4 Безопасность и экологичность работы

4.1 Анализ опасных и вредных факторов

Дипломная работа проводилась на кафедре ОХТ в

лаборатории А-217.

Целью данной работы являлось изучение каталитического

разложения пероксида водорода под действием перекисного

молибденового катализатора.

В процессе работы использовались следующие вещества:

пероксид водорода, молибден, ацетон, соляная кислота,

серная кислота, сульфат гидразина, фенилантраниловая

кислота, метаванадат аммония, уксусная кислота,

хлороформ, йодид натрия, этиловый спирт, тиосульфат

натрия, крахмал.

Работа велась с применением стеклянной посуды,

мешалки с электроприводом, весов аналитических,

сушильного шкафа, термостата и электрической плитки.

При работе в лаборатории возможны следующие

опасности:

поражение электрическим током при неисправном

электрооборудовании (розеток, мешалки, сушильного

шкафа, термостата);

термические ожоги электронагревательными приборами

при неумелом обращении с оборудованием и при

наличии неисправностей прибора;

получение химических ожогов, так как в работе

используются кислоты;

отравление парами токсичных веществ в случае их

разлива;

возникновение пожара в лаборатории.

4.2 Характеристика используемых веществ

Таблица 4.1 Показатели пожаровзрывоопасности

используемых веществ[41]

Наименован

ие

вещества

Температура,0С

Пределы

воспламенени

я, %

объемныеПримечания

вспышк

и

cамо-

воспл. нижн

.

верхн

.

Пероксид

водорода

30%

- - - -

Бесцветная

сиропообразная

жидкость.

Концентрированный

раствор может

взрываться.

Хлороформ 41 632 - - -

Уксусная

кислота38 454 35 76

Легковоспламеняющаяс

я бесцветная

жидкость, tпл =

16,6°С, tкип =

118,1°С

Ацетон -18 465 -20 6

Легковоспламеняющаяс

я бесцветная

жидкость с

характерным запахом,

tпл = -95,35°С, tкип =

56,24°СЭтиловый

спирт13 404 11 41 -

Серная

кислота- - - -

Едкая негорючая

жидкость, tпл =

10,37°С, tкип =

330°С. Вызывает

самовоспламенение

некоторых горючих

веществСоляная

кислота- - - -

Бесцветная негорючая

едкая жидкость.

Таблица 4.2 Показатели токсичности используемых

веществ [41]

Наименовани

е

ПДК,

мг/м3

Класс

опаснос

ти

Характер воздействия

Пероксидводорода

30%1,4 3

Воспалительные заболеваниякожи, раздражение слизистых изаболевания бронхов и легких.

Йодиднатрия - - Обладает раздражающими

свойствами.

Хлороформ 5 3

Наркотик, действует токсичнона обмен веществ и внутренние

органы, в особенности напечень, раздражает слизистыеоболочки и верхние дыхательные

пути, иногда вызываетдерматиты и экземы.

Уксуснаякислота 5 3

Вызывает ожоги кожи,раздражает слизистые оболочки,высокие концентрации повышаютсодержание лимонной кислоты в

тканях.

Ацетон 200 4

Наркотик, поражает все отделыЦНС, накапливается ворганизме, раздражает

слизистые оболочки глаз, носа,горла.

Этиловыйспирт 1000 4

Наркотик, вызывающий сначалавозбуждение, а затем параличцентральной нервной системы.При длительном воздействии

больших доз вызываетзаболевания ЦНС, печени,

сердечно-сосудистой системы,пищеварительного тракта.

Сернаякислота 1 2

Раздражает и прожигаетслизистые верхних дыхательныхпутей, поражает легкие. Припопадании на кожу вызывает

тяжёлые ожоги.

Солянаякислота 5 -

Обычно причина отравления –туман соляной кислоты,

образующийся привзаимодействии газа с водяным

паром воздуха.

4.3 Характеристика лаборатории

Химическая лаборатория эксплуатируется при исправной

приточно-вытяжной вентиляции в вытяжном шкафу с

работающей тягой. На рабочих местах предусмотрено

освещение. Для поддержания метеорологических условий в

помещении предусмотрено отопление. Полы в лаборатории

покрыты линолеумом, поверхность столов в вытяжных шкафах

облицована керамической плиткой, имеются бортики для

предотвращения стекания жидкости на пол.

Для обеспечения безопасной работы с

электрооборудованием предусмотрено защитное заземление,

изоляция токоведущих частей, малое напряжение в

электрических цепях, защитное отключение. В лаборатории

имеется аптечка с необходимым набором медикаментов.

Все реактивы хранятся в вытяжном шкафу в закрытых

стеклянных бюксах. Все ГЖ и ЛВЖ хранятся на складах,

оборудованных в соответствии с нормативами. Все работы

ведутся в вытяжном шкафу при отсутствии источников

открытого огня. Работу с новыми малоизученными веществами

ведут в вытяжном шкафу с использованием средств

индивидуальной защиты.

Лаборатория имеет приточно-вытяжную вентиляцию,

химические столы с подведенными к ним системами и

коммуникациями, обеспечивающими нагревание,

водоснабжение, канализацию, освещение, газ, холодную и

горячую воду, сжатый воздух, постоянный и переменный ток.

Лабораторное помещение оборудовано вентиляционными

устройствами для отсоса воздуха из вытяжных шкафов ГОСТ

12.1.005-88.

Согласно проведенным расчетам помещение лаборатории

по взрывопожарной и пожарной опасности по НПБ-105-03

относится к пожароопасной категории В4, так как

избыточное давление взрыва в помещении не превышает 5 кПа

и удельная пожарная нагрузка составляет 5,93 МДж/м2, что

соответствует интервалу 1 – 180 МДж/м2 (категория В4), а

класс пожароопасности по ПУЭ-2000 В-1б, так как работы

ведутся в вытяжном шкафу без применения открытого огня.

Таблица 4.3 Категорирование помещения лаборатории по

степени пожароопасности

Наименование

помещения

Категорирование

пожароопасности по

НПБ 105-03

Класс

пожароопасности

по ПУЭ-2000

Лабораторные

помещенияВ4 В-1б

К категории В4 относятся помещения, в которых ГЖ и

трудногорючие жидкости, твердые пожароопасные горючие и

трудногорючие вещества и материалы (в том числе пыли и

волокна), вещества и материалы, способны при

взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с

другом только гореть, при условии, что помещения, в

которых они имеются в наличии или обращаются, не

относятся к категориям А или Б.

В-1б – зона лабораторных помещений, в которых ЛВЖ

имеются в небольших количествах, недостаточных для

создания взрывоопасной смеси и в которых работа

проводится без применения открытого огня. Зона не

относится к взрывоопасной, так как все работы проводятся

в вытяжном шкафу.

Объем лабораторного помещения на каждого работающего,

согласно требованиям санитарных норм, должен быть не

менее 15 м3 при площади пола 4,5 м2.

4.4 Безопасность выполнения работы

Лабораторная установка для исследования разложения

пероксида водорода на перекисном молибденовом

катализаторе состоит из перемешивающего устройства,

термостата и термостатируемой ячейки, в которую

загружаем реагенты. Конструкции приборов предусматривают

регулирование оборотов перемешивающего устройства и

поддержание определенной температуры.

Перед началом работы надеваю рабочий халат, включаю

вытяжной шкаф и освещение на рабочем месте.

Термостатируемую ячейку проверяю на отсутствие трещин. Во

избежание отравления дыхательных путей, раздражения

слизистых оболочек исходные вещества загружаем в ячейку

только в вытяжном шкафу. Стол шкафа покрыт керамической

плиткой, имеются бортики для предотвращения стекания

жидкости на пол.

Включаю термостат и перемешивающее устройство. В

отбираемых через определенные промежутки времени пробах

определяю остаточное содержание пероксида водорода

йодометрическим титрованием, с использованием бюретки.

Проверяю целостность бюретки, надежность закрепления

бюретки на штативе. Бюретка крепится к штативу при помощи

лапки. Лапка имеет резиновые прокладки для предотвращения

повреждения бюретки при сжатии.

Вымытую химическую посуду ставлю сушиться в сушильный

шкаф, при работе с сушильным шкафом использую

хлопчатобумажные перчатки во избежание ожогов.

По окончании работы отключаю нагревание,

перемешивание. Отработанные жидкости собираются в

герметически закрытую тару, содержимое которой в конце

рабочего дня сливаются в специальную емкость. Отключаю

вытяжной шкаф и освещение на рабочем месте.

4.5 Промышленная санитария

4.5.1 Метеорологические условия работы

Производятся следующие операции: налив, взвешивание,

смешивание, отбор проб, титрование. При этом работа

совершается сидя, стоя, связана с ходьбой и

сопровождается некоторым физическим напряжением,

следовательно, по ГОСТ 12.1.005-88 [42] “Общие санитарно-

гигиенические требования к воздуху рабочей зоны”

относится к категории IIб (средней тяжести).

Соответствующие этой категории работ метеорологические

условия, указаны в таблице 4.4.

Таблица 4.4 Оптимальные и допустимые нормы

микроклимата

Категори

я работ

Перио

д

года

Температу

ра

воздуха,оС

Относительн

ая

влажность,

%

Скорость

движения

воздуха, м/с

опти

мдоп

оптим

.

допус

т

опти

мдопуст.

РазделХолодн

.

21-

23

20-

25

40-60

40-60

75

60

0,1

0,2

не более 0,2

0,1-0,3

1.01

IIбТеплый

22-

24

21-

28

Для поддержания оптимальных условий в лаборатории в

холодный и переходный период года предусмотрено

обогревание помещения с помощью центрального водяного

отопления. Отопление в лаборатории центральное, водяное;

температура воды 80° С.

4.5.2 Вентиляция

В соответствии с СНиП 2.04.05-91 [43] для обеспечения

метеоусловий и удаления токсичных и вредных веществ в

лаборатории предусмотрена естественная вентиляция - через

вентиляционные короба и искусственная местная вытяжная

вентиляция (вытяжной шкаф).

4.5.2.1 Расчет вытяжного шкафа

Определяем объем воздуха, удаляемого из шкафа при

отсутствии в нем источника тепла.

W = 3600*V*S , (4.1)

где W - объем удаляемого воздуха, м3/ч;

V- скорость всасывания воздуха в рабочем проеме

шкафа, м/с;

S - площадь рабочего проема шкафа, м2.

Площадь рабочего проема шкафа - это

суммарное количество отверстий, через которые поступает

воздух .

S = h*b*n, (4.2)

где h - высота проемов, м;

b- ширина проемов, м;

n- число проемов.

S = 0,34*0,67*4 = 0,91 м2

При ПДК от 1,1 мг/м3 до 10 мг/м3 скорость всасывания

воздуха должна быть 0,6-1,0 м/с по нормативному документу

СНиП 11-33-75. Действительное значение скорости

всасывания воздуха составляет 0,8 м/с.

Действительное значение объема воздуха, удаляемого

из вытяжного шкафа при отсутствии в нем тепла,

составляет:

W = 3600*0,8*0,91 = 2620,8 м3/ч

Кратность воздухообмена рассчитывается по формуле

4.3:

, (4.3)

где К - кратность воздухообмена, ч-1;

W- объем удаляемого воздуха, м3/ч;

Vcв - 80 % от объема вытяжного шкафа.

Объем вытяжного шкафа равен:

V = a*b*h, (4.4)

где а - длина шкафа, м;

b - ширина шкафа, м;

h - высота шкафа, м.

V = 2,8*0,85*1,9 = 4,52 м2

Тогда:

Vсв = 4,52*0,8 = 3,62 м2

K =2620,8 / 3,62 = 723,97 ч -1

Кратность воздухообмена позволяет работать с

веществами I-IV классов опасности.

Вентилятор во взрывоопасном исполнении выбирается в

соответствии с производительностью типа ЦИ-70-4, тип

электродвигателя к вентилятору ВАО-31-6, Nу=1,5кВт.

4.5.3 Освещение

Для создания оптимальных условий для трудового

процесса во всех производственных помещениях необходимо

предусмотреть рациональное освещение рабочих мест и

рабочих зон[44].

Нормы естественного и искусственного освещения

выбираются в соответствии с разрядом выполняемых в данном

помещении зрительных работ, который определяется по

величине объекта различения. Производится расчёт

требуемой площади световых проёмов (окон) для

естественного освещения и необходимого количества

светового потока ламп для обеспечения нормированного

значения освещённости на рабочих местах при искусственном

освещении в соответствии с требованиями СНиП 23-05-95.

В лаборатории боковое естественное и искусственное

освещение. Согласно СНиП 23-05-95 разряд зрительных работ

IV (средней точности), подразряд б, предусматривает

наименьший размер объекта различения от 0,5 до 1 мм (шкала

бюретки), контраст объекта различения с фоном - малый,

характеристика фона – средний, Ен= 300 лк; КЕО = 1,5%.

4.5.3.1 Расчет искусственного освещения

Необходимое число ламп определяем по формуле (4.5) ,

используя метод коэффициента использования светового

потока.

, (4.5)

где Е – нормативная освещенность, лк;

S - площадь помещения, м2;

Z - поправочный коэффициент светильника (для

стандартных светильников 1,1-1,3)

К – коэффициент запаса, К=1,1;

F - световой поток одной лампы, лм;

n - коэффициент использования светового потока,

зависящий от типа светильника, индекса помещения (0,55-

0,6).

Чтобы определить количество газоразрядных ламп,

определяем индекс помещения по формуле (4.6):

, (4.6)

где а - длина помещения, м;

b - ширина помещения, м;

h - высота светильников над расчетной поверхностью,

м.

i = (6*6) / (3,15*(6+6)) = 0,952

Зная индекс помещения i, и коэффициент отражения

светового потока от стен (рст = 50%), находим коэффициент

использования светового потока n=0,56.

Необходимое число ламп равно:

N=(300*36*1,2*1,1) / (3000*0,56) = 8 штук

Для освещения лаборатории предусмотрены

люминесцентные лампы ЛБ-40 по ГОСТ 6825-74 , F=3000 лм,

тип светильников ОДР*2-40 , n=2.

Высота подвеса светильников 3,15 метров. В вытяжном

шкафу лампы накаливания НБ-40; светильники НОГ-300 ,

Е=300 лк.

4.5.3.2 Расчет естественного освещения

При боковом освещении рассчитывается требуемая

площадь остекленения по формуле:

, (4.7)

где So - площадь окна, м2;

Sn - площадь помещения, м;

К3 - коэффициент, учитывающий затемненность окон

противостоящими зданиями;

nо - световая характеристика окон;

еn - нормированное значение КЕО;

to - коэффициент светопропускания;

р - коэффициент, учитывающий влияние отраженного

света.

Нормированное значение КЕО рассчитывается по формуле:

еn = е*m*с, (4.8)

где е- значение КЕО для бокового, естественного

освещения, 1 % при рассеянном свете небосвода, для Казани

е = 1,5 (3 световой климат);

m - коэффициент светового климата;

c - коэффициент солнечности климата.

Общий коэффициент светопропускания считаем по

формуле:

t0 = t1*t2*t3*t4, (4.9)

где t1 = 0,8 - коэффициент светопропускания окна;

t2 = 0,6 - коэффициент, учитывающий потери света в

переплетах световых проемов;

t3 = 1,0 - коэффициент, учитывающий потери света в

несущих конструкциях зданий при боковом освещении;

t4 =1,0 - коэффициент, учитывающий потери света в

светозащитных установках.

t0 = 0,8*0,6* 1,0* 1,0 = 0,48

Площадь проемов при боковом освещении составляет:

S0 =(36*0,6*1,5*1,5)/(0,48*1,14*100)=2,13 м2

Действительная площадь световых проемов лаборатории

составляет:

S0d = l,75*2,l =3,675 м2

Так как S0d > S0, то естественное освещение подходит

для работ 4 разряда.

4.5.4 Молниезащита

Возникновение и накопление статических зарядов при

обработке материалов-диэлектриков может нарушить

нормальный ход работ в лаборатории, а также стать

источником воспламенения взрывопожароопасных веществ и

материалов. Данное помещение имеет 1 класс по

электростатической искробезопасности (ЭСИБ) в

соответствии с ГОСТ 12.01.18-86. Используется защитное

заземление для обеспечения безопасных условий труда.

В соответствии с РД 34.21.122-87 ”Инструкция по

устройству молниезащиты зданий и сооружений” категория

молниезащиты 2; зона защиты Б; защита от вторичных

проявлений молний; тросовые молниеотводы.

Способ защиты от ударов молнии выбирается в

зависимости от назначения здания, среднегодовой

продолжительности гроз в районе расположения здания,

ожидаемого количества поражений молний в год.

Ожидаемое число поражений молнией в год определяется

по формуле:

N = [(S+6*h) * (L+6*h) –7,7*h]* n *10 -6,

(4.10)

где S - ширина здания, м;

L - длина здания, м;

h - наибольшая высота здания, м;

n - среднегодовое число ударов молний на 1 км2 земной

поверхности в месте расположения здания, n=3.

N = [(15+6*20)*(120+6*20) –7,7*20]*3 * 10 -6 = 0,09

По таблице «Типы зон и категории устройств

молниезащиты зданий и сооружений» выбираем зону Б, так

как N≤1.

Для защиты от прямого попадания удара молнии

установлена металлическая сетка из проволоки под плоской

рубероидной крышей здания, которая заземляется через

каждые 25 метров , R3 не более 20 Ом.

Для защиты от вторичных проявлений молний -

металлические надземные и подземные коммуникации перед

вводом в здание заземляются, R=20 Ом.

4.5.5 Защита от шума и вибрации

Источником шума и вибрации в лаборатории является

работа вентиляционной установки. Допустимые уровни шума

на рабочих местах устанавливаются в соответствии с ГОСТ

12.1.003-88[45]. Нормируемыми являются уровни в децибелах

среднеквадратичных звуковых давлений. Для лабораторий

уровень звукового давления должен быть не более 80

децибел. Основное снижение шума, возникающего при работе

вентиляционных установок, кондиционеров, компрессоров,

достигается в основном звукоизоляцией источника или

применением глушителей, которые устанавливают на

воздуховодах, всасывающих трактах, магистралях выброса и

перепуска воздуха.

4.6 Электробезопасность

По опасности поражения людей электротоком лаборатория

относится к классу без повышенной опасности -1 . В

лаборатории применяется трехфазная четырехпроводная с

заземленной нейтралью с напряжением 220/380 В [46].

Согласно ПУЭ-86 помещение лаборатории по

взрывоопасности относится к классу В-16.

В процессе работы использовались следующие

электроприборы:

1. Термостат водный 1-ТЖ;

2. Электрическая плитка типа ЭПТ-2-2/200;

3. Сушильный шкаф СНОП-3,5.3,5/3,5-И4Н;

4. Мешалка с электроприводом.

Все приборы питаются переменным током от сети с

напряжением 220В. Для защиты от поражения электрическим

током предусмотрены меры:

1. Зануление металлической нетоковедущей части

оборудования, то есть корпуса термостата.

2. Изоляция токоведущих частей; полихлорвиниловые

шнуры всех приборов изолированы тканевой изоляцией и

затем помещены в резиновые трубки. Сопротивление изоляции

не менее 0,5 мОм. Для защиты от перегрузок предусмотрены

автоматы. Тип электропроводки – скрытая.

3. Заземление металлических нетоковедущих элементов

электроустановок. Сопротивление заземления не более 4

Ом.

4. Электрооборудование герметичное, пылевлагозащитное;

со степенью защиты JP54.

4.7 Средства индивидуальной защиты

В лаборатории предусмотрены следующие индивидуальные

средства защиты:

1. Халат из хлопчатобумажной ткани ГОСТ 124.011;

2. Для защиты глаз - защитные очки типа ОЗО по ГОСТ

12.4003-74;

3. Для защиты рук - резиновые перчатки ГУПМ 8795;

4. Средства защиты органов дыхания - фильтрующий

противогаз марки "А", респиратор марки У-2К;

5. Медицинская аптечка, включающая в себя: бинт

стерильный, вату, 3 процентный раствор йода, 5 процентный

раствор нашатырного спирта, 2-5 процентный раствор

питьевой соды, 1-3 процентный раствор уксусной кислоты,

стрептоцид.

4.8 Пожарная профилактика и тушение пожаров

Лаборатория расположена в здании корпуса А [47].

Степень огнестойкости здания- II, здание кирпичное,

четырехэтажное; предел огнестойкости несущих конструкций

2,5 ч. Помещение лаборатории по пожаровзрывоопасности

относится к пожароопасной категории В4 (НПБ 105-03) .

Полы из трудногорючих материалов, не впитывающих жидкость

(линолеум). В целях обеспечения безопасности работы с ЛВЖ

проводятся в вытяжном шкафу в отсутствии открытого огня.

Стол в вытяжном шкафу покрыт керамической плиткой,

используется асбест. ЛВЖ хранятся в толстостенных

стеклянных бутылях объемом 1 литр в железном ящике. Ящик

удален от нагревательных приборов и от входа не менее чем

на 2 метра. Дно ящика выстлано асбестом.

Для тушения небольших очагов пожара горючих

жидкостей предусмотрены следующие средства

пожаротушения:

1. Огнетушители типа ОХП-10, 04-2;

2. Асбестовое одеяло;

3. Сухой песок в ящиках.

Доступ к средствам пожаротушения является свободным.

Внутренний пожарный водопровод совмещен с хозяйственным.

Пожарные краны расположены на высоте 1,35 м на расстоянии

3 м от вытяжного шкафа с пожарным рукавом длиной 10 м.

Наружный пожарный водопровод расположен по периметру

здания. Гидранты установлены на расстоянии 2 м от стены;

расстояние между гидрантами 80 м. Пожарная сигнализация с

автоматическим тепловым извещателем и телефонной связью.

Расстояние до выхода от наиболее удаленного места - 6 м.

4.9 Экологичность

Отработанные жидкости собираются в герметически

закрытую тару, содержимое которой в конце рабочего дня

сливаются в специальную емкость и после уничтожаются.

Воды после мытья химической посуды сливаются в

канализацию. Воздух, удаляемый из вытяжного шкафа,

выбрасывается в атмосферу, так как ПДК вредных веществ не

превышает норму. Бумажные отходы увозятся на городской

полигон утилизации бытовых отходов.