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        化学试剂的包装、贮藏和运输

        更新时间: 2019-05-15

            化学试剂的良好的包装和储存,合理的运输管理,可以防止试剂的污染、变质和损耗,并可大大减少燃烧、爆炸、腐蚀和中毒事故的发生。本章叙述试剂包装、储存和运输的一般原则和注意事项。

        1、试剂包装

            盛装固态、液态化学剂的容量一般有玻璃、塑料和金属的三类。玻璃容器可以盛装各种化学试剂,包括可燃性的高纯度的试剂。而塑料和金属容器虽不适宜于盛装各种化学试剂,但比玻璃容器不易破裂。化学试剂所采用的包装容器是根据试剂的性质和纯度来确定的。

            常见的玻璃容器有玻璃瓶和安瓿两种。前者适宜于盛装各种纯度级别的化学试剂,包括分析试剂、层析纯试剂、痕量分析试剂、 MOS 级试剂和有机合成试剂等。后者则往往用于盛装需要完全密封不使散逸的化学试剂,如重氢试剂。但是,玻璃容器不宜盛装能与玻璃起化学反应或玻璃能起催化作用的一些化学试剂,前者如氢氟酸,后者如双氧水。

            容量大的玻璃容器易在运输或使用过程中破裂,通常都用钢套或强化的聚苯己烯套加固。

            常见的塑料容器有塑料瓶和塑料桶两种。塑料瓶用于盛装不会与容器的金属起反应的化学试剂,数量较大时则用塑料桶盛装。

            常见的金属容器有锡罐、铝瓶和各种金属罐、桶。用于盛装不会与容器的金属起反应的化学试剂。金属容器一般用于盛装数量较大的化学试剂。例如德国伊默克产的薄层层析用硅胶 60G 500 克 、 1 千克 装的塑料瓶, 5 千克 装的用锡罐,而 25 克 装的则用金属桶。 
            现今,世界上一些著名试剂厂商都陆续用金属安全罐做为盛装可燃、危险品的容积。金属安全罐由高强度材料用特殊工艺制成,即使在失火时,也不会立即破裂而释出内容物。例如,美国贝克公司产的安全溶剂罐由内外镀锡钢克和坚固的高密度聚丙烯螺旋盖构成,在罐顶表面和罐颈内壁都有密封环,焊缝折叠向外,所以溶剂不会与焊剂相接触,以保证溶剂的纯度。这种金属安全罐即使由 3 米 多高处落下,摔在坚硬的水泥地面上,也仅变得坑坑洼洼,而无任何接口破裂或内容物漏池、漏泄,在没有打开的塑料旋盖周围也闻不出有逸出的气味。

            由于金属安全罐密闭程度高,用于盛装醚类试剂形成爆炸性过氧化物的危险性就较小(在充装醚类试剂时,是在惰性氮气氛中进行的)因此下列试剂用金属安全罐盛装尤为适宜:

        乙醚 丙酮

        乙酸乙酯 石油醚( 20 ℃ -40 ℃ )

        二甲苯 石油醚( 30 ℃ -60 ℃ )

        二噁烷 石油醚( 30 ℃ -75 ℃ )

        三氯乙烯 石油醚( 60 ℃ -90 ℃ )

        无水乙醇 乙烷

        四氯化碳 异丙醇

        四氢呋喃 环乙烷

        甲苯 苯

        甲乙酮 氯仿

         

            盛装高纯度化学试剂的玻璃瓶,系由抗腐蚀性能非常好的硼硅玻璃所制成。硼硅玻璃抗酸性溶液的性能更为显著。溶液对它腐蚀的能力依下列顺序而递减: HF , NaOH , Na2CO3 , NH3H2O ,海盐, H3PO4 ,若干有机酸螯合剂, HCI , H2SO4 , HNO3 , H2O 和中性盐。有机溶液对玻璃的腐蚀通常比水还小。

            不论用何种容器盛装的化学试剂皆经过严格的试剂规格的检查。为保证试剂的纯度,容器在盛装试剂前的清洗和盛装试剂时的防尘、防污染措施皆有严格要求。

            国产化学试剂的包装规格规定为 5 类。第一类为贵重试剂,包装单位分为 0.1 、 0.25 、 0.5 、 1 克 ,及 0.5 、 1 毫升等数种。第二类为较贵重试剂,包装单位分为 5 、 10 、 25 克 (或毫升)等 3 种。第三种为基准试剂等用途较狡的试剂,包装单位为 50 、 100 克 (或毫升)等 2 种。以安培包装的液体化学试剂则增加 20 毫升包装单位。第四类为用途较广的试剂,包装单位为 250 、 500 克 (或毫升) 2 种。第五种为酸类及纯度较差的实验试剂,包装单位为 1 、 2.5 、 5 千克 (或升)。随着我国试剂工业的发展和国产试剂的外销,上述包装规格势必有所扩大。

            合适的标签与正确的选用试剂容器材料一样,在防止实验室事故中具有重要作用。好的标签对学生和技术人员都具有教育作用。在试剂容器的标签上,至少应提供如下一些信息:

            ⑴试剂的学名,常用名;

            ⑵用简单和文字指明本品的危险性,如危险,警告,或注意等字样;

            ⑶指出最危险的化学性质;

            ⑷列出避免本品伤害事故的方法;

            ⑸说明发生事故时和紧急处理方法。

            美国贝克公司产的化学试剂标签是这方面的典型而深受用户欢迎,贝克试剂标签不仅详载本品的规格、纯度级别和所依据的试剂标准,而且用一半的篇幅介绍本品的安全知识和急救处理方法。寓广告于知识,是贝克公司成功的奥秘。

            我国对下列化学试剂的标签颜色专门作了规定:优级纯 - 绿色;分析纯 - 红色;基准试剂 - 淡绿色;生化试剂 - 咖啡色;生物染色剂 - 玫红色。其它类别试剂均不得使用上述颜色。

        2、气瓶

            试剂厂生产的气态化学试剂用气瓶盛装。气瓶由优质碳素钢或不锈钢制成。容积不超过 12 升 的叫做小气瓶;超过 12 升 的叫做大气瓶。根据气瓶工作压力的不同,国产气瓶可以分为下列型号:

         

        气瓶的型号与用途

        气体型号 用途 工作压力(千克 / 厘米2)

        •  充装氧、氮、惰性气体、压 150

        缩空气、氢、甲烷

        125 充装纯净水煤气和二氧化碳 125

        30 充装氨、氯、光气和异丁烯 30

        6 充装二氧化碳的 6

            实际上,临界温度比较高的气体(即在常温下加压即可液化的气体,如二氧化碳、氨、氯等)在气瓶中是以液态形式存在的。因此不能根据气瓶的溶剂和工作压力计算出常压下可放出的气体体积,而应用由充装气体的重要来计算常温压下可放出气体的体积。德国伊默克公司所产实验气体在目录上不仅载有产品规格,而且对气瓶容积、充装气体重量和可放出气体体积皆有载明,以便用户参考。

        气体的重量和可放出气体体积

        气体 摩尔质量 气瓶容积 气体重量 释出气体体积

        ( g/mol ) (L) (kg) (L)

        氨 17.03 10.0 ~ 5.0 ~ 6580

        1 、 3- 丁二烯 54.09 7.0 ~ 4.0 ~ 1660

        丁烷 58.12 7.0 ~ 3.0 ~ 1160

        二氧化碳 44.01 5.0 ~ 3.5 ~ 1785

        一氧化碳 28.01 10.0 ~ 2.4 ~ 2000

        氯气 70.91 5.0 ~ 5.0 ~ 1900

        氯乙烯 62.50 7.0 ~ 5.5 ~ 1980

        二甲胺 45.09 7.0 ~ 4.0 ~ 1990

        二甲醚 46.07 7.0 ~ 4.0 ~ 1950

        乙胺 45.08 7.0 ~ 4.0 ~ 1990

        乙烯 28.08 10.0 ~ 3.0 ~ 2400

        氯化氢 36.46 10.0 ~ 6.0 ~ 3690

        氟化氢 20.01 10.0 ~ 8.4 ~ 9400

        硫化氢 34.08 10.0 ~ 6.7 ~ 4410

        甲胺 31.06 7.0 ~ 4.0 ~ 2900

        一氯甲烷 50.49 7.0 ~ 5.6 ~ 2490

        光气 98.92 10.0 ~ 12.0 ~ 2720

        丙烷 44.10 12.0 ~ 5.0 ~ 2540

        二氧化碳 64.06 10.0 ~ 12.0 ~ 4200

        三甲胺 59.11 7.0 ~ 4.0 ~ 1520

        3、化学试剂变质的原因

            化学试剂在贮藏过程中是否变质是由因素决定的:第一是由试剂结构所决定的物理性质和化学性质;第二是促使试剂变质的环境条件。因此,如欲防止试剂变质,就应该了解试剂结构和性质之间的一般规律,并杜绝造成试剂变质的客观因素。此处所指环境条件乃指试剂贮藏处的温度、光照以及介质。空气中除了常见的 O2 、 CO2 、水蒸气以外,实验室和贮藏室的空气还有各种试剂挥发、扩散到空气中的蒸汽,如 HCI 、 HNO3 、 NO2 、 H2S 、 SO2 、 Br2 等,以及由地面飞逸到空气中的尘埃(有机物和无机物)的微生物等。

            试剂变质的过程可以是物理变化,也可以是化学变化。常见的试剂变质和损耗有:

            ⑴挥发

            指液态试剂或试剂溶液释出试剂蒸汽的现象。这类试剂的分子量较小、沸点较低,在常温容易蒸发。其水溶液称为挥发性溶质的溶液。如液溴、盐酸、硝酸、氨水以及低碳数(戊烷、二硫化碳、乙醚)的各类有机物质。液态试剂的挥发可造成试剂的损耗和空气的污染,而试剂溶液的变化还使试剂的浓度规格发生变化。

            ⑵升华

            固态试剂不经液态直接变为气态的现象叫升华。这类试剂的晶体为升华能较小的分子晶体。贮藏室中应该注意的是那些常温下即可升华的试剂。如碘的升华会造成碘的损耗和空气的污染。

            ⑶潮解

            固态试剂吸收水蒸气变成溶液的现象叫潮解。这类试剂大多为可溶性化合物(阳离子半径远小于阴离子的化合物或阴阳离子半径相近而阳离子电荷较低的化合物),当环境中水蒸气压力大于该化合物水化物的水蒸气压力时,试剂就吸收水蒸气而溶解。例如, NaOH 、 AS2O5 、 CrO3 、 Na2S 、 FeCI36H2O 、硝酸铜、硫氰酸盐等试剂很易潮解,从而影响试剂和规格。

            ⑷稀释

            试剂溶液吸收水蒸气变成稀溶液的现象叫稀释。当环境中水蒸气压力大于试剂水溶液的蒸汽压时,试剂水溶液就会吸收水蒸气而稀释。例如 H2SO4 、 H3PO4 等各种浓溶液皆会发生这种现象,稀释现象也影响试剂的规格。

            ⑸风化

            含水晶体失去结晶水变为粉末物质的现象叫风化。这类试剂亦系可溶性化合物,但是当环境中水蒸气压力小于该含水晶体的水蒸气压力时,试剂晶体就失去结晶水而变为结晶水分子数较少的含水晶体或无水物质。例如, Na2CO3 · 10H2O 、 ZnSO4 · 7H2O 、 MnSO4 · 4H2O 、 Na2S2O3 · 5H2O 、 Na2SO4 · 10H2O 等试剂极易风化,从而影响试剂的规格。

            ⑹浓缩和析晶

            指试剂溶液逸出水蒸气变成浓溶液甚至析出晶体的现象。当环境中水蒸气压力小于试剂水溶液的蒸汽压力时,试剂溶液就会逸出水蒸气而浓缩或析出晶体,各种试剂溶液皆有这种现象。浓缩或析晶也影响试剂的规格。

            ⑺水解

            指物质与水发生复分解反应。这类试剂大多为具有共价键且键的极性又比较大的化合物。例如强酸弱碱盐、强碱弱酸盐以及有机酰基化合物(如酯、酰卤、酰胺等)、过渡元素卤化物如 TiCl4 、 FeCl3 、非过渡元素卤化物如 BeCI2 、 SnCI2 、 BiCI3 等,都非常容易水解,它们或是电荷高、半径小的阳离子化合物,或是非

            稀有气体型阳离子的化合物。这类试剂易吸收水分而变质。

            ⑻氧化

            指由低价态试剂变为高价态试剂的反应。标准电极电位低的低价试剂(常以低、亚字命名,如硫酸亚铁、亚硫酸钠,活泼金属如 Na 、 K 、 Ca 、 Mg ,活泼非金属如 P ,以及强还原性有机试剂等)已被空气中的氧气和具有氧化性的杂质所氧化,从而使试剂变质。

            ⑼还原

            指由低价态试剂变为高价态试剂的反应。标准电极电位高的高价态试剂以固态形式存在时,一般将在空气中是比较稳定性的,但是以溶液形式存在时,就容易吸收空气中的还原性杂质如 SO2 、 H2S 和有机尘埃等而变质。

            ⑽燃烧和爆炸

            发光、发热的激烈化学反应叫做燃烧,迅速产生气体的激烈叫做爆炸。燃烧和爆炸按其本质来说是一种激烈的氧化反应。强还原性物质黄磷(白磷)与空气中的氧气接触时,碳化钙、金属钾和金属钠气体与空气或氧气的混合物气体(达一定体积时)点火可以引起爆炸。若干固态试剂如苦味酸和三硝基苯在加热或撞击时,即可引起爆炸。试剂的燃烧和爆炸可以造成实验室和贮藏室的重大事故。

            ⑾分解

            指一种物质变为几种物质的反应。分解反应可因温度升高而加剧。二元化合物的热稳定性键能有关例如碘化物比溴化物不稳定。有些含氧酸盐如硝酸盐、氯酸盐和高锰盐在加热时可放出氧而对易燃物发生危险,因此这些试剂应该与易燃物隔离贮藏。有的分解反应还可以因光照而加剧,如银、高汞和亚汞的化合物。树脂类试剂则由于冷冻或干燥破坏了其结构,失去其交换功能。分解反应是试剂变质的常见的原因之一。

            ⑿聚合和缩合

            小分子合并为大分子和反应叫聚合,如在合并成大分子的过程中放出小分子的叫做缩合。含有双键或三键的有机物质容易发生聚合,例如甲醛溶液和氰化钾等试剂会聚合。电荷高、半径小的中心离子形成的含氧酸盐的溶液则可因缩合而析出多酸盐沉淀,例如钼酸铵溶液可以析出四钼酸铵沉淀。

            甲醛的聚合物聚甲醛可重新变为甲醛,而许多的试剂聚合和缩合却往往是不可逆转的变化。

            ⒀光化学反应

            光照可以加快化学反应地进行。前面所提到的银盐的分解是光化学分解反应。此外尚有光化学氧气反应,如苯甲醛被空气氧化成苯甲醛;在空气中能进行光化学反应的尚有联苯胺、邻苯二酚、α - 萘酚等。

            ⒁失活

            指具有活性的生化试剂变为没有活性的物质。例如酶试剂,这类试剂可因贮藏温度过高或贮藏时间过长而失去活性。

            ⒂发霉

            指化学试剂中霉菌繁殖的现象。许多生化试剂如碳水化合物、酶类和蛋白质类试剂经及若干含氮、硫的无机试剂在一定湿度和温度时,暴露在空气中皆可发霉而变质。

            上述种种变化有时可借颜色、气体、形态、的变化而察觉,而有的则须用实验方法才能判别。而规格的轻微变化,只有用实际标准加以检测才能确定。所以,妥善地保管和贮藏好试剂,是保证教学和科研正常进行的必要措施。

         

        4、危险化学品的分类的性质

            具有危险性的化学试剂可根据其对人的危害不同分为如下败类:

        •  易燃、易爆性试剂

            指容易引起着火的或受到外界的引发后能发生剧烈化学反应的物质。包括:经摩擦或抗击能爆炸的试剂(如叠氮酸盐、重氮化和物、硝基化合物和硝酸酯等);与水作用或自发化学反应而能燃烧的固体(如钾、钠、白磷、三乙基铝等);闪点低于 45 ℃ 的液体(如甲醇、乙醇、乙醚、二硫化碳、苯、乙酸戊酯等);具易燃性或助燃性的压缩气体或液化气(如氢、甲烷、氨、硫化氢、一氧化碳、氧、氯等)以及强氧化剂(如果过氧化物、高锰酸钾、重铬酸钾、硝酸和硝酸盐等)。下列性质常用以描述易燃物质火灾的危险程度:

            闪点 在 101325 帕下加热易燃性液体,当火焰移近时,其蒸气与空气的混合物可以闪火的最低温度称为闪点。液体的温度在闪点以下时,如遇到很小的火焰时,不会燃烧。所以,闪点愈低的液体,愈可能因接触火焰、火花、或灼热面而引起燃烧。

            热点 在 101325 帕下加热可燃性物质,在没有火焰接触时,能引起燃烧的。

            最低温度称为燃点。燃点的愈低的物质着火燃烧的危险性愈大。

            爆炸极限 可燃烧气体或蒸气与空气形成的爆炸混合物的最高的最低体积

            百分比称为爆炸极限。在这界限以外即使有火种存在,也不发生燃烧。表中列举常见的易燃性物质闪点、燃点基空气中的爆炸极限。

         

        常见易燃物的闪点、燃点和空气中爆炸极限

         

        名称和化学式

        闪点

        燃点

        空气中爆炸极限 % 体积

        一氧化碳 CO

        乙烯 C2H4

        乙炔 C2H2

        乙醇 C2H6O

        乙醚 C4H10O

        二硫化碳 CS2

        甲烷 CH4

        苯 C6H6

        13

        -45

        -30

         

         

         

        -17

        651

        450

        299

        423

        180

        100

        537

        562

        12.5

        3.1

        2.5

        3.3

        1.9

        1.3

        5.0

        1.4

        74

        32

        81

        19

        48

        44

        15

        8.0

         

            ②毒性和损害性试剂

            指有毒害性的物质,包括经口服(如三氧化二砷、氰化物等)、呼吸道吸入(如氯气、光气、苯、三氯甲烷、四氯化碳等)和皮肤吸收(如苯、酚、硝基化和物等)可引起急性或慢性中毒的试剂;以及对眼和皮肤有刺激(如碳酸锂、氨、四氯化钛等)、能造成损害(如氢氟酸、盐酸、硫酸、硝酸和氢氧化钠)以及致敏(如苯肼、环氧乙烷等)的试剂。下列性质常用以描述毒性和损害性试剂致毒害的危险程度:

            半数致死量( LD50 )能使一半实验动物致死的剂量叫半数致死量。同一种毒性试剂可因实验动物的不同(如品种、性别、体重等)、给药途径的不同(如口服、吸入、皮肤吸收等)以及给药时间不同(如 1 小时, 24 小时、 14 天等)而有不同的 LD50 值。例如美国联邦法规规定实验动物系体重为 200 -300 克 的白鼠,口服给药14 天,如半数致死量( LD50 值)小于 50 毫克 / 千克体重,则为高度毒性物质。

            最高允许浓度( TLV )指在 25 ℃ 、 101325Pa 时,空气中有害物质的气体、蒸气或粉尘以 PPM 或毫克 / 立方米表示的最高允许含量。例如汞为 TLV 值为 0.01 毫克 / 立方米;甲醛为 5 毫克 / 立方米;吡啶为 5PPM.

        •  放射性试剂

            指能放出α - 、β - 或γ - 射线的试剂(如镭、铀等)。辐射可使人体白细胞数量减少、致癌甚至死亡。下列单位常用于辐射防护和测量测定 :

            居里( Ci )表示物质辐射活性的单位;每秒钟有 3.7*10 10 个原子核蜕变的放射性试剂的量叫做 1 居里。且

        1m Ci= 10 -3 Ci

        1 μ Ci=10 -6 C

            拉德( rad )辐射吸收剂量的单位;每千克体重吸收能量 1* 10 -2 焦叫做 1 拉德。

            雷姆( rem )生物效应 - 剂量的单位;能产生相同生物效应的,与 1 拉德 X- 射线或γ - 辐射相当的剂量。

        生物效应 - 剂量(以雷姆表示)

        = 剂量(以拉德表示) *QF*DF

        式中, QF (以前用 RBE 表示)为与 - 射线比较的相对生物效应, DF 为表示器官辐射吸收剂量分布差异的相对损害因子。

            上述分类方法纯系从贮藏角度考虑而制定的。有的试剂既是易燃物又是毒害性物质,则在贮藏时应有防火防毒害措施。

         

        5、化学试剂贮藏的一般措施

            贮藏化学试剂既要保管好试剂不使变质或损耗,又要注意危险性试剂的毒害作用,防止火警、中毒、损害以及放射性污染等事故的发生。试剂贮藏的一般措施如下:

        •  密闭

            盛装试剂的容器与能使之变质的环境尽可能隔断,即采用密封的容器,如紧密盖闭的铁桶、密闭的金属容器和容量不大于 1 升 的紧密盖闭的玻璃瓶。密闭贮藏适用于具有挥发、升华、潮解、风化、析晶、水解、氧化、还原、霉变等性质的试剂,是贮藏试剂最常用的方法。

            试剂瓶视察闭程度和试剂腐蚀性不同用磨口玻璃塞(适用于硝酸、盐酸、硫酸和液溴等)或具有塑料衬垫的螺旋帽盖。为使封口严密,可采用胶套的配制方法:将胶套混合液(硝化纤维:胶:蓖麻油:乙醚:乙醇 =13 : 0.5 : 36 : 50 )倒入瓶塞模中,数秒后即形成薄膜,趁膜未干时取下泡浸于 75% 乙醇中备用。封口时,将合适的胶套套在已经好的瓶塞上,待其收缩后,瓶口即可密封。对于易分解产生气体的试剂,绝对不能密封,否则易发生爆炸,如过氧化氢、碳酸铵等。

            能与空气作用的活泼金属或非金属应封存于对试剂相对稳定和液体或惰性气体中,如钠、钾可浸入煤油中,白磷可浸在水中。

        •  避光

            避免试剂受到光的辐射,应采用棕色玻璃瓶,外用黑纸包裹,并贮藏于暗室或遮光的试剂橱中。避光贮藏适用于能进行光化学反应的试剂,如胺类、酚类、醛类等。

        •  低温

            使试剂保持足够低的温度。即采用水箱贮藏。低温贮藏适用于容易失去的生化试剂和容易分解的物质。如标准血清应贮藏于± 4 ℃ 的水箱中,而羧肽酶 B 和羧肽酶 Y 则应贮藏于 -20 ℃ 的低温水箱。普通试剂应贮藏于温度较差的阴凉处所。

        •  通风

            即使试剂容器密闭封口,也难免有意外的跑冒漏泄现象,为使贮藏中不致形成爆炸性混合气体或积贮有毒蒸气,大型的可燃性液体和有毒液态试剂的贮藏室应安装排风装置,保持贮藏室内空气的清洁。

        •  隔离

            指试剂的分类分库贮藏,以免漏泄、失火时相互作用造成更大的事故。各种试剂,应根据其性质查明类别后,方可进入所属类仓库。

        •  防火

            为避免试剂的燃烧和爆炸事故的发生,易燃易爆的试剂应有防火贮藏措施。除了要做到前述的通风和分库贮藏外,防火贮藏尚需达到如下条件:

            防火建筑 易燃、易爆试剂贮藏建筑,应采用轻质非可燃建筑材料、钢架结构。建筑物的墙应采用空心防火墙,并须有 3-4 小时的抗火能力。建筑物的地板和天花板皆需有抗火能力。室温不许超过 30 ℃ ,门窗应向外开启。有多层(楼)的贮藏建筑物,可燃性液体最好贮藏于最下层的贮藏室,而且地板不得漏水,并需有排水装置。由于地下室难以排水或通风,所以,地下室不宜作为可燃性液体的贮藏室。

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