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化学实验室需要如何设计

发布时间:2019-08-12 15:51 关键词: 阅读次数:
实验室建设,无论是新建、扩建、改建项目,不仅要采购合理的仪器设备,还要考虑实验室的总体规划、合理布局和平面设计,以及电力系统的基础设施和基础设施。供电、供水、供气、通风、空气净化、安全措施、环境保护等情况。因此,实验室建设是一项复杂的系统工程。在现代实验室中,先进的科学仪器和优秀的实验室是提高现代科学技术水平、促进科学研究成果增长的必要条件。
“以人为本,人与环境”成为人们非常关注的话题。以“安全、环保、实用、耐用、美观、经济、卓越、领导”为理念。规划设计主要分为图形设计系统、单结构功能设计系统、给排水设计系统、电子控制系统、专用配气系统、有害气体输出系统六个方面。以下按上述六个方面的顺序进行了解释。
一.化验室设计要求
根据实验室任务的需要,实验室拥有宝贵的精密仪器和各种化学物质,包括易燃和腐蚀性药物。此外,有害气体或蒸气经常在操作过程中产生。因此,对实验室的建筑结构、环境和室内设施有着特殊的要求,在准备新建实验室或改造原有实验室时,应考虑到这些要求。实验室分为精密仪器实验室、化学分析实验室、辅助室(办公室、储藏室、气缸室等)。实验室必须远离灰尘、烟雾、噪音和冲击源,因此不应在主要交通道路、锅炉房、电脑室和生产车间(车间实验室除外)附近建造实验室。为了保持良好的气象条件,一般应向南北方向发展.
1.精密仪器室
精密仪器室要求具有防火,防震,抗电磁干扰,抗噪声,防潮,防腐,防尘,防有害气体侵入等功能。室温尽可能保持恒定。为了保持一般仪器的良好性能,温度应为15~30℃,最佳控制在18~25℃。湿度在60%到70%之间。需要恒温的仪器室可配备双门窗和空调。
仪表室可采用水磨石地板或防静电地板。不建议使用地毯。因为地毯容易积灰,也会产生静电。大型精密仪器房的供电电压应稳定。电压波动范围一般允许小于10%。必要时,应配备辅助设备(如稳压电源等)。为保证不间断供电,可采用双电源供电。专用接地线应设计成接地极电阻小于4欧。
气相色谱室和原子吸收分析室使用高压气瓶,最好位于可以建造气缸室的最近室(朝北)。为便于操作和维护,仪器使用的实验室和墙壁之间的距离为500mm。室内通风良好,原子吸收仪器上装有局部排气盖。
微机和微机控制的精密仪器对电源电压和频率有一定的要求。为了防止电压暂态、瞬时停电、电压短缺等问题,采用不间断电源(UPS)。可根据需要选择。
在设计专用仪器分析室时,附近设计了相应的化学处理室,这对保护仪器和加强管理是必要的。
2.化学分析室
在化学分析室中,化学分析室经常使用一些小型电气设备和各种化学试剂,如操作不当,也有一定的危险性。鉴于这些特点,化学分析室的设计应注意以下要求:
(一)施工要求:实验室建筑应当采用耐火材料或者非易燃材料,保温、屋面还应当考虑防火性能。地面可以用陶土砌成。窗户可以防尘,室内照明良好。门应该向外打开。大型实验室应设有两个出口,以便在发生事故时疏散人员。
(2)给排水:为了保证必要的水压、水质和水量,以满足仪器设备正常运行的需要,室内主阀应位于易于操作的突出位置,污水管道应具有抗酸碱腐蚀能力,地面应设置漏水。
(3)通风设施:由于在实验室工作期间经常产生有毒或易燃气体,实验室应具有良好的通风条件。一般有三种通风设施:
(1)全室通风:采用排风机或通风井,通风频率一般为每小时5次。
局部排气盖:一般安装在大型仪器上,在现场上方产生有害气体。在教学实验室产生有害气体以上,设置局部排气盖,减少室内空气污染。
通风柜:这是实验室常用的一种局部排风设备。这里有热源、水源、照明和其他设施。通风柜可采用防火、防爆金属材料制成,表面涂有防腐涂层,通风管道应具有耐酸碱气体腐蚀能力。风扇可安装在机房顶部,并应安装,以减少振动和噪音。排气管应在屋顶上方2米以上。排气扇与通风柜、不同房间连接得更好。
共用风扇和通风管道易于交叉污染。通风橱在室内的正确位置放置在气流较小的地方,或使用更好的狭缝通风橱。通风台面高度800mm,宽度750mm,机柜净高1200-1500mm,操作口高度800mm,机柜长度1200-1800mm。接缝处的风速为0.3-0.5m / s,窗户的开口高度为300-500mm。挡板的后空气通道的宽度等于狭缝宽度的2倍以上。
(4)气体和电源:有条件的实验室可安装管道气体。实验室电源分为照明电源和设备电源。荧光灯最好用于照明。冰箱等电器24小时工作,都是单独供电的。其余电气设备由主开关控制。电加热设备如烘炉、高温炉等应具有专用的插座、开关和保险丝。在室内和走廊安装应急灯,以便在夜间突然停电时使用。
(5)实验平台:实验平台主要由桌子、桌子下的台架和容器柜组成。为便于操作,舞台上可设置药架,平台两端可设置水槽。
试验台宽度为750mm。根据房间的大小,可以是15003000mm,高度可以是800mm850mm。台面常用单板、实心板、耐腐蚀人造石或水磨石预制板等。理想的台面应平整、不易破损、耐酸碱、耐溶剂腐蚀、耐热性、不易破碎玻璃器皿等。
3.辅助用室
(1)药物储存室:由于许多化学试剂易燃,易爆,有毒或有腐蚀性,不要购买太多。储藏室仅用于储存少量化学品,以便在不久的将来使用,并满足危险品储存的安全要求。它必须具有防止明火,潮湿,高温,阳光直射和防雷的功能。药物储藏室的房间应朝北,干燥,通风良好。天花板应遮阴和隔热,门窗应坚固,窗户应高窗,门窗应设有遮阳板。门应该向外打开。易燃液体储藏室的室温一般不得超过28°C,爆炸物不得超过30°C。少量危险品可以通过铁板柜或水泥柜隔离存放。室内排气冷却风扇配有防爆照明。提供消防设备。能够满足上述条件的半地下室是药物储藏室。
(2)气瓶间:室外气瓶间应放置易燃或可燃气瓶,气瓶间应远离热源、火源和可燃仓库。气缸室应由不易燃或不易燃材料制成。墙壁应为防爆墙,采光屋顶和向外打开的门。我们应该避免阳光照射,并有良好的通风条件。气瓶距明火热源10米以上。房间里有一个垂直且稳定的铁架,用来固定气缸。
无论是新建的、扩建的还是改建的实验室建设,都不仅仅是购买合理仪器设备的问题,而是对实验室总体规划、合理布局和表面设计的综合考虑。以及供电、供水、供气、通风、空气净化、安全措施、环境保护等基础设施和基本条件。因此,实验室的建设是一个复杂的系统工程。在现代实验室中,先进的科学仪器和先进的实验室是现代科学技术的升级和促进科研成果增长的必要条件。“以人为本,人与环境”成为人们非常关注的话题。以“安全、环保、实用、耐用、美观、经济、卓越、领导”为理念。规划设计主要分为图形设计系统、单结构功能设计系统、给排水设计系统、电子控制系统、专用配气系统、有害气体输出系统六个方面。以下按上述六个方面的顺序进行了解释。
二.平面设计系统
在平面设计中,我们主要考虑以下因素:
1.疏散,疏散,逃生,平稳,畅通,安全通行;一般实验室门主要向内开放,但如果有爆炸危险的房间,门应向外开,门材最好选择压力玻璃。
2。人类学(围绕工作区),设备与科技人员的操作空间的完美协调,体现了科学化、人性化的规划设计。
在进行图形设计时,首要考虑的因素是“安全”。实验室是爆炸、火灾、气体泄漏等最可能发生的地方。在进行图形设计时,应尽量保持实验室通风顺畅,出口通道畅通。根据国际人体工程学标准。我们做如下划分作为参考:(见下图)实验站与实验站之间的信道划分标准(信道间隔用l表示):
当L>500mm时,一侧可由人员操作。
当L> 800mm时,可以坐着操作;
当L> 1200毫米时,人们站立时可以坐下,但不能坐在中间。
当l>1500mm时,人们可以坐在两侧,人们可以在中间通过;
当L>1800mm时,您可以坐在两侧,您可以在中间通过仪器。
平台和仪器平台不应太靠近墙壁,距离墙壁400mm是合适的。为了在工作危险时轻松疏散,试验台之间的通道都应通向走廊。另:实验楼的高度应为3.7米--4.0米,净高应为2.7米--2.8米,净高,压力梯度,恒温恒湿等实验室净高度的特殊要求应为2.5米 -  2.7米(不包括天花板);实验室走廊应宽2.5米至3.0米。实验室双门平均宽度为1.1米至1.5米(不对称侧门),单门宽度为0.8米至0.9。大米很合适。
三。专业学科职能:实验室一般按物理、无机化学、有机合成化学和生物学分类。根据实验室的内容、用途和规模的不同,有其自身的特点。例如,根据学科和专业,基础教学实验室所需的水、电、风等简单的教学实验较少,而科研院所所所需的通风、给排水、电气控制和卫生条件较高。e实验室,但实验室的基本设计是基本的。原则是共同的。以有机化学为例,主要由化学基础实验室、仪器分析实验室、洁净实验室、计算机实验室、研究实验室、辅助实验室和服务供应室组成。
基本化学实验室主要用于容量分析、离子测定、氧化还原等实验。一般设计的设备是:实验台和清洗台;通风柜和管道修理及检查井;带有elisa架的实验室和辅助工作台需要考虑位于实验室的研究空间或计算机台、药柜、容器、着陆和安全的仪器和设备,以及急救设备。
仪器分析实验室,主要配备各种大型精密分析仪器,同时,包括普通小型分析仪,设备总体设计为:仪器平台、实验台、通风柜、天空平台、计算机平台、气瓶柜、洗涤台、碗柜、药柜、急救、通用排气罩、原子吸收面罩等。以下是各仪器分析实验室的要求,供参考。对各种仪器分析实验室的要求:
气相色谱室:液体有机化合物和气态样品的分析,易于转化为气态而不分解。仪器设备主要包括气相色谱仪,计算机控制系统和数据处理系统。它具有高度自动化和高效的有机化合物分离能力。使用的载气主要是H2,N2,Ar,He,CO2等。然而,对于高沸点化合物,难以挥发和热不稳定的化合物,离子化合物和聚合物的分离是无效的。需要局部排气并避免仪器上的直射阳光,以避免影响电路系统正常运行的电场和磁场的存在。一般设计:仪表台(应远离墙壁进行仪表维护),万能排气罩,电脑桌(一般在仪表内)边桌,边桌,洗手台,试剂柜等
高效液相色谱分析室:主要体现在高效分离、复杂有机化合物的分离生产纯纯化化合物、定量分析和定性分析,主要仪器设备有:高效液相D色谱法,适用于高沸点化合物、挥发性化合物、热不稳定化合物、离子化合物、聚合物等。以弥补气相色谱仪的不足。环境和实验室基本设备的设计要求与气体色腔的设计要求相似。
质谱分析室:主要对纯有机物进行定性分析,测定有机化合物的分子量、分子式和分子结构,分析样品可以是气体、液体和固体,主要设备有质谱仪和气体质谱仪。质谱仪是利用电磁原理根据基本特性的质量电荷比(即,质量m与电荷e,m/e的比率)来分离物质的离子并进行质谱分析的仪器,其缺点是可以防止复杂有机混合物的分离。气相色谱法具有分离效率高、定量分析简单、方便等特点,结合质谱仪灵敏度高、定性分析能力强的特点,将两种仪器组合为气团组合仪表。可以长、短,提高分析质量和效率。考虑到局部排气,质谱仪可能会有汞蒸汽泄漏。
光谱分析室:根据光的吸收和散射的物理特性以及发射光的物理性质,在分析化学领域建立化学分析。主要仪器有原子发射光谱仪、原子吸收光谱仪、分光度计、原子荧光光谱仪、荧光分光度计、X射线荧光仪、红外光谱仪、电感耦合等离子体光谱仪、拉曼光谱仪等。实验室应尽可能远离化学实验室,以防止酸碱、腐蚀性气体等对仪器的损坏,远离辐射源;室内应防尘、防震、防潮等。仪器台面与窗墙之间应有一定的距离,便于仪器的调试和维护。应设计局部排气。采用原子吸收面罩排风更为合适。
上述实验室可根据实际需要设置在样品处理室。通常,有洗涤站,试验台,通风橱和其他设备,类似于化学实验室。
洁净实验室主要是通过人工手段,应用洁净技术实现对室内空气粉尘、细菌浓度、温度、湿度和压力的控制,达到所需的洁净度、温度、湿度和气流速度等环境参数。埃特斯。空气洁净度是指洁净空气环境中空气含尘量的大小。空气清洁度等级除以粉尘浓度。清洁度是指每升空气中粒径大于或等于0.5um的尘粒的总颗粒。中国的空气清洁标准分为100级、1000级、10000级和100000级。国际标准分为:1级、2级、3级、4级、5级。
清洁室一般实行两级隔离,第一级隔离通过生物安全柜、负压隔离器、正压防护衣、手套和眼罩实现;二级隔离通过实验室建设实现;空调净化和电气控制系统。然而,由于净化空调所需的空气量很小,为了安全起见,估计有大量的风。一般来说,它必须超过规格。差别在100级以上,冷热负荷不太严格。
据估计,目前有一种特殊的净化空调机组,可以直接使用。应在2~4级生物安全实验室进行两级隔离。一般实验室设备有:超洁净工作台、生物安全柜、侧工作台或不锈钢手术台、洗涤台等.
以PCR实验室为例(PCR或聚合酶链反应)是分子生物学研究和实验的常规方法,也是一种广泛应用于生物学和医学临床领域的实验技术。其特征在于痕量DNA的大量增加。实验室通常分为四个区域,即:试剂储存和制备区域,样品制备区域,扩增反应混合物制备和扩增区域,以及扩增产物分析区域(如果使用)。全自动分析仪,该区域可以适当组合)。进入每个区域必须严格地在一个方向,不同的工作区域使用不同的工作服(例如不同的颜色)。工作人员离开时不应取出工作服。
试剂储存和制备室(样品制备区),主要设备有:冷冻离心机、生物安全柜、冰箱、移动式紫外线灯、全自动核酸蛋白净化器、特殊工作服、工作鞋等,放大反应混合物制备。放大区的配置有:冰箱、高速离心机、超净工作台、PCR仪器(要求负压状态)、便携式紫外灯、微量采样器、核酸放大器等,放大后的产品分析区的主要组成部分有:移液管。振荡器、超净工作台、毛细管电泳、冰箱、离心机、微量加法器、便携式紫外线灯等。
电脑室和研究室,电脑和我们的生活最紧密,主要考虑空调散热、供电电压等问题。设备主要配备键盘乐器。这个研究所主要是研究人员工作的地方。我们对实验室设备的要求很低,在此我们没有什么好解释的。
辅助实验室:主要有一个室、一个高温室、一个纯水室、一个气瓶室、一个储存室、一个溶液制备室、一个暗室等。天平室,分析天平是化学实验室必备的仪器。高精度平衡对环境有一定的要求。主要是气流和风速的影响。室内应靠近化学实验室,便于使用,但不适合与高温室和强电磁干扰的房间相邻。底层应设置高精度水准平衡。平衡室不应有清洗台或通过天平内部的任何管道,防止管道泄漏影响平衡的维护和使用。高温炉、高温炉和恒温箱是备用设备,通常安装在高温工作台上,但需要在地面上设置大型恒温炉,需要打开和关闭高温炉的恒温烘箱。纯水室主要设计有一个侧面台和一个清洗台。现代实验室采用去离子水,水量大,可保证水质。地面排水应设置在地面上。气瓶室和实验室气体除气体(氮气、二氧化碳)、惰性气体(氩气、氦气等)外。其他气体有高压、剧毒、氧化分解、爆炸等有害气体,如可燃气体氢气和一氧化碳,剧毒气体为氟气和氯气,助燃气体为氧气等,这些气体不在实验室。管子可以通过管子连接到每个实验室。溶液制备室用于制备不同浓度的各种标准溶液和溶液。在允许的条件下,它可以由两个房间组成,一个房间有一天的平台。另一种用于制备试剂和储存试剂,一般设有:通风柜、实验台、试剂柜。
服务供应部分是基础和辅助实验室的地方,例如高压锅房和水电辅助室。我们只需要了解一点。
4。实验室工作人员总数;
5.仪器设备布局;
6.工作程序,工艺专业设计;
第一部分是平面设计。甲方首先使用最基本的功能要求和分配方案。我们给出了初步计划。由于传统的实验室建筑设计基于国家建筑标准,因此主要基于室内和室外结构。它不是基于实验室功能,而且建筑设计和功能设计是脱节的。
第二部分是单站的功能。单站结构设计应根据整个建筑、各层、各房间、各单元的设计确定,并进行全面的细分和确认。
第三部分,经过确认,进入招标程序,中标方先与甲方合作,对项目进行装修和净化。验收后,实验室基本支持将进入明确责任阶段并承担责任。当全部完成后,它们将同时被集中和接受。基本设备部分是产品测试标准。与前两个项目不同的是,测试非常不同,不能平等对待。
7.洁净室地板,壁面通风顺畅,防止死角,室内角落尽可能自由,便于护理,简明扼要。
3.单结构功能设计系​​统
不同专业采用不同的实验室专用基础配套设备,系列产品分为五部分:
A.实验台部分;
B.仪器台部分;
C.功能柜部分;
D.仪器设备部分;
E.输出系统部分;
具体细说:
A.实验台部分
1.实验台的分类:
1实验站根据实验室的功能分为:物理实验站(主要用于电子、电工和物理实验);化学实验室(主要用于有机和无机化学实验);生物实验室(主要用于净化无菌实验,如简单解剖台、不锈钢操作台等);
2结构分为:钢木结构(由钢支撑架、箱体、台面、试剂架、连接件和辅助部件组成);铝材结构(由铝支撑架、箱体、台面、试剂架、连接件和辅助部件组成);全钢结构(箱体、钢支架、桌面、试剂架、连接件和辅件)。
3根据用途可分为:中心实验台,侧台试验台,洗涤试验台,试剂架,实验室柜,实验台。
2.实验柜的分类:
按材质可分为铝木柜和钢制柜。
3.台面的分类:
在整个实验室基本设备销售中,该表占总报价的1/3,该表的作用显而易见。
1根据试验台的功能,可分为:
化学试验台:抗强酸,强碱,耐高温;耐98%浓硫酸;如固体核心理化板。
物理实验台:抗静电、耐温、防滑、稳定;28%耐硫酸,表面材料为防火板。生物实验台:防水,细菌密度强,表面材料为不锈钢板。
根据表的材料可分为化学版、环氧树脂版、大理石版和陶瓷版。
改性板(威盛亚)不能直接与火焰接触,对65%硝酸、铬酸、氢氟酸、98%硫酸、环氧树脂为高分子材料、耐高温(380℃)、具有优异的化学腐蚀性能、可修复、大理石一般用于高温平台、屋顶平台等有轻微缺陷,但在运输过程中易损坏。在中国,陶瓷价格更贵,使用也更少。其耐高温、耐腐蚀性能优良。
B.仪器台部分
承重,稳定,抗干扰,电气控制要求高,配气严格,安全可靠,方便,易于管理;承重:500Kg以上。主要用于仪器分析实验室,如光谱学,色谱和原子分析实验室。
实验柜部分是服务和储存的前两部分,重要的功能部分涉及安全和环保问题。它分为铝木和钢。试剂、药品、挥发性药品、剧毒药品、气瓶的储存功能基本分为以下几类:
1.一般性能药品柜;
2.易挥发的药品储藏柜;
3.气瓶柜;
4.档案柜(信息柜);
5.更衣柜;
6.标本柜;
7.器皿柜;
C.仪器设备部分:
1.通风橱; 2.生物安全柜; 3.超洁净工作台; 4.药品安全储藏柜; 7.解剖表; 8.接送台;
d.有害气体输出部分。这将在以下章节中详细解释,此处不再重复。
四.供排水设计系统
供应及排水设计系统主要为实验室前建筑设计服务。必须在整修开始前完成实验柜计划,并提供供水排水的位置图。
五.电控系统
实验室供电系统也是实验室最基本的工作条件之一。电源插座是:10A,16A。电源插座应远离水槽和气、氢喷嘴口,不得影响试验台的排放和操作位置。钢丝盒应采用钢丝槽(主要用于试剂架、侧台和中央平台的表面)。导线的直径应充分考虑试验的当前需要和扩展。测试台柜方案的确定必须在装修开始前完成,并发布潜在图。
六.特殊气体配送系统
实验室气体主要包括不燃气体(氮气,二氧化碳),惰性气体(氩气,氦气等),可燃气体(氢气,一氧化碳);剧毒气体(氟气,氯气);燃烧气体(氧气)成分。除不燃气体和惰性气体外,其他气体不得进入实验室。它可以通过燃气管连接到每个实验室。通常,气相室配备有氦气(He)和氮气(N 2)。 GC / MS
它配有氮气、氢气和氧气。氢气管道上的连接管件应在连接后焊接,严禁泄漏。所有管道安装后必须进行气密性试验,使用前必须脱脂。由于管道小,间距小,可根据现场情况调整安装工艺,保证间距不小于45mm。气瓶充装时,可燃气体、爆炸性气体和惰性气体在同一个柜内,两种可燃气体不在同一个柜内。
七.有害气体输出系统
在实验室中消除许多化学污染源,特别是有害气体对人体健康的危害是十分重要的。但同时经常大量消耗能量,因此对实验室通风控制系统的要求越来越高。实验室的最新概念是将整个实验室作为烟雾排气柜,如何有效控制各种类型的进排气。必须取得安全和经济的结果。实验室中常用的排气设备主要有:通风柜、原子吸收面罩、通用排气面罩、吸顶式排气面罩、台上排气面罩等。其中以通风柜最为常见。


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