实验室通风柜的设计和使用研究

实验室通风柜的设计和使用研究

陈桥

佛山市弘桥净化设备有限公司  528000

摘要：本文首先将实验室通风柜的设计要求做了具体说明，通过通风柜的大小、内衬材料、进风调节板、气体导流板、观察窗以及安全等六个方面来进行，其次将当前实验室中较常使用的通风柜类型进行了列举，最后将通风柜的具体使用环节与注意事做了细化研究。

关键词：实验室通风柜；进风调节；安全使用

引言：在实验室的设计中，不可避免要进行通风柜的设计，尤其是在针对传播、医学仪器等精密仪器的实验研发时，其研发设计过程会产生废气、废水、有时还会产生有毒有害物质，危害实验人员的身体健康，因此对于实验室的通风设计更要加强。

1.实验室通风柜的设计要求

1.1大小要求

通常情况下，实验室通风柜的长、宽、高依照使用要求不同有不同的设计，教师通风柜为1m、0.65m、2.2m，四面使用有机玻璃，正面有进风调节板，顶部有通风孔，通风孔连接排气系统。

学生通风柜的长、宽、高为0.8m、0.5m、2.2m，正面为带玻璃上下升降门，顶部有排气孔。

实验室通风柜常用的长、宽、高为1.5m、0.8m、2.2m，正面为带玻璃上下升降门，顶部有排气孔。

特殊通风柜的长、宽、高分别为1.1m、0.5m、2.2m，内部装有可移动型多层金属网气体导流板，顶部有排气孔，侧面有进气孔[1]。

1.2内衬材料要求

通风柜的内衬材料首先要满足抗腐蚀要求，同时要耐高温、阻燃、使用寿命长，依照不同的实验要求，通风柜的内衬材料也应当进行不同的设置，例如针对化学气体、水蒸气、烟雾、酸碱性强的物质、油质等，内衬材料要保证能够满足对这些材料的抗侵蚀性，同时要注意对电子元件研发设计时产生的电化学作用对内衬材料的破坏，以及某些化学物质对内衬材料的分解与融化。

此外，通风柜内部还要保持清洁，避免污染物影响实验结果，因此内衬材料还应当具有抗污染功能。并且通风柜内部不应存在明显的衔接缝隙。

1.3进风调节板要求

进风调节板要透明，以便实验人员实验时能够看清通风柜的内部情况，并且进风调节板药能够自由活动，以便控制风量。

为了保障经济性，进风调节板可以选择防爆玻璃或者聚碳酸酯。

1.4气体导流板要求

    气体导流板要结合空气动力学原理来设计，以便将有毒气体进行充分收集，提升排放量。

1.5观察窗要求

    观察窗要方便推拉操作，把手要舒适，并且把手上要喷涂防酸抗碱材料，观察窗上的玻璃应当采用6mm的钢化玻璃，并在表面贴敷专用的防腐实验膜。

1.6排风要求

通风柜的风量调节应当在1s内实现功能，最大风量与最小风量的比值应当维持在20:1，并且调整进风调节板时不会出现风量溢出。

排风应当进行三段狭缝式，保证气流的排放无阻碍，以此将有害气体的排放量最大化，同时排放系统的阀门应当保证抗腐蚀性与阻燃性，质量应有保障，同时为了保障实验效果，排风系统的风机要尽量选用噪音小、安全稳定、可靠性高的。

2.实验室通风柜的具体使用

2.1固定容积通风柜

在实验室的通风柜选择上，通用型通风柜是最常使用的一种，其属于针对固定其体容积的通风柜，这类通风柜含有1个气体导流板、1个进风调节板，排风的容积是固定的，这种通风柜能够有效过滤掉大部分有害气体，并且价格便宜。

此外，还有旁通式通风柜，这种通风柜针对的是大排量的实验室通风设计，并且这种通风柜在柜门关闭时依旧能够维持实验室的换气量，保证废气排放。

还有一种固定容积通风柜是补风型通风柜，这是旁通式通风柜点的演化，这种通风柜能够将空调的负荷适度降低，工作原理是将室外空气导入到实验室内，以便实现换气，但这种通风柜的成本较高，还需要辅助进气系统的建立。

2.2可变容积通风柜

顾名思义，可变容积通风柜就是能够将进风量进行有效调节的通风柜，这类通风柜调控进风量的措施主要有两种，一是将进风调节板的打开位置与排风控制板的开启状况进行调控；二是将排风速度进行调控。

可变容积通风柜也属于是一种通用型通风柜，更多时候其位于一个辅助地位，并且这种通风柜能够有效节省能源浪费，比之旁通型与补风型通风柜的风力更稳，综合效果更好。

2.3特殊通风柜

特殊通风柜主要针对的是有机材料的实验、放射性实验、易爆性试验等特殊试验。以不锈钢家具生产为例，其必然进行不锈钢材料的研发，再这一点上，就要使用特殊的过氯酸通风柜，这类通风柜的内衬材料耐腐蚀性较高，并且通风排放口清洁起来也较为便利。

此外，在进行医院仪器的研发时，往往会进行较大体积的设备研发，在这一点上，普通的通风柜便无法满足需求，这时就应当使用特殊的蒸馏或落地通风柜，这两种通风柜的内部空间较大，能够适应大型设备的研发设计，但要注意的一点是，不论哪种通风柜，实验人员都不可进入。

2.4流程使用

2.4.1使用前

在实验室中设计通风柜的目的就是为了保证将实验过程中产生的有害气体及时排除，进而保障实验人员的健康，因此，实验人员在实验开始前要将通风柜的说明书进行详细观看，明确通风柜的类型以及使用说明，以此保障实验过程的安全性，同时将实验仪器与实验材料准备好。

在实验准备时要使用70%酒精溶液或其他清洁剂清洁双手，并穿上规定的实验服装，带好帽子、口罩、鞋套等，同时测试通风柜的通风状态是否良好。

2.4.2使用时

在实验过程中，实验仪器应当远离通风柜的背部位置，最好的放置位置是距观察窗20cm，这是最安全也最方便操作的位置。同时，实验人员还要注意在通风柜内的实验材料与实验仪器不能阻碍后方的气体导流板的活动，以免对通风柜的排气造成影响。若实验仪器较大时，应当在仪器的底部增加一个台面，以便空气有足够的流动通道。

若实验过程中存在类似乙醇、清洁剂等易燃液体时，要注意这时的通风柜内不可以存在电气设备或是发热设备，若不得不将发热设备放置在通风柜内进行实验，则应当将易燃液体远离设备，以此避免易燃液体在高温下燃烧起来。

此外，在实验时，实验人员除了要带好防护罩外，其脸部必须处于进风调节板外侧，并且与通风柜的正面要保持一定距离，15cm以上最佳，同时在实验过程中注意通风柜的空气流动状态。为了避免实验液体溅出造成实验人员的损伤，实验人员还应当配戴防护眼镜，并且遵循实验室的准则，避免化妆品与食品出现在内。在进行实验材料的拿取时也要充分遵从实验规章来进行，并且注意材料不要洒落于通风柜内部，以此保证实验安全[2]。

2.5意外事故的处理

    在进行实验室废液处理设备的研发设计时，往往会使用些放射性液体来进行实验，一旦液体出现撒漏事故，应当将被污染的通风柜及时封锁起来，并将污染源快速切断，以免液体蔓延造成更大的事故。若实验人员的防护措施不到位导致受到了放射性污染，应及时采取针对性的措施补救，并将事故的详细状况上报。若发现实验所用的放射性物品丢失，则应当及时进行查找。

2.6废物处理

本节内容中所说的废物一共包含了三个方面，分别是废水、废料、废气，针对废水的处理，要先判断废水是否满足相关规定的最大浓度，并依照废水的容积以及废水的性质进行不同措施的处理，例如对精密仪器研发产生的废水与对器械柜或取材台等设备的研发所产生的废水是不相同的。对于不存在有害物质的废水可以进行稀释净化后排放，对于存在放射性物质的废水先进行放置，等到半衰期后再进行稀释排放。

对于废料的处理最主要进行的是放置法，放置地点要固定，并加设屏障，等到蜕变后再进行处理。

对于废气，在实验过程中利用通风柜营造的通风环境，其操作过程能够保证安全，为了保证通风柜排出的废气不会对周边居民和自然生态造成影响，通风柜的排气口应当在周边房屋顶层的55m以上，以便气体向高空排放，并且为了保证将有害气体的大气污染度降到最低，在排气口处应安装过滤装置，并且装置要定期更换。

结论：综上所述，实验室作为我国科研工作的主要战场，实验人员的健康安全也应得到充分保障，在当前较为常见的医用、清洁等不锈钢设备的研发设计中，将通风柜有效的利用起来一方面能够保证实验人员的操作安全，另一方面也为实验室的环境提供了保障，是实验室设计的必不可少的内容。

参考文献：

[1]周圣杰,陈年生,范光宇等.自适应通风柜罩面风速控制系统的设计与实现[J].上海电机学院学报,2020,23(02):106-111+117.

[2]张喆.一种通风柜双稳态系统变风量的实验室通风系统[J].中国新技术新产品,2022(06):60-62.