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고온 및 저온 물질 작업

Overview

출처: 로버트 M. 리우 & 수리타 자리무네, 펜실베이니아 주립 대학, 유니버시티 파크, 펜실베이니아

높은 온도와 낮은 극한의 온도로 작업하는 것은 많은 실험실 운영의 필수적인 부분입니다. 많은 사람들에게 실험실을 언급하면 즉시 분젠 버너의 정신적 그림을 불러 일으킵니다. Bunsen 버너와 핫 플레이트는 연구 실험실 및 산업에서 크고 작은 작업에서 광범위하게 사용되므로 모든 사용자가 안전한 취급 절차를 인식할 필요가 있습니다. 핫 플레이트와 분젠 버너는 고온 열원이며, 저온은 액체 질소와 같은 드라이 아이스와 극저온 액체를 사용하여 얻을 수 있습니다. 드라이 아이스와 액체 질소 는 신중하게 처리하지 않으면 사용자에게 상당한 위험을 초래할 수 있습니다.

Principles

분젠 버너는 화재 위험을 일으키는 경향이 있다. 다목적 난방, 살균 및 연소에 사용할 수 있는 개방형 가스 불꽃을 생성합니다.

핫 플레이트는 일반적으로 화학 반응을 수행하기 위해 실험실에서 사용되며 일반적으로 다양한 샘플을 가열하는 데 사용됩니다. 핫 플레이트는 평평한 표면으로 구성되며 열은 전기에 의해 생성됩니다. 분젠 버너와 는 달리, 그들은 화염이 없으며, 더 높은 온도는 분젠 버너에 비해 더 정확한 제어로 달성 될 수있다.

드라이 아이스는 이산화탄소의 고체 형태입니다. 그것은 주로 냉각제로 사용됩니다. 드라이 아이스는 -78 °C의 낮은 온도를 제공 할 수 있으며, 따라서 이름, 어떤 물 잔류물을 남기지 않기 때문에, 일반 얼음보다 사용하기 쉽습니다. 그러나, 장기간 노출은 피부에 동상과 심한 손상으로 이어질 수 있습니다.

액체 질소는 액체 형태로 질소입니다. 극저온 유체(비등점, -195.79°C)입니다. 그것은 주로 냉매로 실험실에서 사용됩니다. 액체 질소의 매우 낮은 온도 때문에, 그것은 상당한 건강 위험을 일으킬 수 있습니다. 그것은 신속하게 접촉에 살아있는 조직을 동결.

위의 모든 도구와 기술은 대부분의 실험실에서 중요하고 표준으로 간주됩니다. 위험을 방지하기 위해 안전한취급(예:열 보호 및 극저온 장갑 사용)에 대한 표준 절차가 존재합니다. 열 장갑은 최대 650 °C의 온도에서 효과적인 절연을 제공합니다. 극저온 장갑은 다층 단열재를 포함하고 있으며 극저온 유체로 작업할 때 발생하는 위험으로부터 손과 팔을 보호하도록 설계되었습니다.

이 문서에서는 Bunsen 버너, 핫 플레이트, 드라이 아이스 및 액체 질소와 함께 작업하는 세부 사항에 대해 설명합니다.

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Procedure

1. 번센 버너

  1. 안전한 취급 절차
    1. Bunsen 버너는 항상 오버헤드 선반, 장비 또는 조명 기구에서 12인치 이상 떨어져 있어야 합니다.
    2. 종이 나 화학 물질과 같은 모든 가연성 물질은 버너에 인접한 지역에 보관해서는 안됩니다.
    3. 사용자는 소화기의 위치를 알아야 합니다.
    4. 적절한 옷이 필요합니다. 사용자는 실험실 코트, 안전 안경 및 장갑을 착용해야합니다. 긴 머리 나 보석은 다시 묶여있어야합니다. 화염으로 작업하는 동안 착용된 모든 주얼리를 제거하는 것이 좋습니다.
    5. 버너에 불을 붙이기 전에 가스 소스에 연결된 호스는 누출 이나 구멍에 대 한 확인 해야 합니다.
    6. 인근 지역에서 일하는 사람은 버너가 사용중이라는 알림을 받아야 합니다. 사용자에게 버너 작업에 대해 경고하는 적절한 사이니지를 사용해야 합니다.
    7. 확장된 노즐이 있는 라이터를 사용하여 버너를 비추어야 합니다.
    8. 화염은 결코 방치해서는 안 됩니다. 가스는 사용 후 즉시 꺼져야 합니다.
    9. 버너는 사용 후 필요한 경우 취급 또는 청소 전에 식힐 수 있어야 합니다.
    10. 화재 또는 비상 사태의 경우 911에 즉시 전화를 걸어야 합니다.

2. 핫 플레이트

  1. 핫 플레이트의 특징
    1. 대부분의 핫 플레이트에는 내장 된 자기 교반기를 가지고 있으며 가열되는 동안 지속적으로 교반해야하는 실험을 실행하는 데 사용됩니다.
    2. 대부분의 핫 플레이트의 표면은 알루미늄 또는 세라믹으로 만들어집니다. 핫 플레이트는 온도 요구 사항 및 가열되는 재료와 표면의 호환성에 따라 선택해야합니다.
    3. 대부분의 핫 플레이트에는 원하는 온도를 유지하기 위한 디지털 판독 또는 열전대 입력이 있습니다.
  1. 안전한 취급 절차
    1. 사용자는 핫 플레이트의 사용에 대해 잘 알고 있어야합니다. 사용 가능한 경우 핫 플레이트 온-오프 스위치, 온도 컨트롤러, 교반기 컨트롤러 및 열전대의 다양한 부분의 기능을 알고 있어야 합니다. 교반이 필요한 경우 적절한 온도 욕조(예 :실리콘 오일)와 저어 바가 필요합니다. 선택한 목욕 유체가 실험이 수행되는 온도와 호환되는지 확인하십시오.
    2. 적절한 실험실 복장은 필수입니다. 사용자는 실험실 코트, 안전 안경 및 장갑을 착용해야합니다. 뜨거운 샘플을 처리할 때 는 열 보호 장갑을 착용해야 합니다.
    3. 사용자는 소화기의 위치를 알아야 합니다. 액체 질소 또는 물은 뜨거운 접시에 가열되는 오일 목욕에서 화재를 소화하는 데 사용되어서는 안된다. 물은 기름에 흠잡하지 않으므로 연소 오일에서 파생 된 모든 불꽃을 소화하는 데 효과가 없습니다. 뜨거운 기름에 액체 질소를 붓면 질소가 빠르게 증발하여 오일이 튀게 됩니다.
    4. 가열에 사용되는 유리 제품은 borosilicate와 같은 내열성이어야하며 사용하기 전에 손상이나 균열을 검사해야합니다.
    5. 사용자는 가열되는 화학 물질의 물리적 및 화학적 특성을 잘 알고 있어야합니다. 필요한 경우, 환기 연기 후드 내에서 응축기 또는 작업을 고용해야합니다.
    6. 가열되는 모든 물체의 크기는 핫 플레이트보다 작아야 합니다.
    7. 모든 인화성 또는 가연성 화학 물질 이나 재료는 뜨거운 접시에서 멀리 유지 해야 합니다.
    8. 특히 휘발성 또는 잠재적으로 독성 물질을 가열 할 때 연기 후드 내부에 핫 플레이트를 사용하는 것이 좋습니다.
    9. 핫 플레이트는 에테르와 같이 매우 낮은 비등점이있는 가열 용매 또는 재료에 사용되어서는 안됩니다. 이러한 물질은 화재의 상당한 위험을 제기. 수조는 이러한 재료에 사용해야합니다.
    10. 화학 물질이나 용매가있는 열린 비커 또는 플라스크는 핫 플레이트에서 가열해서는 안됩니다. 응축기는 가열에 화학 물질의 승화를 방지하기 위해 사용되어야한다.
    11. 시스템이 이미 뜨거울 때 용매를 추가해야 하는 경우 간단한 깔때기 대신 드롭 깔때기를 사용해야 합니다. 용매를 직접 첨가하면 플래시 화재가 발생할 수 있습니다.
    12. 금속 호일 또는 금속 용기는 핫 플레이트에 놓어서는 안됩니다. 이로 인해 상단이 손상될 수 있으며 사용자가 더 쉽게 화상을 입을 수 있습니다.
    13. 핫 플레이트는 방치해서는 안됩니다. 사용 후, 가열이 꺼지면 접시가 완전히 식을 때까지 뜨겁게 표시해야합니다.

    3. 드라이 아이스

    1. 안전한 취급 절차
      1. 드라이 아이스는 매우 춥습니다 (-78.5 °C). 보호 장갑은 그것을 처리 할 때마다 착용해야합니다. 짧은 터치는 무해할 수 있지만 장기간 접촉하면 피부 세포가 얼어 져 피부에 화상을 입을 수 있습니다.
      2. 드라이 아이스는 승화를 최소화하기 위해 -80°C 냉동고에 폴리스티렌 용기에 보관해야 합니다.
      3. 이산화탄소 가스에 승화하면 극한의 경우 용기가 팽창하거나 폭발할 수 있기 때문에 완전히 밀폐된 용기는 드라이 아이스를 저장하는 데 사용해서는 안 됩니다.
      4. 저장 영역은 제대로 환기되어야 합니다. 승화 된 이산화탄소 가스(고농도에서 독성)는 낮은 지역으로 가라앉고 산소가 공급되는 공기를 대체할 수 있습니다. 이 시간의 연장 된 기간이 높은 CO2 농도의 지역에서 지출 하는 경우 질식을 일으킬 수 있습니다.
      5. 사용 후, 드라이 아이스는 싱크대나 쓰레기통에 버려서는 안됩니다. 연기 후드 내부에서 증발하거나 냉동실에 보관할 수 있습니다.
      6. 드라이 아이스는 일반적인 저장 쿨러1에서24 시간 (블록이 더 오래 지속되는) 약 5-10 파운드에서 승화합니다. 따라서 필요한 시간에 가능한 한 가까운 드라이 아이스를 구입할 계획입니다.
      7. 드라이 아이스 가태의 경우, 지역은 즉시 적어도 10 분 동안 차가운 물에서 씻어해야합니다. 첫 번째 응답자는 멸균 드레싱으로 지역을 은폐하거나 치료를 위해 사람을 참조 할 수있는 사람에게 연락해야합니다.

    4. 액체 질소

    1. 주요 위험
      1. 액체 질소는 -195.79 °C의 비등점을 가지며, 접촉하면 피부에 화상을 입을 수 있으며 눈 노출은 짧은 노출에서도 영구적 인 눈 손상으로 이어질 수 있습니다.
      2. 질식은 산소 결핍의 상태입니다. 액체 질소는 부피에서 695 배 확장 될 수 있으며, 기화시 주변 공기에서 극단적 인 산소 결핍을 일으킬 수 있으며 극단적 인 상황에서 질식, 무의식 및 사망으로 이어질 수 있습니다.
      3. 액체 질소를 전송하는 동안, 극저온 봉쇄 시스템을 둘러싼 공기 중의 산소는 용해되고 산소가 풍부한 환경을 만들 수 있습니다. 다른 용기로 분해에서 액체 질소를 전달하는 동안 산소의 액화로 인해 주변 공기에 액체 질소의 노출을 줄이기 위해주의를 기울여야합니다. 질소의 비등점은 산소보다 낮고, 산소의 증발 속도가 빨라지고 N2에서액체 O2의 농도가 후속적으로 증가한다. 화상을 유발하는 것 외에도 (다른 저온기와 마찬가지로), 액체 O2는 인화성이며 그에 따라 처리해야합니다. 극저온 냉각이 필요한 장비는 화재 및 폭발 발생을 줄이기 위해 가연성 물질이 없어야 합니다. 차가운 트랩에 응축된 산소는 트랩의 유기 물질과 결합하여 폭발성 혼합물2를만들 수 있다.
    2. 안전한 취급 절차
      1. 액체 질소의 사용은 통풍이 잘되는 지역에서 이루어져야 합니다.
      2. 디워즈라고 불리는 특수 진공 밀봉 용기는 저온저온을 견딜 수 있으며 저장 및 운송에 사용해야 합니다. 극저온은 단단히 밀봉된 용기에 보관해서는 안 됩니다.
      3. 액체 질소는 장시간 발견 된 용기에 보관해서는 안됩니다.
      4. 스토리지 실린더 또는 드와르 플라스크가 80% 이상 가득 차서는 안 됩니다.
      5. 액체 질소 용기는 맨손으로 만져서는 안됩니다. 극심한 추위는 피부가 용기 벽에 달라붙게 만들 수 있습니다.
      6. 액체 질소를 취급하는 동안 적절한 의류는 필수입니다. 실험실 코트, 안전 안경, 가까운 신발, 열 장갑을 착용해야합니다. 큰 용기에서 액체 질소를 쏟아 붓을 때, 액체가 큰 용기에 부어 특히 많이 튀는 경향이 있기 때문에 얼굴 마스크 / 헬멧도 착용해야합니다.
      7. 위험 또는 응급 상황의 경우, 영향을받는 사람은 매우 잘 통풍 지역으로 이동해야하며 의사가 호출해야합니다.

극단적 인 온도 기술의 응용 프로그램은 과학 연구 및 산업 공정에서 필수적인 부분입니다. 따라서 적절한 안전 훈련은 부상을 피하기위한 전제 조건입니다.

화학 반응이나 증류에는 고온이 종종 필요합니다. 개방형 화염은 실험실 및 의료 장비의 살균 및 수정에 자주 사용됩니다.

반면에, 매우 낮은 온도는 종종 매우 외동적인 반응을 제어하고 핵 자기 공명 분광기 또는 슐렌크 라인과 같은 계측기의 냉각을 위해 필요합니다.

핫 플레이트와 분젠 버너는 일반적으로 고온 작업에 사용되며, 드라이 아이스 나 액체 질소는 극단적 인 냉각을 위해 적용됩니다. 그러나 이러한 모든 소스는 신중하게 처리되지 않으면 상당한 위험을 초래할 수 있습니다.

이 비디오는 극한 온도 기술의 위험성, 이러한 소스와 안전하게 작동하고 작업하는 방법, 비상 시 수행할 작업을 보여줍니다.

분젠 버너는 메탄, 프로판 또는 부탄을 사용하여 불꽃을 일으킵니다. 이 불꽃의 온도는 대략 섭씨 250-1200도 사이에서 조절될 수 있습니다.

이에 비해 핫 플레이트는 알루미늄 또는 세라믹으로 만든 평평한 표면으로 구성되며 전기를 사용하여 열을 발생시킵니다. 핫 플레이트에는 화염이 없으며 50-350°C 사이의 온도로 보다 정확하게 제어할 수 있습니다.

필요한 경우 최대 1250°C에 이르는 특수 핫 플레이트로 더 높은 온도를 달성할 수 있습니다. 화재 위험을 피하기 위해, 화염과 뜨거운 소스의 높은 온도를 매우 신중하게 처리해야합니다.

차가운 근원은 또한 유해할 수 있습니다. 이산화탄소의 고체 형태인 드라이 아이스는 -78°C의 낮은 온도를 제공합니다. 차가운 화상 외에도 드라이 아이스의 과도한 승화로 인해 이산화탄소 가스가 매우 짧은 시간에 축적되어 과카피니아의 위험이 발생할 수 있습니다.

마지막으로 극저온 유체인 액체 질소는 낮은 온도가 필요할 때 사용됩니다. 그것은 -196 ° C의 낮은 목욕 온도를 제공 할 수 있습니다.

액체 질소는 부피에서 695 배 확장 될 수 있으며, 기화시 주변 공기에서 극단적 인 산소 결핍을 일으킬 수 있으며 극단적 인 상황에서 질식, 무의식 및 사망으로 이어질 수 있습니다.

또한 피부에 장기간 노출되면 동상이 빠르게 발생할 수 있습니다. 눈 액체에 짧은 노출은 영구적으로 눈을 손상시킬 수 있습니다.

이제 열 및 냉기 소스의 특성과 위험에 대해 알고 있으므로 이러한 구성 요소로 안전하게 작업하는 방법을 살펴보겠습니다.

뜨거운 소스를 사용하기 전에 소화기와 화재 담요의 위치에 대해 익숙해. 보석을 제거하고 긴 머리를 다시 묶어. 항상 실험실 코트, 안전 안경, 가까운 신발 및 장갑을 착용하십시오. 또한 최대 650°C까지 효과적으로 절연하는 열 보호 장갑을 사용하는 것도 고려해야 합니다.

종이 나 화학 물질과 같은 가연성 물질의 영역을 청소하십시오. 분젠 버너를 머리 위 장비나 조명기구에서 최소 12인치 떨어진 곳에 놓습니다. 가스 소스에 대한 호스 연결을 확인하고 적절한 사이니지를 사용하여 버너가 작동 중임을 알립니다. 버너에 불을 붙일 수 있는 확장된 노즐이 있는 라이터를 사용하십시오.

번센 버너가 작동하면 화염을 방치하지 마십시오. 완료되면 Bunsen 버너의 밸브를 닫고 즉시 가스를 차단하고 가스 소스와의 연결을 닫아 사용 후 처리하거나 청소하기 전에 버너를 식힙니다.

많은 핫 플레이트에는 내장 된 자기 교반기, 디지털 판독 및 온도를 조정하고 유지하기위한 열전대 입력이 함께 제공됩니다.

분젠 버너처럼 소화기의 위치와 사용할 유형을 알고 있습니다. 물이나 액체 질소를 사용하여 기름 목욕 화재를 진압하지 말고 B 급 소화기를 사용하지 마십시오.

핫플레이트로 작업하는 동안 항상 개인 보호 장비를 착용하십시오. 휘발성 및 유해 물질을 가열할 때, 뜨거운 접시 주변에서 인화성 또는 가연성 물질을 제거하고 뜨거운 접시를 후드에 놓습니다.

실험의 특성과 규모에 익숙해지면 올바른 크기의 핫 플레이트, 내열 성 및 보로실리케이트로 만든 균열 없는 유리 제품 및 오일 목욕을 선택하십시오.

실험 온도가 오일 욕조의 인화점 아래에 있는지 확인하십시오. 휘발성 용매 또는 물질을 가열 할 때 항상 응축기를 사용합니다.

가열된 실험에 용매를 추가해야 하는 경우 압력 이퀄라이징 낙하 유입경로를 사용하십시오. 플래시 화재가 발생할 수 있으므로 용매를 직접 추가하지 마십시오. 분젠 버너와 마찬가지로 핫 플레이트를 방치하지 마십시오.

디틸 에테르와 같이 매우 낮은 비등점이 있는 재료는 화재의 중대한 위험을 피하기 위해 오일 목욕 대신 수조를 사용하여 가열해야 합니다.

알루미늄 블록과 같은 금속 호일 또는 금속 용기가 가열에 사용되는 경우 특별한 주의와주의가 적용되어야합니다. 오일 목욕에 비해, 그것은 뜨겁거나 차가운 지 확인할 수 없습니다, 따라서 항상 온도계와 온도를 확인하고 내열 장갑을 사용합니다.

이제 뜨거운 소스의 사용에 대해 배웠으니, 차가운 근원인 다른 극단적인 것을 살펴보겠습니다.

드라이 아이스는 폴리스티렌 용기에 보관해야 하며, 가능한 경우 상무를 최소화하기 위해 차가운 방에 보관해야 합니다. 과카니아를 피하기 위해 제대로 통풍이 잘 되는 지역에 드라이 아이스를 보관하십시오. 완전히 밀폐된 용기를 사용하여 용기의 팽창과 건조 얼음으로 인한 폭발을 피하십시오.

드라이 아이스를 취급할 때 보호 개인 장비를 착용하십시오. 추가 보호를 위해 저온에 대한 다층 절연이 포함된 극저온 장갑을 착용할 수 있습니다. 또한 소량의 드라이 아이스를 획득하고 운반하려면 큰 플라스틱 스쿱과 폴리스티렌 버킷을 사용하십시오.

완료되면 깨끗한 드라이 아이스를 저장 용기에 다시 넣거나 숭고하게 허용하십시오. 드라이 아이스를 사용하여 냉각 용을 만든 경우, 유해 폐기물 용기에 폐기하십시오. 절대로 드라이 아이스를 싱크대나 쓰레기통에 직접 버리지 마십시오.

액체 질소는 벽 사이에 진공이있는 이중 벽 용기의 일종인 Dewars를 사용하여 저장되고 처리됩니다.

액체 질소를 취급할 때 항상 보호 개인 장비를 착용하십시오. 여기에는 절연 장갑과 얼굴 마스크가 포함되며, 특히 액체가 튀는 경향이 있기 때문에 액체 질소를 붓는 경우 특히 포함됩니다.

모든 영역이 통풍이 잘 되는지 확인하십시오. 액체 질소를 전송할 때, Dewar를 80% 이상 가득 채우지 말고 압력이 축적되는 것을 막기 위해 용기를 단단히 닫지 마십시오. 또한 Schlenk 라인을 사용할 때 는 추가 예방 조치를 취해야 합니다. 차가운 트랩이 액체 질소에 침지되고 공기가 당겨지면 냉각 트랩에 산소를 응축하여 트랩에 유기 물질과 액체 산소의 폭발적인 혼합물을 생성할 수 있습니다.

뜨겁고 차가운 소스는 위험과 건강 위험이 될 수 있음을 기억하십시오.

작은 화재의 경우 적절한 소화기를 사용합니다. 화재가 너무 크면 화재 경보를 당기거나 911에 전화하십시오. 기관의 비상 지침에 따라 건물을 대피하십시오.

뜨거운 소스에 의해 발생 하는 피부 화상의 경우, 적어도 10 분 동안 차가운 물 에서 영향을 받는 영역을 유지. 차가운 화상의 경우, 미지근하고 적어도 10 분 동안 뜨거운 물이 아닌 밑에 영향을받는 지역을 유지하십시오. 영향을받는 부위를 문지르지 말고 멸균 드레싱을 바르고 추가 치료를 받으십시오.

눈에 매우 뜨겁거나 차가운 물질이 튀는 경우 즉시 안과를 사용하여 풍부한 양의 물로 씻어 내고 의사의 진료를 받으십시오.

현기증이나 의식 상실의 경우 액체 질소 또는 드라이 아이스로 작업 할 때 영향을받는 사람을 통풍이 잘된 지역으로 옮기고 필요한 경우 추가 의료 처치를 받으십시오.

당신은 단지 뜨겁고 차가운 소스와 함께 작업에 JoVE의 소개를 보았다. 이제 이러한 물질의 위험성, 안전하게 작업하는 방법, 화재 나 화상과 같은 비상 사태시 어떻게 해야 하는지 이해해야 합니다. 언제나처럼, 시청주셔서 감사합니다!

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Applications and Summary

분젠 버너, 핫 플레이트, 드라이 아이스 및 액체 질소의 사용은 실험실 환경에서 일반적이지만, 신중하게 처리하지 않으면 모든 것이 잠재적 인 위험을 초래할 수 있습니다. 따라서 모든 사용자가 자신과 동료에게 위험을 제거하기 위해 모든 안전 지침을 따라야 하는 의무입니다.

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References

  1. Occupational safety and health administration. https://www.osha.gov/Publications/laboratory/OSHAquickfacts-lab-safety-cryogens-dryice.pdf Accessed 21 August 2016
  2. University of Iowa. Environmental health and safety. https://ehs.research.uiowa.edu/liquid-nitrogen-handling Accessed 21 August 2016

Transcript

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