化學(xué)實驗室有毒有害氣體微型凈化裝置

河北省大城縣第四中學(xué) 張鐵峰

一、設(shè)計目的

化學(xué)實驗室是學(xué)生進(jìn)行化學(xué)實驗、驗證科學(xué)理論、訓(xùn)練實驗操作能力、培養(yǎng)分析問題能力的重要實訓(xùn)基地，是教師進(jìn)行產(chǎn)學(xué)研的重要場所。

在學(xué)習(xí)和教研活動中每天都在排放若干成分復(fù)雜的污染物，因此中學(xué)化學(xué)實驗室內(nèi)的空氣污染物種類很多，雖然數(shù)量和強度方面不及工業(yè)企業(yè)單位，但種類多，成分復(fù)雜，有強烈的毒害性，正以“聚沙成塔”的方式對環(huán)境構(gòu)成潛在威脅。在實驗教學(xué)中，大多數(shù)學(xué)校忽視了化學(xué)實驗室的廢氣污染問題，很多沒有添置相應(yīng)的廢氣處理設(shè)備，或是添置的設(shè)備設(shè)計不當(dāng)達(dá)不到理想效果。以最常見的封閉或半封閉式的實驗室通風(fēng)柜為例，它們對化學(xué)實驗室的廢氣很少進(jìn)行處理就直接排放到環(huán)境中，如不采取適當(dāng)?shù)姆乐未胧瑫绊懙綄嶒炇业膶W(xué)習(xí)和工作環(huán)境，損害實驗室工作人員和學(xué)生的身體健康。

為使化學(xué)藥品柜內(nèi)排放的有毒有害氣體得到凈化，保證教師取用藥品時的安全，我們進(jìn)行了創(chuàng)新設(shè)計——化學(xué)實驗室有毒有害氣體微型凈化裝置。

二、實驗器材

亞克力板和管、定時開關(guān)、調(diào)速風(fēng)機、止水夾等。

三、實驗藥品

高錳酸鉀、活性炭、硝酸銨、堿石灰、水等。

四、實驗原理

實驗室產(chǎn)生的廢氣多種多樣，一般來說可分為有機廢氣和酸堿性廢氣，某些情況下會有粉塵產(chǎn)生。一般來說，其來源主要為實驗中使用的有機溶劑或酸堿溶液，還有揮發(fā)性的反應(yīng)產(chǎn)物等。實驗室常見的有害氣體主要有：NH3、HCl、SO2、Cl2、HCHO、CH3CHO、苯等。這些物質(zhì)毒性有強有弱，會對人體的不同系統(tǒng)產(chǎn)生危害，必須在排放到大氣前進(jìn)行處理。

實驗室中的某些化學(xué)實驗會用到酸堿性物質(zhì)，許多具有揮發(fā)性，會產(chǎn)生酸霧等。針對這類廢氣，多采用吸收法處理。可單純用水吸收，或可添置加藥系統(tǒng)，加入酸或堿以利于中和反應(yīng)的發(fā)生，大大提高吸收效率。針對含有機廢氣的實驗室廢氣處理，多采用活性炭吸附法。其原理是活性炭具有很多微孔及很大的比表面積，依靠分子引力和毛細(xì)作用，能使溶劑蒸氣和揮發(fā)性物質(zhì)吸附于表面。

五、實驗裝置圖（見右圖）

六、實驗說明

藥品柜單獨設(shè)有揮發(fā)性藥品配置取用倉，凈化裝置底端右側(cè)設(shè)有進(jìn)氣口，并與抽氣機連接，抽氣機配有定時開關(guān)，并可調(diào)節(jié)進(jìn)氣量大小。凈化裝置的左端連接有水倉及氣過濾層，水倉設(shè)有進(jìn)水口、出水口。工作時，抽氣機把藥品柜內(nèi)（或?qū)嶒炇覂?nèi)）的混合氣體（NH3、HCl、SO2、Cl2、HCHO、CH3CHO、苯等）送入水中，過水吸收NH3、HCl、SO2、Cl2；再經(jīng)過高錳酸鉀層除去HCHO、CH3CHO 等有機物，使之轉(zhuǎn)化為酸性氣體HCOOH、CH3COOH等；再經(jīng)過堿石灰層，把剩余的酸性 氣 體 SO2、HCl、HCOOH、CH3COOH等中和掉；再通過活性炭層，除去苯等有刺激性氣味的有毒氣體；最后通過濕潤的硝酸銨，除去可能剩余的苯。

七、實驗意義

經(jīng)實驗驗證，本款裝置對實驗時所產(chǎn)生的有毒有害以及難聞氣體的過濾和凈化率達(dá)90%以上，改善了傳統(tǒng)排風(fēng)設(shè)備治標(biāo)不治本的狀況，是目前真正能夠起到過濾和凈化效果的裝置，對于大規(guī)模生產(chǎn)有很大的指導(dǎo)意義。