高工作压力为15MPa，最低在0.6MPa以上。因为钢瓶内压力很高，超过大气压数十至数百倍，并且某些气体本身有毒或易燃易爆，所以使用钢瓶一定要掌握其构造特点和安全知识，正确使用，确保安全。气瓶主要由筒体和瓶阀构成，其他附件还有保护瓶阀的安全帽、开启瓶阀的手轮、使运输出过程减少震动的橡胶圈。另外，使用时瓶阀出口还要连接减压阀和压力表。

标准高压钢气瓶是按国家标准制造的，经有关部门严格检验方可使用。各种气瓶使用过程中，还必须定期送有关部门进行水压试验。经过检验合格的气瓶，在瓶肩上用钢印打上下列资料：制造厂家，制造日期，气瓶型号和编号，气瓶质量，气瓶容积，工作压力，水压试验压力，水压试验日期和下次试验日期。

各类气瓶表面都应涂上一定颜色的油漆，其目的不仅是为了防锈，主要是能从颜色上迅速辨别钢瓶中所贮存气体的种类，以免混淆。常用的各类气瓶的颜色及其标识如表1-1所示。表1-1所示的气瓶的阀门出口螺纹均为正扣。

为了确保安全，在使用钢瓶时，一定要注意以下六点。

①当气瓶受到明火或阳光等热辐射的作用时，气体因受热而膨胀，使瓶内压力增大。当压力超过工作压力时，就有可能发生爆炸。因此，在钢瓶运输、保存和使用时，应远离热源（明火、暖炉、炉子等），并避免长期在日光下暴晒，尤其在夏天更应注意。

②气瓶即使在温度不高的情况下受到猛烈撞击，或不小心将其碰倒跌落，都有可能引起爆炸。因此，钢瓶在运输过程中，要轻搬轻放，避免跌落撞击，使用时要牢固牢靠，防止碰倒。更不允许用锥子、扳手等金属器具击打钢瓶。

③瓶阀是钢瓶的关键部件，必须保护好，否则将会发生事故。

a.若瓶内存放的是氧、氢、二氧化碳和二氧化硫等，瓶阀应用铜和钢制成。当瓶内存放的是氧，则瓶阀必须用钢制成，以防腐蚀。

b.使用钢瓶时，必须用专用的减压和压力表。尤其是氢气和氧气不能互换，为了防止氢和氧两类气体的减压阀混用造成事故，氢气表和氧气表的表盘上都注明有氢气表和氧气表的字样。氢及其他可燃气体瓶阀，连接减压阀的连接管为左旋螺纹；而氧等不可燃气体瓶阀，连接管为右旋螺纹。

c.氧气瓶阀严禁接触油脂。因为高压氧气与油脂相遇，会引起燃烧，以致爆炸。开关氧气瓶时，切莫用带油污的手和扳手。

d.要注意保护瓶阀。开关瓶阀时一定要搞清楚方向缓慢转动，旋转方向错误和用力过猛会使螺纹受损，一定要安上保护瓶阀的安全帽。

e.瓶阀发生故障时，应立即报告指导教师。严禁擅自拆卸瓶阀上任何零件。

④当钢瓶安装好减压阀和连接管线后，每次使用前都要在瓶阀附近用肥皂水检查，确认不漏气才能使用。对于有毒或易燃易爆气体的气瓶。除了保证严密不漏外，最好单独放置在远离实验室的小屋里。

⑤钢瓶中的气体不要全部用净。一般钢瓶使用到压力为0.5MPa时，应停止使用。因为压力过低会给充气带来不安全因素，当钢瓶内压力与外界大气压力相等时，会造成空气的进入。对危险气体来说，由于上述情况在充气时发生爆炸事故已有许多教训。乙炔钢瓶规定剩余压力与温室有关（见表1-2）。

⑥气瓶必须严格按期检验。

1.4.3　消防知识

（1）火灾预防

①在明火、高温热源附近禁止放置易燃物，实验结束后，立即关闭所有热源。

②热或高温物品不能直接放在实验台上，倾斜或使用易燃物时，附近不得有明火。

③在蒸发、蒸馏或加热回流易燃液体时，实验者不得离开实验现场，不许用明火直接加热，应该根据沸点的高低分别用水浴、沙浴和油浴加热，并注意室内通风。

④若易燃物不慎倒在试验台上，应迅速关闭附近的热源，并用毛巾或抹布将流出的易燃液体吸干，实验室内保持通风、换气。实验者身上沾有易燃物体时，应远离火源，并立即清洗干净。

（2）消防器材使用

化工实验室内应按规定准备一定数量的消防器材。实验者应熟悉消防器材的存放位置和使用方法。实验室常用的消防器材包括以下六种。

①火砂箱　砂子能隔断火焰和空气并降低火焰温度，进而灭火。易燃液体和其他不能用水灭火的危险品，着火时可用砂子来扑灭。需要注意的是，砂中不能混有可燃性杂物，并且要干燥，潮湿的砂子遇火后因水分蒸发，致使燃着的液体飞溅。因为砂箱中存砂有限，所以只能扑灭局部小规模的火源，对于大面积火源，火砂箱的砂量太少，因而作用不大。

②石棉、毛毡或湿布　适于迅速扑灭火源面积不大的火灾，也是扑灭衣服着火的常用方法，其原理是隔绝空气达到灭火的目的。

③二氧化碳灭火器　当空气中含有12％～15％的二氧化碳时，燃烧即停止。二氧化碳灭火器钢筒内装有压缩的二氧化碳。使用时，旋开手阀，二氧化碳就能急剧喷出，使燃烧物与空气隔绝，同时降低空气中的含氧量。注意，使用二氧化碳灭火器时要防止现场人员窒息。

④泡沫灭火器　实验室多用手提式泡沫灭火器，其外壳是薄钢板，内有一个玻璃胆，盛有硫酸铝，胆外装有碳酸氢钠溶液和发泡剂（甘草精）。灭火液由50份硫酸铝、50份碳酸氢钠及5份甘草精组成。使用时将灭火器倒置，马上有化学反应生成二氧化碳泡沫，黏附在燃烧热物表面上，形成与空气隔绝的薄层而达到灭火的目的。

6NaHCO3+Al2（SO4）33Na2SO4+Al2O3+3H2O+6CO2↑

手提式泡沫灭火器适用于扑灭实验室的一般火灾。油类着火在开始时可使用其灭火，但不能直接用于扑灭电线和电气火灾，因为泡沫本身是导电的，会造成灭火人的触电事故，应切断电源后再灭火。

⑤四氯化碳灭火器　四氯化碳灭火器是在钢筒内装有四氯化碳并压入0.7MPa的空气，使筒内有一定的压力。使用时将灭火器倒置，旋开手阀，即喷出四氯化碳。它是不燃的液体，其蒸气比空气重，能覆盖在燃烧物表面与空气隔绝而灭火。它适用于扑灭电气设备的火灾。因四氯化碳有毒，使用时要站在上风口。室内灭火后应打开门窗通风，以免中毒。

⑥其他灭火剂　干粉灭火剂可扑灭易燃液体、气体、带电设备引起的火灾。1211灭火器适用于扑救油类、电器类、精密仪器等引起的火灾，在一般实验室内使用不多，对大型及大量使用可燃物的实验场所应备用此类灭火剂。