用于暴露于气溶胶的工作场所的实验室烟雾柜

ChristianLüttmann 0 2021-02-19

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静电可以确保颗粒附着在通风橱壁上，并且污染物会被带走。因此，斯坦贝克基金会的研究人员使用的电极将空气中气溶胶的电位释放到0V。为了验证该方法，他们开发了一种新的测试程序。

经典的实验室通风柜的安全概念侧重于避免有害物质通过工作开口而爆发，从而保护使用者免受污染。但是，当另一种影响因素(例如湍流和扩散)添加到经典传播机制中时，这一概念就达到了极限：静电荷。当使用粉尘或气雾剂时，即在药房中，但在许多其他应用领域中，情况总是如此。充电本身是无害的，但是带电的颗粒和液滴会粘在内壁上，正如您从CRT电视屏幕上的灰尘知道的那样。因此，长期以来，工作场所会受到这种不希望的吸引力的污染，这不仅会危害加工产品的纯度，而且还可能危害员工的健康。对于这种情况，斯坦贝克基金会的研究人员现已开发出一种新的提取系统，该系统已被证明可减少墙壁附近表面和气溶胶上的静电荷。这系统地防止了颗粒和气溶胶的粘附。

图2：左：通风橱中的电离电极（蓝色轨道）；右图：通过铝制中空型材在工作台的侧壁和前边缘上向吹出口提供空气。高压电极（小尖端）位于井喷附近，该电极用+/- 5 kV的正负离子为出射的壁束充电。

在常规过程中，电荷通常通过供电网络放电。但是，这不允许工作区域中的表面充分排出，也不能将物体和气溶胶引入通风柜的工作区域中。因此，工作区中的电位差必须由通风柜本身控制。为此，埃斯林根应用科学大学的开发人员在通风橱壁喷口的出口区域安装了高压电极，该电极交替地使正向和负向(+/- 5 kV ，请参见图2)。

一项特殊的建设性挑战源于能够使用该技术改造现有应用程序的目标，以保证现有安装的扩展安全性。为此，对铝制空心型材进行了修改，以便可以对现有标准通风柜进行无问题的模块化改装。所需的高压电极与改型的铝型材中的壁齐平安装。这意味着将保留所有先前存在的功能。壁射线的电离会产生几种影响：

壁射流与正离子和负离子混合，因此壁附近的流的平均电势为0V。
壁射线将溢流的表面放电到0 V的电位。
通过调节电势，排出靠近壁的气流中的所有气溶胶。
消除溢流表面上的静电积累表面变脏的速度变慢或根本不变脏。
接近溢流表面时要卸掉进入壁附近流中的物体;这导致了额外的抗静电安全性。

高压电极纯为电容性充电。尽管使用了5 kV的电压，但由于它们仅存储少量能量，因此即使直接触摸它们，其操作也无害。为了说明这一点，在这里应该提到的是，即使在塑料桌上移动咖啡杯时，也容易产生3至5 kV的电压。如果您从门把手触电，则涉及最高30 kV。但是，由于最小的电流强度和较短的时间，即使那样也无害。

测试方法

HS Esslingen的开发人员在一个广泛的开发项目中展示了电离壁射线对通风橱中电势的影响。为此，在第一个测试中，对工作台的表面进行了静电充电，然后使离子化的壁流在其上流动。测量结果(见图3)清楚地表明，表面放电非常快，特别是在工作区域的前接触区域。如果通风橱在工作日内连续运行，则可以假定表面是电中性的。

图3：在离电离电极不同距离处的表面放电的实验证明。

为了检查是否还可以通过电离壁射线更好地保持表面上没有粘附的颗粒，研究人员在测量过程中雾化了测试气溶胶DEHS(请参阅有关主题的其他信息)。它是带静电的，并朝着工作台表面的方向发射，因此在靠近墙壁时可以检查气溶胶的排放。通过使用专门开发的高度敏感的散射光过程，科学家随后通过实验证明了表面保持清洁。

气雾剂测试方法

每个通风柜当然必须保证熟悉的基本功能，可以安全地阻止通风柜内的污染物爆发。因此，必须为新型的通风柜开发一种测试方法，该方法能够证明通风柜中的气溶胶行为。

根据DIN EN 14175-3的现有测量方法规定，示踪气体六氟化硫(SF 6)流入实验室通风柜的内部，然后测量工作孔(窗孔)前空气中的浓度)。由于气体本身不能受到静电影响，因此SF 6的传播行为与颗粒的行为(特别是在壁附近)有显着差异，因此到目前为止，尚无关于从实验室通风柜排放颗粒的有效陈述。

关于测试顺序，新的测试程序很大程度上基于现有标准。关键的区别在于，在通风橱中，SF 6不会产生气体排放，而是有明确的颗粒排放。这根据DIN EN 14175-3在工作孔附近的工作区域中进行。因此，可以按照与以前常见的SF 6相同的方式检查通风柜的入水容量和稳定性。-测量。经认证的颗粒发生器可从DEHS产生气溶胶，其主要包含尺寸小于一微米的颗粒。就职业安全而言，该粒径是重要的，并且仍可以通过光学测量方法轻松检测到。这样的小颗粒会跟随排烟柜中的流动，因此提供了将测得的颗粒爆发与工作开口(窗口开口)中所寻求的流动不稳定性等同的可能性。使用粒子计数器定量记录粒子爆发。与常规SF 6相比-但是，无法获得所使用的测量设备的检测极限附近的测量值。取而代之的是，只要确保足够纯净的测试环境，用这种方法测得的值就远高于环境的噪声水平。

图4：粒子测试方法的示意图结构

与当前的常规方法相比，使用新的测试方法可以在本地检查排气孔流入的稳定性。为此，使用移动装置将测量头放置在工作孔中(参见图4)。Steinbeis基金会的开发人员已经在测试程序中证明，基于粒子的测量方法可以与现有测试标准等效使用。因此，新工艺目前是标准化讨论的主题，旨在以对环境更友好的颗粒物排放替代对环境有害的SF 6。

内容来源：实验与分析

责任编辑：展源

审　　核：何发