در نگهداری مواد شیمیایی در آزمایشگاه به چه نکاتی باید توجه داشت؟
آزمایشگاه از محیط‌هایی است که انواع مختلفی از مواد شیمیایی در آن نگهداری می‌شود. برخی از این مواد با یکدیگر ناسازگار بوده و ترکیب شدن آن‌ها با هم ممکن است منجر به آتش‌سوزی و یا انفجار شود. برای جلوگیری از ترکیب ناخواسته مواد شیمیایی با یکدیگر و جلوگیری از بروز حوادث، لازم است نکات ایمنی و روش‌های نگهداری صحیح آن‌ها را بدانید. بنابراین ذخیره مناسب و صحیح مواد شیمیایی، یکی از مهم‌ترین نکات ایمنی است که باید در آزمایشگاه رعایت شود. در این مقاله سعی داریم نکاتی را در رابطه با نگهداری مواد شیمیایی مختلف مطرح کنیم و مثال‌هایی از حوادث رخ داده بر اثر ترکیب شدن مواد شیمیایی ناسازگار با یکدیگر را بیان کنیم.
هیئت تحقیقات ایمنی و خطر مواد شیمیایی آمریکا (U.S. Chemical Safety and Hazard Investigation Board)، اعلام کرد بین سال‌های ۲۰۰۱ تا ۲۰۱۸ میلادی، ۲۶۲ حادثه شیمیایی رخ داده است که باعث جراحت ۴۹۰ نفر و کشته شدن ۱۰ نفر از پرسنل آزمایشگاه شده است. این در حالی است که تمامی این حوادث به سادگی قابل پیشگیری بودند و اگر نکات ایمنی رعایت می‌شد چنین حوادثی رخ نمی‌داد. به عنوان مثال حوادث زیر را در نظر بگیرید:
1- انفجار یک حلال اکسید کننده
همه پرسنل آزمایشگاه باید بدانند که اسید نیتریک با مواد آلی به شدت واکنش می‌دهد و طی یک واکنش گرمازا، مقدار زیادی گاز و گرما تولید می‌کند. پس باید آن را در یک ظرف مهر و موم شده قرار دهید. این نکته را نیز در نظر داشته باشید که گازهای حاصل از اسید نیتریک ممکن است فشارهایی را به ظرف وارد کند که باعث شکسته شدن ظرف شود.
در یک آزمایشگاه، یکی از کابینت‌هایی که مواد خورنده در آن نگهداری می‌شد، منفجر شد. خوشبختانه هنگام انفجار کسی نزدیک محل حادثه نبود. احتمالا این انفجار به دلیل مخلوط شدن اسید نیتریک (که یک اکسنده قوی است) و یک حلال آلی است که در ظروف دربسته نگهداری می‌شدند.
2- ظروف زباله آغشته به مواد شیمیایی
هنگام ریختن مواد زائد شیمیایی آزمایشگاه در ظروف زباله، حتما بررسی کنید تا ظرفی که از آن استفاده می‌کنید کاملا تمیز و عاری از هر گونه مواد شیمیایی باشد. در غیر این صورت ممکن است منجر به وقوع واکنش‌های خطرناک شود. به عنوان مثال یکی از این حوادث را در قسمت پایین ذکر کرده‌ایم:
در یکی از آزمایشگاه‌هایی که مواد شیمیایی مختلفی در آن نگهداری می‌شد، یکی از کاربران مشغول کار با کامپیوتر بود که متوجه ترکیدن بطری حاوی مواد زائد شیمیایی شد. طی این حادثه مقدار زیادی نیتریک اسید و خرده شیشه در تمام فضای آزمایشگاه پخش شد. تقریبا ۲ لیتر اسید نیتریک در ظرفی که در آن مواد زائد شیمیایی (مخصوصا متانول) ریخته شده بود، وجود داشت.
این احتمال وجود دارد که طی ۱۲ تا ۱۶ ساعت، مقداری از متانول باقی‌مانده با ضایعات اسید نیتریک واکنش داده باشد، دی اکسید کربن کافی را ایجاد کرده و باعث به وجود آمدن فشار بیش از حد درون ظرف شده باشد. خوشبختانه در این حادثه کاربر هیچ صدمه‌ای ندید.
این دو حادثه اشتباهات رایج مشترکی را در نگهداری مواد شیمیایی ناسازگار در آزمایشگاه‌ها نشان می‌دهند که می‌توانند حوادث خطرناک و جبران‌ناپذیری را ایجاد کنند.
محل ذخیره‌سازی مواد شیمیایی باید چه ویژگی‌هایی داشته باشد؟
حفظ فاصله مناسب، پارتیشن بندی، استفاده از کابینت‌ها و تجهیزات مهار کننده[۱] همه اقدامات قابل قبولی برای تفکیک مناسب مواد از یکدیگر هستند. در واقع هیچ قاعده خاصی برای ذخیره کردن مواد شیمیایی وجود ندارد اما هنگام ذخیره کردن مواد مایع و جامد، باید هم حجم مواد شیمیایی را در نظر بگیرید و هم به فضایی که برای ذخیره کردن آن‌ها در اختیار دارید، توجه کنید.
متخصصان ایمنی، کابینت‌های جداگانه یا جداکننده‌ها را برای ذخیره‌سازی مواد ناسازگار توصیه می‌کنند. تجهیزات مهارکننده نیز قابل قبول هستند و در صورت محدود بودن فضا به خوبی عمل می‌کنند. فقط مطمئن شوید که این تجهیزات به اندازه کافی بزرگ باشند و بتوانند کل حجم ذخیره شده (حتی حجم بزرگ‌ترین ظرف موجود در آن) را در خود نگه‌دارند.
در ادامه چند مورد از ویژگی‌های یک مکان مناسب برای ذخیره‌سازی مواد شیمیایی را آورده‌ایم:
- محل ذخیره‌سازی مواد شیمیایی، باید کاملا سرپوشیده و ایمن باشد.
- ظروف حاوی مواد شیمیایی روی سطوح غیرقابل نفوذ نگهداری شوند (به عنوان مثال سطوحی که با اپوکسی پوشیده شده‌اند).
- محوطه باید دارای تهویه مناسب باشد.
- دوش ایمنی و ایستگاه شست و شوی چشم در فاصله نزدیک به آن‌ها وجود داشته باشد.
- در این مکان‌ها محدودیت‌هایی برای خوردن، آشامیدن و سیگار کشیدن تعریف کنید.
- تجهیزات مناسب برای مهار آتش (مانند کپسول‌های آتش‌نشانی) را در دسترس قرار دهید.
- علائم نشان دهنده استفاده از وسایل حفاظت فردی (PPE) هنگام کار باید در مکان‌های در معرض دید نصب شوند.
- راهرو‌ها و مسیرهای عبور لیفتراک در انبارها باید به وضوح مشخص شده باشند.
- مواد ناسازگار باید در محل‌های جداگانه قرار داده شوند.
- مواد قابل اشتعال باید در محل‌هایی ذخیره شوند که کاملا دور از حرارت و گرما باشند.
- ارتفاع ظروف حاوی مواد شیمیایی که روی هم چیده شده‌اند، نباید بیش‌تر از سه متر باشد.
- تعداد گالن‌هایی که روی هم چیده شده‌اند نباید از سه گالن بیش‌تر باشد و ترجیحا آن‌ها را با پالت از هم جدا کنید.
با رعایت نکات ایمنی مربوط به نگهداری مواد شیمیایی مختلف، می‌توانید از بروز چنین حوادثی در آزمایشگاه‌ها جلوگیری کنید. در ادامه به بررسی چند مطلب مهم در ارتباط با روش‌های نگهداری مواد شیمیایی خواهیم پرداخت.
همان‌طور که گفته شد ذخیره صحیح مواد شیمیایی بسیار حائز اهمیت است زیرا بعضی از مواد شیمیایی ذاتا ناپایدار هستند و به سرعت با مواد دیگر واکنش می‌دهند همچنین مواد شیمیایی قابل اشتعال، اگر به درستی ذخیره نشوند، ممکن است سبب آتش‌سوزی یا انفجار شوند. گاهی نشت مواد شیمیایی نیز می‌تواند تاثیرات مخربی بر سلامت کاربر و محیط زیست داشته باشد.
با توجه به نوع تحقیقات هر آزمایشگاه و واکنش‌هایی که در آن انجام می‌شود، مواد شیمیایی مصرفی در هر حوزه کاری، با هم تفاوت دارند مسلما با توجه به مواد شیمیایی مورد استفاده در هر آزمایشگاه، مواد زائد حاصل از آن‌ها نیز با یکدیگر متمایز است.
به عنوان مثال مواد شیمیایی که در آزمایشگاه‌های تحقیقاتی استفاده می‌شوند کاملا متفاوت از مواد شیمیایی مصرفی در آزمایشگاه‌های تولیدی است. مواد مورد استفاده در آزمایشگاه‌های شیمی و آزمایشگاه‌های سنتز نیز با هم تفاوت دارند.
روش‌های مختلفی برای نگهداری اصولی مواد شیمیایی خطرناک در آزمایشگاه وجود دارد علاوه‌بر آن، مسئولین آزمایشگاه باید مطمئن شوند که تمامی پرسنل به خوبی آموزش دیده‌اند و دارای مهارت کافی در تشخیص مواد شیمیایی ناسازگار از هم هستند.
مشخص کردن مواد شیمیایی ناسازگار و آموزش دادن نحوه صحیح تفکیک آن‌ها از یکدیگر
نگهداری مواد شیمیایی ناسازگار و تفکیک مناسب آن‌ها از یکدیگر، مسئله‌ای حائز اهمیت است. باید بدانید که کدام مواد شیمیایی در صورت مخلوط شدن یا در تماس بودن با یکدیگر، به شدت واکنش می‌دهند.
مخلوط شدن مواد ناسازگار یا تماس آن‌ها با یکدیگر، معمولا بر اثر نشت ظروفی است که مواد در آن‌ها نگهداری شده‌اند و همین مسئله باعث می‌شود که واکنش‌های شیمیایی خطرناکی میان آن‌ها رخ دهد.
مواد شیمیایی که هنگام مخلوط شدن با یکدیگر گرما و فشار زیادی تولید می‌کنند، جزو مواد ناسازگار محسوب می‌شوند و ممکن است به شدت با هم واکنش دهند یا حتی در بعضی موارد اختلاط این مواد سبب انفجار خواهد شد. این مواد باید در ظروف جداگانه و در محل‌های متفاوتی نگهداری شوند.
نگهداری بر اساس سازگاری شیمیایی
شرکت‌های سازنده مواد شیمیایی معمولا به همراه محصول خود یک برگه راهنمای ایمنی ارائه می‌دهند. مطمئن‌ترین راه برای بررسی ناسازگاری مواد، مراجعه به برگه اطلاعات ایمنی ([۲]SDS) مخصوص هر ماده شیمیایی است. SDS برگه‌ای است که در آن مواد شیمیایی در دسته‌های مختلفی طبقه‌بندی شده‌اند و در قسمت واکنشگرها موادی که با هم سازگار نیستند ذکر شده است.
با این حال ممکن است مطابقت مواد با این لیست کار خسته‌کننده‌ای به نظر برسد مخصوصا اگر تنوع مواد شیمیایی موجود در آزمایشگاه زیاد باشد.
معمولا برای دسته‌بندی مواد شیمیایی به ماتریس‌ها و جدول سازگاری‌های مواد شیمیایی مراجعه می‌کنند. این جدول، مواد شیمیایی را بر اساس خطرات عمومی دسته‌بندی می‌کند. به عنوان مثال گروه‌های اصلی که بیش‌تر مورد استفاده قرار می‌گیرند شامل موارد زیر است:
- مایعات اشتعال‌پذیر (و اسیدهای آلی)
- مواد جامد اشتعال‌پذیر
- اسیدهای معدنی
- مواد سوزاننده (پایه)
- اکسیدکننده‌ها
- اسید پرکلریک
- گازهای فشرده
در ادامه جدولی از مواد شیمیایی ناسازگار که ترکیب آن‌ها با یکدیگر ممکن است باعث ایجاد واکنش‌های ناخواسته شوند را آورده‌ایم.
لیست ناسازگاری مواد شیمیایی
| ردیف | ماده شیمیایی | مواد ناسازگار |
| ۱ | اسید استیک | عوامل اکسید کننده مانند: اسید کرومیک- اسید نیتریک- ترکیبات هیدروکسیل دار- اتیلن گلیکول- پرکلریک اسید- پراکسیدها- پرمنگنات‌ها |
| ۲ | استون | اسید نیتریک- اسید سولفوریک- سایر عوامل اکسید کننده |
| ۳ | استیلن | کلر- برم- مس- فلئور- نقره- جیوه |
| ۴ | فلزات قلیایی و قلیایی خاکی مانند: پودر آلومینیوم- منیزیم- کلسیم- لیتیم- سدیم- پتاسیم | آب- تتراکلرید کربن- سایر ترکیبات هیدروکربنی کلردار- دی اکسید کربن- هالوژن‌ها |
| ۵ | آمونیاک بی آب | جیوه (در فشارسنج جیوه‌ای)-کلر-هیپوکلریت کلسیم- ید- برم- هیدروفلوریک اسید |
| ۶ | نیترات آمونیوم | اسیدها- پودر فلزات- محلول‌های قابل اشتعال- کلرات‌ها- نیتریت‌ها- گوگرد- ترکیبات آلی ریز یا مواد قابل احتراق |
| ۷ | آنیلین | اسید نیتریک- پراکسید هیدروژن |
| ۸ | مواد حاوی آرسنیک | عوامل کاهنده |
| ۹ | آزیدها | اسیدها |
| ۱۰ | برم | عوامل مربوط به کلر را مشاهده کنید |
| ۱۱ | اکسید کلسیم | آب |
| ۱۲ | کربن فعال | هیپوکلریت کلسیم- سایر عوامل اکسید کننده |
| ۱۳ | کلرات‌ها | نمک‌های آمونیوم- اسیدها- پودر فلزات- گوگرد- ترکیبات آلی- مواد قابل احتراق |
| ۱۴ | کلر | آمونیاک- استیلن- بوتا‌دی‌ان- بوتان- متان- پروپان (یا سایر گازهای به دست آمده از نفت)- هیدروژن- سدیم کاربید- بنزن- پودر فلزات- تربانتین |
| ۱۵ | دی‌اکسید کلر(clo2) | آمونیاک- متان- فسفین- سولفید هیدروژن (PH3) |
| ۱۶ | اسید کرمیک (کرومیوم تری اکسید) | اسید استیک- نفتالین- کامفور- گلیسرول- الکل- محلول‌های قابل اشتعال |
| ۱۷ | مس | استیلن- پراکسید هیدروژن |
| ۱۸ | سیانیدها | اسیدها |
| ۱۹ | محلول‌های قابل اشتعال | نیترات آمونیوم- اسید کرومیک- پراکسید هیدروژن- اسید نیتریک-سدیم پراکسید- هالوژن‌ها |
| ۲۰ | هیدروکربن‌ها (مانند: بوتان-پروپان-بنزین) | فلوئور-کلر-برم-اسید کرمیک- پراکسید سدیم- سایر عوامل اکسید کننده |
| ۲۱ | اسید هیدرو سیانیک | قلیا |
| ۲۲ | اسید هیدروفلوئوریک | پرمنگنات پتاسیم- اسیدسولفوریک |
| ۲۳ | سولفید هیدروژن | اکسیدهای فلزی- پودر مس- عوامل اکسیدکننده |
| ۲۴ | هیپوکلریت‌ها | اسیدها- ذغال فعال- آمونیاک |
| ۲۵ | ید | استیلن- آمونیاک (گاز یا محلول آبی)- هیدروژن |
| ۲۶ | جیوه | استیلن- فولمینیک اسید- آمونیاک |
| ۲۷ | نیترات‌ها | پودرهای فلزی و غیر فلزی- سولفید‌های فلزی- محلول‌های قابل احتراق |
| ۲۸ | اسید نیتریک | استیک اسید- آنیلین- اسید کرومیک- هیدروسیانید اسید- سولفید هیدروژن- گازها و محلول‌های قابل اشتعال- مس- آلیاژ برنج- فلزات سنگین- قلیایی‌ها |
| ۲۹ | نیتریت‌ها | نمک‌های آمونیوم- آمیدها- فسفیدها- عوامل کاهنده |
| ۳۰ | نیتروپارافین‌ها | اسیدها- بازها- آمین‌ها- هالیدها |
| ۳۱ | اسید اگزالیک | نقره- کلریت‌ها- اوره |
| ۳۲ | اکسیژن | روغن‌ها- گریس- هیدروژن- سایر عوامل کاهنده شامل گازها، محلول‌ها و مواد جامد قابل اشتعال |
| ۳۳ | پر کلرات‌ها | مشابه کلرات‌ها |
| ۳۴ | پرکلریک اسید | عوامل کاهنده مانند: استیک انیدرید- بیسموت و آلیاز‌های آن- الکل‌ها- کاغذ- پشم- گریس- روغن‌ها |
| ۳۵ | فسفر (سفید) | هوا- اکسیژن- قلیاها- هالوژن‌ها- اکسیدهای هالوژن- عوامل اکسید کننده |
| ۳۶ | پتاسیم | تتراکلرید کربن- دی‌اکسیدکربن- آب |
| ۳۷ | پرمنگنات پتاسیم | گلیسرول- اتیلن گلیکول- بنزآلدهید- سایر عوامل کاهنده- اسید سولفوریک |
| ۳۸ | سدیم | تتراکلریدکربن- دی‌اکسیدکربن- آب |
| ۳۹ | پراکسید سدیم | اتانول- متانول- اسید استیک گلاسیال- استیک انیدرید- بنزآلدهید- کربن‌دی‌سولفید- گلیسیرین- اتیلن گلیکول- استیل استات- متیل استات- فورفورال |
| ۴۰ | سولفیدها | اسیدها |
| ۴۱ | سولفوریک اسید | نگنات‌ها- آب- محلول‌های آبی- عوامل کاهنده- کلرات‌ها- پرکلرات‌ها- اسید نیتریک |
با استفاده از یک منبع مناسب و با توجه به مواد شیمیایی موجود در آزمایشگاهتان، می‌توانید مواد شیمیایی مورد نظرتان را در گروه‌های مختلف تفکیک کنید و مشخص کنید که به چه مقدار فضا برای ذخیره و نگهداری آن‌ها احتیاج دارید. گاهی هرچقدر هم لیست مرجع شما کامل باشد، همیشه ماده شیمیایی استثنایی وجود دارد که برای دسته‌بندی، در ۲ گروه یا بیش‌تر قرار می‌گیرد.
اگر برای ذخیره کردن این مواد به مشکلی برخوردید حتما با یک متخصص مشورت کنید.
اگر آزمایشگاه شما در مناطقی واقع شده است که امکان وقوع زلزله در آن بالا می‌باشد، باید اقدامات احتیاطی بیش‌تری را انجام دهید و مقررات مضاعف را رعایت کنید. به عنوان مثال قفسه‌هایی که برای ذخیره‌سازی مواد استفاده می‌کنید باید لبه داشته باشند تا مواد شیمیایی از روی آن سر نخورند. همچنین بهتر است برای محکم‌کاری این قفسه‌ها به دیوار پیچ شوند.
در ادامه خلاصه‌ای از دستورالعمل‌ها برای تفکیک ایمن مواد شیمیایی از هم، آورده شده است:
- مواد سمی فرار و مواد شیمیایی بودار را در کابینت‌های دارای تهویه نگهداری کنید.
- ابتدا مواد شیمیایی را به ۲ دسته مواد آلی و غیرآلی دسته‌بندی کرده سپس آن‌ها را طبق سازگاری‌هایشان از هم جدا کنید.
- برای هر ماده شیمیایی محل نگهداری مشخصی در نظر بگیرید و پس از هر بار استفاده، آن را در محل قبلی قرار دهید.
- مایعات قابل اشتعال را در کابینت‌های مخصوص نگهداری مواد قابل اشتعال[۳]یا قوطی‌های ایمنی[۴] نگهداری کنید.
- اطمینان حاصل کنید که جنس قفسه‌ها با مواد شیمیایی که قرار است در قفسه‌ها نگهداری شوند، سازگار هستند. (به عنوان مثال اکسید کننده‌ها را در قفسه‌های چوبی نگهداری نکنید.)
- مواد شیمیایی را بر اساس حروف الفبا تقسیم‌بندی نکنید. باید آن‌ها را بر اساس سازگاری در یک گروه قرار دهید.
- مواد شیمیایی را در کابینت‌ها و قفسه‌های بلند نگذارید. بهتر است آن‌ها را در ارتفاع کم و در مکانی قرار دهید که در معرض دید مستقیم باشند.
- مواد شیمیایی را روی میز و یا در زیر هود نگهداری نکنید مگر در مواردی که همان لحظه قرار است از آن استفاده کنید.
- مواد شیمیایی ناسازگار را روی یک قفسه کنار هم قرار ندهید تا از هرگونه واکنش احتمالی میان آن‌ها جلوگیری کنید. (حتی در صورتی که در ظرف‌های در بسته ریخته شده باشند)
- قبل از هرچیزی ایمنی را درنظر بگیرید.
جمع‌بندی
در این مقاله سعی کردیم اشاره‌ای به روش‌های صحیح انبارش مواد شیمیایی داشته باشیم، نمونه‌ای از حوادث رخ داده در اثر اشتباهات رایج هنگام ذخیره‌سازی مواد شیمیایی را بیان کنیم و مواد شیمیایی که ممکن است سبب ایجاد واکنش‌های خطرناک شوند و با هم ناسازگار هستند را معرفی کنیم. امیدواریم این مطلب مورد توجه شما قرار گرفته باشد.