Методы и методики количественного анализа. Практическое пособие

1.6.3. Требования электробезопасности в испытательной

лаборатории

Насыщенность современных лабораторий электрооборудованием чрезвычайно высока. Прежде всего, следует отметить используемые, в качестве основных источников тепла, различные электронагревательные приборы мощностью от нескольких ватт до десятков киловатт, в том числе, электроплитки, сушильные шкафы и термостаты, электропечи, приборы для выпаривания, перегонки и высушивания с электроподогревом и т. д. Разнообразны применяемые в лабораториях электродвигатели как малой мощности, например для лабораторных мешалок, так и мощные – для механических вакуумных насосов (до 1,1 кВт), центрифуг (до 2,0 кВт) и ультрацентрифуг (до 7,5 кВт), компрессоров. Во многих лабораториях широко используются источники электрического тока, в том числе, гальванические элементы и батареи, аккумуляторы, преобразователи тока, блоки питания. Потребляют электроэнергию также различные источники света, многочисленные приборы для оптического, спектрального, рентгеноструктурного, хроматографического и других видов анализа, приборы и машины для механических испытаний.

Нарушение правил электробезопасности при использовании технологического оборудования и электроустановок, непосредственное соприкосновение с токоведущими частями установок, находящихся под напряжением, создает опасность поражения электрическим током. Недооценка опасности приводит к пренебрежительному отношению к правилам техники безопасности, а нередко и к преднамеренному их нарушению. Это недопустимо, так как химические лаборатории по степени опасности поражения людей электрическим током относятся к помещениям с повышенной опасностью, а нередко – к особо опасным помещениям. Особая опасность обусловлена возможностью воздействия на электрооборудование химически активной среды.

В химически опасных условиях эксплуатации находится аппаратура, работающая внутри вытяжных шкафов: сушильные шкафы, электроплитки, лабораторные автотрансформаторы, электромоторы. В ходе реакций или через неплотности в укупорке в объем вытяжного шкафа могут выделяться чрезвычайно вредные для электрооборудования кислые газы и пары – оксиды азота, галогеноводороды, оксид серы, а из хромовой смеси – летучий оксид хрома. К быстрому выходу из строя электрических приборов приводят брызги электролитов, органических растворителей, агрессивных жидкостей, а также, водяные пары, в больших количествах образующиеся, например, при использовании кипящих водяных бань.

Опасность поражения людей электрическим током при работе в вытяжных шкафах повышается в связи с возможностью одновременного прикосновения к металлическим корпусам электрооборудования и заземленным водопроводным и газовым коммуникациям.

Доля электротравм в числе прочих причин, вызвавших временную потерю трудоспособности, в разных лабораториях различна, в среднем они занимают третье место после химических ожогов и порезов стеклом. Нельзя не считаться также с высокой вероятностью смертельного исхода при действии электрического тока на организм человека.

Необходимый уровень электробезопасности может быть достигнут только при проведении комплекса взаимосвязанных мероприятий, направленных не только на совершенствование защитных средств и повышение надежности электрооборудования, но также на обучение работников правилам безопасной работы с электрическими приборами и повышение квалификации обслуживающего персонала.

Поражение людей электрическим током происходит при совпадении следующих обстоятельств:

– отсутствие или нарушение заземления прибора;

– появление на корпусе прибора электрического напряжения вследствие замыкания на корпус или пробоя на корпус;

– одновременное прикосновение к корпусу поврежденного прибора или к токоведущим частям с нарушенной изоляцией и к заземленному оборудованию (другой электроприбор с исправным заземлением, водопроводные или газовые трубы, отопительные батареи) либо ситуация, когда человек прикасается к поврежденному прибору, стоя на влажном полу.

Основными мерами предотвращения поражений электрическим током в лабораториях являются защита от прикосновения к находящимся под напряжением частям электрооборудования и применение защитного заземления. Прочие меры защиты – защитное отключение, применение малых напряжений – имеют ограниченное применение. Поскольку в условиях лабораторий опасно воздействие на человека любого ощутимого тока, защите от случайного прикосновения подлежат все токоведущие части, независимо от напряжения.

Для защиты от поражения электрическим током при работе с электрооборудованием, находящимся под напряжением, необходимо использовать общие и индивидуальные электрозащитные средства. К общим средствам защиты относятся: защитные ограждения; заземление, зануление и отключение корпусов электрооборудования, которые могут оказаться под напряжением; применение малого безопасного напряжения 12—36 В; предупредительные плакаты, вывешиваемые у опасных мест; автоматические воздушные выключатели.

Ограждению подлежат все токоведущие неизолированные части электрических устройств (провода, шины, контакты рубильников и предохранителей и т. п.).

Защитное заземление применяют для того, чтобы, в случае возникновения напряжения на корпусе электроустановки с защитным заземлением большая часть электрического тока прошла бы по параллельной цепи, а не через тело человека. Ток, проходящий через тело человека, не представит большой опасности, так как сопротивление тела человека значительно больше (1000 Ом), чем сопротивление заземления (4 Ом). Обычно применяют искусственные заземлители: специально забиваемые в землю металлические стержни, трубы диаметром 25—50 мм и длиной 2—3 м, металлические полосы размером 40x4 мм, горизонтально прокладываемые в земле. В качестве заземляющих проводников целесообразно использовать металлические конструкции зданий, металлические трубопроводы водопровода, имеющие соединение с землей. Широкое использование естественных заземлителей сокращает расходы и продолжительность работ по устройству заземлений. Заземлитель окрашивают в черный цвет. В электроустановках напряжением до 1000 В сопротивление заземляющего устройства должно быть не более 4 Ом.

Зануление предназначено для снижения напряжения или полного отключения электроустановок, металлические корпуса которых оказались под напряжением. Этот вид защиты представляет собой соединение металлических частей установки, не находящихся под напряжением, с заземленным в трансформаторном пункте нулевым проводом. В случае появления напряжения на корпусе установки происходит короткое замыкание в сети и сгорают предохранители, что приводит к отключению напряжения от электроустановки.

Использование земли в качестве рабочего или нулевого провода запрещается. Открыто проложенные заземляющие проводники должны иметь отличительную окраску в соответствии с нормативными требованиями.

Инструментальная проверка состояния защитного заземления (зануления) оборудования и его частей проводится после монтажа или ремонта, а также в процессе эксплуатации не реже одного раза в год.

Защитное автоматическое отключение служит средством защиты от электротравматизма при однофазном замыкании на землю. Оно обычно применяется в случаях, когда электробезопасность не может быть обеспечена путем устройства заземления, в условиях подвижного характера работ. Защитное отключение осуществляется с помощью аппарата, встроенного в распределительное или пусковое устройство.

К общим средствам защиты также относят предупредительные плакаты, которые в зависимости от назначения подразделяются на предостерегающие, запрещающие и напоминающие.

Индивидуальные защитные средства подразделяются на основные и дополнительные. Основными защитными изолирующими средствами в установках до 1000 В являются штанги изолирующие, клещи изолирующие и электроизмерительные указатели напряжения, диэлектрические перчатки, слесарно-монтажный инструмент с изолирующими рукоятками. Изоляция перечисленных средств длительно выдерживает рабочее напряжение электроустановок, и они позволяют прикасаться к токоведущим частям, находящимся под напряжением. Дополнительными изолирующими защитными средствами называются средства, которые сами по себе не могут при данном напряжении обеспечить защиту от поражения током. Они дополняют основные средства защиты, а также могут служить для защиты от напряжения прикосновения и шагового напряжения. Дополнительными защитными средствами в установках до 1000 В служат диэлектрические галоши, диэлектрические коврики, изолирующие подставки.

Электрозащитными средствами следует пользоваться только по их прямому назначению и в электроустановках напряжением не выше того, на которое они рассчитаны. Перед употреблением средства защиты персонал обязан проверить его исправность, отсутствие внешних повреждений, очистить и обтереть от пыли, проверить по штампу срок годности. У диэлектрических перчаток перед употреблением следует проверить отсутствие проколов путем скручивания их в сторону пальцев. Запрещается пользоваться средствами защиты, срок годности которых истек.

Все находящиеся в эксплуатации электрозащитные средства и приспособления должны быть пронумерованы, за исключением ковриков, подставок, плакатов и знаков безопасности, нумерация которых необязательна. Пользоваться неисправными или не прошедшими проверки средствами защиты запрещается. На выдержавших испытания средствах защиты должен быть нанесен штамп. Непригодные или не выдержавшие испытания средства защиты должны быть изъяты из эксплуатации.

Исправность изоляции является основным условием, обеспечивающим безопасность эксплуатации, надежность электроснабжения и экономичность работы электротехнических установок. Большое влияние на срок службы изоляции оказывают также различные механические повреждения, возникающие, например, при недостаточных радиусах изгибов проводов и кабелей, чрезмерных растягивающих усилиях при прокладке и монтаже проводов кабелей, вибрации и т. д. В особо тяжелых условиях находится изоляция химических лабораторий. В жарких помещениях чрезмерная сухость неблагоприятно сказывается на поведении электротехнических материалов и вызывает деформацию деталей, изготовленных из органических материалов.

В сырых помещениях уже при относительной влажности 40% начинается конденсация воды на поверхности изоляционного материала и постепенное увлажнение изоляции в результате проникновения влаги через не плотности лаковых покровов и т. п. Эти процессы протекают особенно интенсивно при влажности 80% и выше.

Особенно губительно сказывается на состоянии изоляции воздействие химических уносов в наружных установках и агрессивной (химически активной) среды внутренних установок. Окружающая среда может, кроме кислорода, содержать еще и другие агрессивные газовые компоненты, вступающие в химическую реакцию с изоляционным материалом. Они образуют с влагой кислоту или щелочь, которые корродируют металл. Кроме того, эти компоненты могут ускорить другие реакции. Так, S02 с водой образует серную кислоту, озон окисляет азот воздуха, сама окись азота – агрессивное вещество, образующее с водой азотную кислоту. При нормальных условиях концентрация подобных агрессивных веществ в воздухе мала, и роль их незначительна, но в химических лабораториях концентрация их может возрасти до опасных пределов. Обычные изоляционные материалы (за исключением фарфора и стекла) не могут противостоять таким агрессивным воздействиям и быстро приходят в негодность.

Ухудшение состояния или нарушение целостности изоляции способствует образованию между человеком и токоведущими частями нежелательных электрических цепей, приводящих к поражению электрическим током. Таким образом, технически правильная эксплуатация, предотвращающая или снижающая вредные воздействия на изоляцию, служат обязательными условиями безопасной и надежной работы электрооборудования. Срок службы изоляции не является какой-либо заданной величиной, он в значительной степени зависит от правильности принятых проектных решений и эксплуатационного надзора.

Поэтому в системе мероприятий по предупреждению электротравматизма основное внимание должно уделяться контролю изоляции и профилактике ее повреждений.

В особо тяжелых условиях эксплуатации находится изоляция электроаппаратуры, постоянно работающей в вытяжном шкафу. В химических лабораториях нередко используют бытовое электрооборудование: электроплитки, электромоторы и т. п. Их изоляция не рассчитана на воздействие агрессивных химических веществ, поэтому на сетевые шнуры с полихлорвиниловой изоляцией или хлопчатобумажной оплеткой необходимо по всей длине надевать резиновый шланг.

Если в результате неосторожности или аварии находящееся под током электрооборудование оказалось облитым водой, а тем более, раствором электролита или органической жидкостью, прибор необходимо немедленно отключить. Вновь приступать к его эксплуатации можно только после тщательной очистки, высушивания и проверки надежности изоляции, то есть практически не ранее чем на следующий день.

Повреждения изоляции у вилки возникают также, вследствие значительных механических нагрузок при выдергивании вилки за шнур, что может привести к обрыву жил. Возникающая в результате обрыва электрическая дуга приводит к перегоранию изоляции, нередко в этом заключается причина болезненных ожогов кистей рук.

Опасность повреждения изоляции в месте ввода сетевого шнура в корпус прибора связана с возможностью контакта оголенного провода с электропроводящим корпусом и как следствие – с появлением напряжения на корпусе. От чрезмерного изгиба в месте ввода в корпус прибора и в вилку сетевой шнур должен быть защищен упругой изолирующей втулкой. Если втулка отсутствует, допускается заменить ее отрезком резинового шланга.

При работе с электрическими приборами нужно помнить следующее:

– включать прибор можно только в ту сеть, вольтаж которой соответствует вольтажу прибора;

– не обливать приборы кислотами или растворами солей, щелочей;

– ставить электронагревательные приборы только на теплоизоляционный слой (асбест, шамот и др.);

– включать электрические печи можно, только когда ручка реостата находится в нулевом положении. Ручку реостата нужно передвигать не сразу после включения в сеть, а через некоторое время, когда печь немного обогреется, причем увеличивать накал нужно также постепенно;

– ремонт с электрооборудования и электрических аппаратов должен производить только специально обученный персонал. Работу с электрооборудованием и электрическими аппаратами, находящимися под напряжением, следует выполнять с применением электрозащитных средств (диэлектрических резиновых перчаток, галош, ковров, изолирующих подставок, штанг, инструмента с изолирующими рукоятками).

– напряжение питания электрооборудования (электропечей, сушильных шкафов, термостатов, фотоэлектрических установок и др.) и электрических приборов и аппаратов (дистилляторов и др.) должно находиться в пределах установленных норм. При перерыве в работе или перерыве подачи напряжения электрооборудование должно быть отключено;

– металлические корпуса электрооборудования, электрических аппаратов и приборов должны быть заземлены (занулены) и не должны иметь не огражденных токоведущих частей.

При работе с электрооборудованием работникам лаборатории запрещается:

– класть на электрические щитки, пульты управления, электрические машины и пускатели какие-либо предметы;

– сушить полотенца, обтирочные концы и другие вещи на муфельных печах, сушильных шкафах и других электронагревательных приборах;

– вскрывать защитные кожуха аппаратуры и проникать за ограждения распределительных устройств.

При обнаружении повреждения электроприборов и электропроводки необходимо немедленно прекратить работу, отключить напряжение и доложить о случившемся руководителю лаборатории.

Категорически запрещается прикасаться к корпусу поврежденного прибора или токоведущим частям с нарушенной изоляцией и одновременно к заземленному оборудованию (другой прибор с исправным заземлением, водопроводные трубы, отопительные батареи), либо прикасаться к поврежденному прибору, стоя на влажном полу.

При поражении электрическим током необходимо как можно быстрее освободить пострадавшего от действия электрического тока, отключив электроприбор, которого касается пострадавший. Отключение производится с помощью выключателя или рубильника.

При невозможности быстрого отключения электроприбора необходимо освободить пострадавшего от токоведущих частей деревянным или другим не проводящим ток предметом источник поражения.

1.6.4. Пожарная безопасность в испытательной лаборатории

Пожары при нагревании, прокаливании, высушивании и других работах, проводимых при высокой температуре, могут произойти:

– от неисправности нагревательных приборов (газовых горелок, электроприборов и т.п.);

– от неисправности газопроводов и электрических проводов;

– при несоблюдении мер предосторожности.

Нередко при работе с газом происходит проскок пламени. Если его не заметить вовремя, может загореться подводящая газ резиновая трубка и горящий газ вырвется наружу, а это может привести к возгоранию дерева, бумаги и прочих горючих материалов, находящихся около горелки.

При проведении нагревания под нагревательный прибор обязательно нужно класть толстый лист асбеста и вести нагревание на лабораторном столе. Иногда рекомендуется подкладывать под нагревательный прибор лист железа или применять тепловую изоляцию из негорючего материала с низкой теплопроводностью.

Особой осторожности требует нагревание веществ, пары которых могут воспламеняться. Внимательно нужно относиться к масляным баням, при их перегреве возможно самовоспламенение масла, что может служить причиной пожара.

Очень часто пожары в химических лабораториях возникают в результате работы с огнеопасными веществами. К ним относится большое число органических растворителей и взрывчатые вещества. Пары таких органических растворителей, как диэтиловый эфир, ацетон, бензол, бензин и другие, могут легко загореться, если при работе с этими веществами пользоваться горелками всех видов и электроплитками. Поэтому все операции, связанные с нагреванием, следует проводить на предварительно нагретой водяной бане с потушенной горелкой.

При работе с легкогорючими веществами нужно всегда иметь под рукой листовой асбест, песок, войлок и т. п.

Огнеопасные вещества требуют осторожности не только при работе с ними, но и при хранении их на складах. По обращению с взрывчатыми и огнеопасными веществами имеются специальные инструкции, которых следует точно придерживаться.

Если бутыль или другой сосуд с огнеопасным веществом разобьется, то прежде чем собирать осколки разлитую жидкость следует засыпать песком. После этого осторожно собирают осколки стекла и сгребают песок, пропитанный пролитой жидкостью, на деревянную лопатку или фанеру. Применять железную лопату нельзя, так как при этом возможно образование искры от трения по каменному, цементному или плиточному полу. Ввиду того что около жидкости всегда будет взрывоопасная концентрация паров, искра может вызвать их воспламенение. При сгребании веником или щеткой стеклянных осколков с каменного пола может также возникнуть статический электрический заряд с образованием искры, что неизбежно приведет к взрыву и воспламенению огнеопасной жидкости, разлитой на полу.

Способ тушения пожара зависит как от причины, обусловившей его возникновение, так и от характера горящего объекта. Если в лаборатории возник пожар и есть угроза его распространения, то, пользуясь имеющимися под руками средствами тушения, одновременно нужно вызвать и пожарную охрану.

Если загорелись деревянные предметы пожар можно тушить водой, песком и с помощью огнетушителя. Если горит нерастворимое в воде вещество (например, бензин, скипидар и др.), то нельзя применять для тушения воду, потому что пожар не только не будет ликвидирован, но даже может усилиться. Многие огнеопасные органические вещества легче воды и при coприкосновении с ней образуют горящую пленку. Чем больше будет воды, тем больше по площади будет горящая пленка и тем опаснее пожар.

Нерастворимые в воде органические вещества следует тушить песком или же накрыванием асбестом или кошмой. Нужно именно накрывать очаг пожара, а не набрасывать, чтобы горящие брызги не разлетались в стороны.

Если горящее вещество растворимо в воде (например, спирт или ацетон), то его можно гасить водой. Во всех случаях весьма пригодным средством тушения является четыреххлористый углерод. При соприкосновении с огнем он образует тяжелые пары, обволакивающие горящее место, доступ воздуха уменьшается и горение прекращается.

При тушении водой горящих стен, столов струю воды следует направлять на низ пламени. Если в лаборатории нет пожарного крана, нужно быстро надеть на водопроводный кран резиновую трубку и тушить, как сказано выше.

Когда горит лабораторный стол, одновременно с тушением огня нужно быстро удалить близко стоящие огнеопасные вещества (главным образом, органические растворители) в безопасное место. Никогда не следует иметь около себя и в рабочем лабораторном столе большие запасы огнеопасных веществ, а также хранить их под столами или в рабочем помещении.

Самым необходимым противопожарным средством в лаборатории являются огнетушители, их существует несколько типов и в зависимости от характера работ в лаборатории следует иметь огнетушители соответствующей системы.

Работнику лаборатории необходимо ознакомиться с инструкцией по обращению с огнетушителем. Огнетушитель должен висеть в лаборатории так, чтобы его всегда можно было легко снять, и чтобы доступ к нему не был загорожен.

Хорошим средством тушения пожаров, особенно мелких, является песок. В лаборатории он должен быть всегда наготове в определенных местах. Засорять этот песок чем-либо не допускается. Песок следует время от времени перемешивать, чтобы он не слеживался. Песок должен быть сухим и сыпучим.

Самое главное при пожарах в лаборатории – это не давать пламени приближаться к местам, где хранятся легко воспламеняющиеся вещества.

На случай пожара в лаборатории, в определенных местах, известных каждому работающему, всегда должны быть:

– огнетушитель;

– ведро или ящик с чистым мелким песком;

– войлок, шерстяное одеяло или листовой асбест;

– четыреххлористый углерод;

– пожарный рукав.

О пожарах в лаборатории надо помнить следующее:

– при возникновении пожара в лаборатории все огнеопасные и взрывчатые вещества должны быть убраны в безопасное место, которое следует особо предохранять от пламени;

– все имеющиеся под рукой средства тушения надо немедленно использовать и одновременно вызвать пожарную охрану;

– надо помнить, что горящие не растворимые в воде вещества, особенно жидкости (бензол, бензин и т.п.), тушить водой нельзя;

– с инструкцией по обращению с огнетушителями должны быть знакомы все сотрудники, работающие в лаборатории;

– песок, заготовленный для противопожарных целей, всегда должен быть сухим, чистым и сыпучим;

– нельзя хранить около себя большие количества огнеопасных жидкостей;

– электрическая проводка всегда должна содержаться в исправном состоянии.

2. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТОВ И МЕТОДОВ ИСПЫТАНИЯ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ

2.1. Объекты испытаний

2.1.1. Состав и пищевая ценность продуктов питания

Пищевые продукты представляют собой сложные многокомпонентные системы, состоящие из сотен химических соединений. Эти соединения можно условно разделить на следующие 3 группы:

1. Соединения, имеющие алиментарное значение. Это необходимые организму нутриенты: белки, жиры, углеводы, витамины, минеральные вещества.

2. Вещества, участвующие в формировании вкуса, аромата, цвета, предшественники и продукты распада основных нутриентов, другие биологически активные вещества. Они носят условно не алиментарный характер. К этой группе относят также природные соединения, обладающие антиалиментарными (препятствуют обмену нутриентов, например, антивитамины) и токсическими свойствами (фазин в фасоли, соланин в картофеле).

3. Чужеродные, потенциально опасные соединения антропогенного или природного происхождения. Согласно принятой терминологии, их называют контаминантами, ксенобиотиками, чужеродными химическими веществами. Эти соединения могут быть неорганической и органической природы, в том числе микробиологического происхождения.

Важнейшим параметром пищевых продуктов является их качество, под которым понимают совокупность свойств продукта, обеспечивающих потребности организма человека в пищевых веществах, органолептические характеристики продукта, безопасность продукта для здоровья потребителя, надежность в отношении стабильности состава и сохранения потребительских свойств.