Ievads
Šajā tēmā vēlos parādīt vienkāršus apiešanās noteikumus un video instrukciju par šķidrā slāpekļa rasas vannas ar acetonu sagatavošanu. Šī tēma ir nākamā zemas temperatūras vannas tēmas daļa, jūs varat apgūt iepriekšējo daļu Sausā ledus (-78,5 grādi) laboratorijas apstrāde, lai būtu pārliecinātāki un drošāki zemas temperatūras sintēzes procedūrās.
Vispārīgi
Kriogēno šķidrumu viršanas temperatūra ir zemāka par -73ºC (-100ºF). Šķidrais slāpeklis, šķidrais skābeklis un oglekļa dioksīds ir visbiežāk laboratorijā izmantotie kriogēnie materiāli. Bīstamība var būt ugunsgrēks, sprādziens, trauslums, spiediena veidošanās, apsaldējumi un nosmakšana.
Daudzi drošības pasākumi, kas attiecas uz saspiestajām gāzēm, attiecas arī uz kriogēniem šķidrumiem. Kriogēno šķidrumu unikālo īpašību dēļ rodas divi papildu apdraudējumi:
Ļoti zemas temperatūras - Kriogēno šķidrumu aukstie tvaiki strauji sasalst cilvēka audos. Lielākā daļa metālu zemā temperatūrā kļūst izturīgāki, bet tādi materiāli kā oglekļa tērauds, plastmasa un gumija šādā temperatūrā kļūst trausli vai pat lūzt stresa ietekmē. Svarīga ir pareiza materiālu izvēle. Kriogēno šķidrumu izraisīti aukstuma apdegumi un apsaldējumi var izraisīt plašus audu bojājumus.
iztvaikošana - iztvaikojot visiem kriogēnajiem šķidrumiem, rodas liels gāzes daudzums. Šķidrais slāpeklis iztvaikojot izplešas 696 reizes. Argona izplešanās attiecība ir 847:1, ūdeņraža - 851:1, bet skābekļa - 862:1. Ja šie šķidrumi iztvaiko noslēgtā traukā, tie var radīt milzīgu spiedienu, kas var izraisīt trauka plīsumu. Šā iemesla dēļ kriogēnās tvertnes, kurās ir spiediens, parasti ir aizsargātas ar vairākām spiediena samazināšanas ierīcēm.
Kriogēno šķidrumu (izņemot skābekli) iztvaikošana slēgtā telpā var izraisīt nosmakšanu. Šķidrā skābekļa iztvaikošana var radīt ar skābekli bagātu atmosfēru, kas veicina un paātrina citu materiālu degšanu. Šķidrā ūdeņraža iztvaikošana var radīt īpaši viegli uzliesmojošu maisījumu ar gaisu.
Kriogēno šķidrumu viršanas temperatūra ir zemāka par -73ºC (-100ºF). Laboratorijā visbiežāk izmantotie kriogēnie materiāli ir šķidrais slāpeklis, šķidrais skābeklis un oglekļa dioksīds. Bīstamība var būt ugunsgrēks, sprādziens, trauslums, spiediena palielināšanās, apsaldējumi un nosmakšana.
Daudzi drošības pasākumi, kas attiecas uz saspiestajām gāzēm, attiecas arī uz kriogēniem šķidrumiem. Kriogēno šķidrumu unikālo īpašību dēļ rodas divi papildu apdraudējumi.
Vispārīgi
Kriogēno šķidrumu viršanas temperatūra ir zemāka par -73ºC (-100ºF). Šķidrais slāpeklis, šķidrais skābeklis un oglekļa dioksīds ir visbiežāk laboratorijā izmantotie kriogēnie materiāli. Bīstamība var būt ugunsgrēks, sprādziens, trauslums, spiediena veidošanās, apsaldējumi un nosmakšana.
Daudzi drošības pasākumi, kas attiecas uz saspiestajām gāzēm, attiecas arī uz kriogēniem šķidrumiem. Kriogēno šķidrumu unikālo īpašību dēļ rodas divi papildu apdraudējumi:
Ļoti zemas temperatūras - Kriogēno šķidrumu aukstie tvaiki strauji sasalst cilvēka audos. Lielākā daļa metālu zemā temperatūrā kļūst izturīgāki, bet tādi materiāli kā oglekļa tērauds, plastmasa un gumija šādā temperatūrā kļūst trausli vai pat lūzt stresa ietekmē. Svarīga ir pareiza materiālu izvēle. Kriogēno šķidrumu izraisīti aukstuma apdegumi un apsaldējumi var izraisīt plašus audu bojājumus.
iztvaikošana - iztvaikojot visiem kriogēnajiem šķidrumiem, rodas liels gāzes daudzums. Šķidrais slāpeklis iztvaikojot izplešas 696 reizes. Argona izplešanās attiecība ir 847:1, ūdeņraža - 851:1, bet skābekļa - 862:1. Ja šie šķidrumi iztvaiko noslēgtā traukā, tie var radīt milzīgu spiedienu, kas var izraisīt trauka plīsumu. Šā iemesla dēļ kriogēnās tvertnes, kurās ir spiediens, parasti ir aizsargātas ar vairākām spiediena samazināšanas ierīcēm.
Kriogēno šķidrumu viršanas temperatūra ir zemāka par -73ºC (-100ºF). Laboratorijā visbiežāk izmantotie kriogēnie materiāli ir šķidrais slāpeklis, šķidrais skābeklis un oglekļa dioksīds. Bīstamība var būt ugunsgrēks, sprādziens, trauslums, spiediena palielināšanās, apsaldējumi un nosmakšana.
Daudzi drošības pasākumi, kas attiecas uz saspiestajām gāzēm, attiecas arī uz kriogēniem šķidrumiem. Kriogēno šķidrumu unikālo īpašību dēļ rodas divi papildu apdraudējumi.
Bīstamība
Ekstrēms aukstumsŠķidrā slāpekļa tvaiki var strauji sasaldēt ādas audus un acu šķidrumu, izraisot aukstuma apdegumus, apsaldējumus un neatgriezeniskus acu bojājumus pat īslaicīgas iedarbības gadījumā.
Aizdusināšana
Šķidrais slāpeklis iztvaikojot paplašina savu tilpumu 696 reizes, un tam nav brīdinošu īpašību, piemēram, smaržas vai krāsas. Tādējādi, ja iztvaiko pietiekami daudz šķidrā slāpekļa, lai samazinātu skābekļa procentuālo daudzumu zem 19,5 %, pastāv skābekļa trūkuma risks, kas var izraisīt bezsamaņas zudumu. Ja skābekļa deficīts ir ļoti liels, var iestāties nāve. Lai novērstu nosmakšanas risku, apstrādātājiem, lietojot kriogēnus telpās, ir jāpārliecinās, ka telpa ir labi vēdināma.Skābekļa bagātināšanās
Pārnesot šķidro slāpekli, skābeklis gaisā ap kriogēnu ierobežošanas sistēmu var izšķīst un radīt ar skābekli bagātinātu vidi, kad sistēma atgriežas apkārtējā temperatūrā. Tā kā slāpekļa viršanas temperatūra ir zemāka nekā skābeklim, šķidrais skābeklis iztvaiko lēnāk nekā slāpeklis un var uzkrāties tādā daudzumā, kas var palielināt materiālu, piemēram, apģērba, degamību sistēmas tuvumā. Lai samazinātu ugunsbīstamības potenciālu, iekārtas, kurās ir kriogēnie šķidrumi, ir jānovieto tā, lai tajās nebūtu viegli uzliesmojošu materiālu. Kondensētais skābeklis aukstuma uztvērējā var sajaukties ar organisko materiālu uztvērējā, veidojot sprādzienbīstamu maisījumu.
Pārnesot šķidro slāpekli, skābeklis gaisā ap kriogēnu ierobežošanas sistēmu var izšķīst un radīt ar skābekli bagātinātu vidi, kad sistēma atgriežas apkārtējā temperatūrā. Tā kā slāpekļa viršanas temperatūra ir zemāka nekā skābeklim, šķidrais skābeklis iztvaiko lēnāk nekā slāpeklis un var uzkrāties tādā daudzumā, kas var palielināt materiālu, piemēram, apģērba, degamību sistēmas tuvumā. Lai samazinātu ugunsbīstamības potenciālu, iekārtas, kurās ir kriogēnie šķidrumi, ir jānovieto tā, lai tajās nebūtu viegli uzliesmojošu materiālu. Kondensētais skābeklis aukstuma uztvērējā var sajaukties ar organisko materiālu uztvērējā, veidojot sprādzienbīstamu maisījumu.
Spiediena palielināšanās un sprādzieni
Ja tvertnēm nav atbilstošas ventilācijas vai spiediena samazināšanas ierīces, kriogēnam iztvaikojot, var izveidoties milzīgs spiediens. Lietotājiem jāpārliecinās, ka kriogēnie šķidrumi nekad neatrodas slēgtā sistēmā. Lai pasargātu no spiediena palielināšanās, izmantojiet spiediena samazināšanas trauku vai ventilācijas vāku.Rīcība ar
Piesardzīga drošības prakse- Ar šķidro slāpekli jārīkojas labi vēdināmās telpās.
- Ar šķidrumu jārīkojas lēni, lai samazinātu vārīšanos un izšļakstīšanos. Kriogēnajā šķidrumā iegremdēto priekšmetu izņemšanai izmantojiet knaibles - Uzpildot vai piepildot siltu trauku ar kriogēno šķidrumu vai ievietojot šajos šķidrumos priekšmetus, vienmēr notiek vārīšanās un šļakstīšanās.
- Nepārvadājiet šķidro slāpekli stikla Dewars tvertnēs ar plašu atvērumu vai Dewars tvertnēs, kas nav aizsargātas ar drošības lentu.
- Izmantojiet tikai apstiprinātus konteinerus. Jāizmanto triecienizturīgi trauki, kas spēj izturēt ļoti zemas temperatūras. Tādi materiāli kā oglekļa tērauds, plastmasa un gumija šādā temperatūrā kļūst trausli.
- Šķidro slāpekli uzglabāt tikai traukos ar vaļējiem vākiem (nekad neaizslēdziet šķidro slāpekli traukā). Cieši noslēgtā traukā, šķidrumam vāroties, palielināsies spiediens, un pēc neilga laika tas var eksplodēt.
- Nekad nepieskarties neizolētiem traukiem, kuros ir kriogēnie šķidrumi. Miesa pielīp pie ļoti aukstiem materiāliem. Zemā temperatūrā ir bīstami pieskarties pat nemetāliskiem materiāliem.
- Nekad neaizskariet vai nemainiet drošības ierīces, piemēram, balona vārstu vai tvertnes regulatoru.
- Šķidro slāpekli drīkst uzglabāt tikai labi vēdināmās telpās (neglabāt slēgtās telpās).
- Neuzglabāt šķidro slāpekli ilgstoši nesegtā tvertnē.
- Balonus un devas nedrīkst piepildīt vairāk kā līdz 80 % no tilpuma, jo sasilšanas laikā gāzu izplešanās var izraisīt pārmērīgu spiediena palielināšanos.
Individuālie aizsardzības līdzekļi
Acu/ sejas aizsardzībaKriogēno šķidrumu pārvietošanas un apstrādes laikā ieteicams lietot pilnu sejas aizsargu virs aizsargbrillēm vai aizsargbrilles pret ķīmiskām šļakatām, lai samazinātu ar šļakatām vai sprādzieniem saistītās traumas.
Ādas aizsardzība
Strādājot ar šķidro slāpekli, jālieto brīvi pieguloši termoizolēti vai ādas cimdi, krekli ar garām piedurknēm un bikses bez aprocēm. Apstrādājot konteinerus, ieteicams lietot arī aizsargapavus.Īpaša piezīme par izolētiem cimdiem: Cimdiem jābūt brīvi pieguļošiem, lai tos varētu ātri noņemt, ja uz tiem noplūst kriogēns šķidrums. Izolētie cimdi nav izgatavoti tā, lai rokas varētu iebāzt kriogēnajā šķidrumā. Tie nodrošinās tikai īslaicīgu aizsardzību pret nejaušu saskari ar šķidrumu.
Šķidrā slāpekļa/acetona (-94 °C) vannas video rokasgrāmata
Tradicionālās dzesēšanas vannas
Ūdens un ledus vannas
Vanna ar ledu un ūdeni uztur 0 °C temperatūru, jo ūdens kušanas temperatūra ir 0 °C. Tomēr, pievienojot sāli, piemēram, nātrija hlorīdu, temperatūra pazemināsies, pateicoties sasalšanas punkta pazemināšanai. Laigan precīzu temperatūru var būt grūti kontrolēt, temperatūru ietekmē sāls un ledus svara attiecība.
Vanna ar ledu un ūdeni uztur 0 °C temperatūru, jo ūdens kušanas temperatūra ir 0 °C. Tomēr, pievienojot sāli, piemēram, nātrija hlorīdu, temperatūra pazemināsies, pateicoties sasalšanas punkta pazemināšanai. Laigan precīzu temperatūru var būt grūti kontrolēt, temperatūru ietekmē sāls un ledus svara attiecība.
- -10 °C var sasniegt, ja kalcija hlorīda heksahidrāta un ledus masas attiecība ir 1:2,5.
- -20 °C var sasniegt, ja nātrija hlorīda masas attiecība pret ledu ir 1:3.
Sausā ledus vannas -78 °C temperatūrā
. Tā kā sausais ledus sublimējas -78 °C temperatūrā, -78 °C temperatūru uzturēs tāds maisījums kā acetons/sauss ledus. Šķīdums nesasalst arī tāpēc, ka acetonam ir vajadzīga aptuveni -93 °C temperatūra, lai sāktu sasalšanu. Tāpēc, lai uzturētu vannu -78 °C temperatūrā, var izmantot arī citus šķidrumus ar zemāku sasalšanas temperatūru (pentāns: -95 °C, izopropilspirts: -89 °C).
Sausā ledus vannas virs -77 °C
Lai uzturētu temperatūru virs -77 °C, jāizmanto šķīdinātājs ar sasalšanas temperatūru virs -77 °C. Kad acetonitrilam pievieno sauso ledu, vanna sāk atdzist. Kad temperatūra sasniegs -41 °C, acetonitrils sasalst. Tāpēc sausais ledus jāpievieno lēnām, lai izvairītos no visa maisījuma sasalšanas. Šādos gadījumos vannas temperatūru -55 °C var sasniegt, izvēloties šķīdinātāju ar līdzīgu sasalšanas temperatūru (n-oktāns sasalst pie -56 °C).
Šķidrā slāpekļa vannas virs -196 °C
Šķidrā slāpekļa vannām ir tāda pati ideja kā sausā ledus vannām. Temperatūru -115 °C var uzturēt, etanolam lēnām pievienojot šķidro slāpekli, līdz tas sāk sasalt (-116 °C).
Ūdens/ledus alternatīvas
Ūdens unledus vannās parasti izmanto krāna ūdeni, jo tas ir viegli pieejams, bet īpaši tīra ūdens izmantošana ir dārgāka. Tomēr krāna ūdens un no krāna ūdens iegūtais ledus var piesārņot bioloģiskos un ķīmiskos paraugus. Tāpēcir radītas daudzas izolētas ierīces, kuru mērķis ir radīt līdzīgu dzesēšanas vai sasaldēšanas efektu kā ledus vannās, neizmantojot ūdeni vai ledu.
. Tā kā sausais ledus sublimējas -78 °C temperatūrā, -78 °C temperatūru uzturēs tāds maisījums kā acetons/sauss ledus. Šķīdums nesasalst arī tāpēc, ka acetonam ir vajadzīga aptuveni -93 °C temperatūra, lai sāktu sasalšanu. Tāpēc, lai uzturētu vannu -78 °C temperatūrā, var izmantot arī citus šķidrumus ar zemāku sasalšanas temperatūru (pentāns: -95 °C, izopropilspirts: -89 °C).
Sausā ledus vannas virs -77 °C
Lai uzturētu temperatūru virs -77 °C, jāizmanto šķīdinātājs ar sasalšanas temperatūru virs -77 °C. Kad acetonitrilam pievieno sauso ledu, vanna sāk atdzist. Kad temperatūra sasniegs -41 °C, acetonitrils sasalst. Tāpēc sausais ledus jāpievieno lēnām, lai izvairītos no visa maisījuma sasalšanas. Šādos gadījumos vannas temperatūru -55 °C var sasniegt, izvēloties šķīdinātāju ar līdzīgu sasalšanas temperatūru (n-oktāns sasalst pie -56 °C).
Šķidrā slāpekļa vannas virs -196 °C
Šķidrā slāpekļa vannām ir tāda pati ideja kā sausā ledus vannām. Temperatūru -115 °C var uzturēt, etanolam lēnām pievienojot šķidro slāpekli, līdz tas sāk sasalt (-116 °C).
Ūdens/ledus alternatīvas
Ūdens unledus vannās parasti izmanto krāna ūdeni, jo tas ir viegli pieejams, bet īpaši tīra ūdens izmantošana ir dārgāka. Tomēr krāna ūdens un no krāna ūdens iegūtais ledus var piesārņot bioloģiskos un ķīmiskos paraugus. Tāpēcir radītas daudzas izolētas ierīces, kuru mērķis ir radīt līdzīgu dzesēšanas vai sasaldēšanas efektu kā ledus vannās, neizmantojot ūdeni vai ledu.
Last edited: