DataLife Engine 9.2 > Техника безопасности в химических лабораториях > Работа с ртутью

Работа с ртутью


31-12-2011, 21:32. Разместил: Admin

Работа с ртутью

Металлическая ртуть — широко используемое в практике химических лабораторий « во многих случаях незаменимое вещество. Общеизвестно ее применение для заполнения термометров, вакуумметров, затворов, реле, электрических прерывателей, для получения высокого вакуума в ртутных диффузионных насосах, при электрохимических исследованиях, в полярографическом . анализе с применением ртутного капельного электрода, для точной калибровки мерной посуды, для определения пористости адсорбентов и диаметра капиллярных трубок. Широко используются способность ртути образовывать амальгамы с большинством металлов, а также ее каталитические свойства в различных химических реакциях.

Работа с  ртутью

Источники опасности

Пары металлической ртути, как и большинство ее химических соединений, обладают чрезвычайно высокой токсичностью: ПДК паров ртути в воздухе рабочей зоны составляет 0,01 мг/м , а среднесменная — 0,005 мг/м3 (для сравнения: ПДК такого сильнодействующего ядовитого вещества, как фосген, составляет 0,5 мг/м3).

Начальные симптомы хронического отравления парами ртути неспецифичны и выражаются, главным образом, в растройствах нервной системы. Часто пострадавшие не связывают эти явления с истинной причиной — отравлением ртутью и продолжают работать в отравленной атмосфере, в результате поражения нервной системы усугубляются — вплоть до потери трудоспособности. Последствия хронических ртутных, отравлений с трудом поддаются лечению.

Даже в концентрациях, в сотни и тысячи раз превышающих ПДК, пары ртути не обладают цветом или запахом, не оказывают немедленного раздражающего действия. По этой причине персонал, работающий в отравленных ртутью помещениях, как правило, не подозревает об этом до тех пор, пока признаки серьезного отравления не станут явными.

Ртуть — чрезвычайно подвижная жидкость и при неаккуратном обращении, а иногда и несмотря на все предосторожности, может быть пролита на пол или рабочий стол. При этом мельчайшие шарики ртути раскатываются по всему помещению, попадая в самые незначительные щели и труднодоступные места. Пролитую ртуть очень трудно собрать полностью, между тем даже небольшие ее количества, оставшиеся в щелях в виде мелких, часто невидимых невооруженным глазом капель, за счет значительной поверхности интенсивно испаряются и быстро создают в замкнутом помещении, особенно при недостаточной вентиляции опасные для здоровья работающих концентрации паров. Необходимо иметь в виду, что достаточно в небольшом помещении разбить всего один ртутный термометр и не провести тщательную демеркуризацию, чтобы работающие в этом помещении с течением времени получили ртутное отравление.

Работа с  ртутью

Ниже приведены зависимости равновесной концентрации паров ртути в атмосфере и давления паров ртути от температуры:

Из приведенных данных видно, что, например при 25 °С в замкнутом помещении без вентиляции, содержащем открытую поверхность ртути, с течением времени концентрация паров ртути достигнет значения, в 2000 раз превышающего ПДК. Реальная концентрация паров ртути в помещении за счет вентиляции всегда ниже равновесной и зависит от площади испарения, скорости движения воздуха над поверхностью ртути, состояния ее поверхности, температуры воздуха и других факторов. Скорость испарения ртути со свежей поверхности в неподвижном воздухе при 20 °С составг ляет 0,002 мг/(см2-ч).

Нетрудно подсчитать, что если 25 г ртути (около 2 см3) при падении раздробится на капли диаметром 0,1 мм каждая (на практике эти капли бывают микронного н даже субмикронного размера), то общая поверхность всех капель составит около 0,1 м2. При 20 "С с такой поверхности может испаряться за I ч около 2 мг ртути. За ночь (в течение 16 ч) в комнате объемом 100 м3 при отключенной вентиляции создается средняя концентрация паров ртути, в 30 раз превышающая ПДК. С момента включения вытяжной вентиляции с кратностью обмена, равной 6, количество содержащейся в помещении ртути в приведенном примере снизится до уровня ПДК только через 1 ч и то при условии равномерного нррветривания всех участков комнаты.

По мере окисления поверхности ртути скорость испарения уменьшается и через 14 дней составляет 20— 40% от скорости испарения со" свежей поверхности. Однако такого снижения явно недостаточно, чтобы можно было говорить об уменьшении опасности отравления. Кроме того, при механических воздействиях оксидная пленка может разрушаться, при этом скорость испарения вновь увеличивается.

Следует учитывать, что пары ртути активно адсорбируются штукатуркой, деревом, ржавчиной, текстильными материалами, некоторыми марками линолеума, стеклом, металлами и другими материалами. Процесс адсорбции обратим, поэтому стены, потолок, мебель в зараженном ртутью помещении становятся дополнительными источниками выделения ее паров, особенно при повышении температуры воздуха. По этой причине концентрация паров может превышать ПДК даже при Непрерывно работающей вентиляции. Нередко случается, что даже тщательная уборка обнаруженной в щелях пола «залежной» ртути не приводит к существенному снижению концентрации ее паров в воздухе, и чтобы сделать помещение пригодным для работы, приходится производить сложный и трудоемкий ремонт.

Опасно испарение не только пролитой ртути. Негерметично закрытые приборы со ртутью, например ртутные затворы для мешалок, некоторые конструкции манометров, а также сосуды с неплотными крышкам^ для ее хранения служат постоянными источниками поступления паров ртути в атмосферу.

Работа с  ртутью

Вопреки широко распространенному мнению, слой воды, масла, глицерина и других жидкостей, налитых поверх ртути, не препятствует ее испарению. Этот, казалось бы противоречащий здравому смыслу, факт объясняется тем, что растворимость ртути во многих жидкостях хотя и ничтожно мала, все же выше, чем в воздухе. Например, растворимость ртути в воде при 25 °С составляет 3-10^7 моль/л или 60 мг/м3, что в три раза превышает концентрацию ее насыщенных паров в воздухе при той же температуре (20 мг/м3).

Недопустимо скопление ртути в сифонах раковин, попадание паров ртути в масляные насосы при заполнении вакуумметров, перегонке ртути и других операциях, хранение ртути под слоем воды.

Также ошибочно распространенное мнение, что пары ртути вследствие высокой атомной массы всегда опускаются вниз. При расчетах это приводит к заниженным оценкам концентрации ртутных паров в зоне дыхания. Следует иметь в виду, что при испарении ртути образуется паровоздушная смесь, причём из-за малой концентрации паров при комнатной температуре утяжеление воздуха оказывается крайне незначительным. Поэтому воздух, содержащий пары ртути, не опускается вниз, а рассеивается по всему помещению.

Однако основная опасность при работе с ртутью связана не столько с ее токсичными свойствами, сколько с удивительной неосведомленностью о них, встречающейся до сих пор даже среди опытных работников химических лабораторий. Следствием этого является недооценка вреда, который может быть нанесен собственному здоровью и здоровью окружающих в случае пренебрежения элементарными правилами работы со" птутью. Положение усугубляется тем, что до сих пор в некоторых руководствах рекомендуются для употребления приборы с неизолированной поверхностью ртути, описываются не отвечающие современным требованиям приемы работы со ртутью, малоэффективные методы демеркуризации помещений.

Действие ртути на организм человека

При вдыхании воздуха, содержащего пары ртути в концентрации не выше 0,25 мг/м3, последняя полностью задерживается в легких. В случае более высоких концентраций паров в атмосфере возможен и другой путь их проникновения в организм — через неповрежденную кожу.

В зависимости от количества ртути и длительности ее поступления в организм возможны острые и хронические отравления, а также микромеркуриализм. Наиболее чувствительны к ртутным отравлениям женщины и дети.

Острые отравления парами ртути. В практике химических лабораторий такие отравления встречаются редко — при поступлении значительного количества ртутных паров в организм в течение непродолжительного времени вследствие аварий или грубого нарушения правил техники безопасности. Острые отравления возможны при нагревании неизолированной ртути вне вытяжного шкафа, например при пользовании банями с жидкими теплоносителями (маслом, глицерином; сплавом Вуда), в которые попала ртуть из разбитого термометра. Опасные концентрации ртутных паров создаются при разрушении стеклянных аппаратов, содержащих нагретую до высокой температуры ртуть. Одна из опаснейших и в то же время довольно часто встречающихся ситуаций — разрушение ртутного термометра в сушильном шкафу. Ртуть при этом испаряется особенно быстро, а сушильные шкафы нередко размещают вне вытяжного шкафа. "

Один из случаев острого отравления ртутью произошел в результате воспламенения установки, снабженной ртутным затвором. Сотрудник в течение 10—15 мин пытался бороться с огнем с помощью асбестового полотна. Ртутный затвор разбился, ртуть попала на нагретые части установки, в песчаную баню и на асбестовое полотно, которое от пламени также сильно нагрелось. Хотя установка была собрана в вытяжном шкафу, для более успешной борьбы с огнем сотрудник отключил вытяжную вентиляцию. К концу дня у пострадавшего появились признаки острого ртутного отравления. Выздоровление наступило через 3 недели интенсивного лечения.

Обычно симптомы острого отравления парами ртути проявляются уже через несколько часов после начала отравления — общая слабость, отсутствие аппетита, головная боль, боли при глотании, металлический вкус во рту, слюнотечение, набухание и кровоточивость десен, тошнота и рвота; как правило, появляются боли в животе, слизистый понос (иногда с кровью). Нередко наблюдается воспаление легких, катар верхних дыхательных путей, боли в груди, кашель, одышка, иногда озноб. Температура тела иногда повышается до 38—40 °С. В моче пострадавшего находят значительные количества ртути. В особо тяжелых случаях через несколько дней возможна смерть.

Хронические отравления парами ртути (меркуриал изм). Отравления возникают при сравнительно продолжительной работе — в течение нескольких месяцев, а иногда нескольких лет в помещениях, воздух которых содержит пары ртути в количествах, незначительно превышающих санитарную норму.

При. хронических отравлениях в первую очередь поражается центральная нервная система. В зависимости от типа нервной системы первые признаки могут быть различны: повышенная утомляемость, сонливость, общая слабость, головные боли, головокружения, апатия, а также эмоциональная неустойчивость — неуверенность в себе, застенчивость, общая подавленность, раздражительность. Наблюдается ослабление памяти, внимания, умственной работоспособности. Постепенно развивается усиливающееся при волнении дрожание («ртутный тремор») вначале пальцев рук, затем век, губ, в тяжелых случаях — ног и всего тела. Большое значение для диагностики ртутных отравлений имеет снижение кожной чувствительности, вкусовых ощущений и остроты обоняния. Наблюдается также усиление потливости, частые позывы к мочеиспусканию, иногда некоторое увеличение щитовидной железы, замедление или учащение сердечной деятельности, понижение кровяного давления.

Работа с  ртутью Работа с  ртутью

Хроническое отравление вызывает предрасположенность к туберкулезу, атеросклеротическим явлениям, поражениям печени и желчного пузыря, гипертонии. У женщин нарушается менструальный цикл, увеличивается процент выкидышей и преждевременных родов, мастопатии, беременность протекает более тяжело, родившиеся дети нередко бывают нежизнеспособными или очень слабыми.

Последствия хронического отравления могут проявляться спустя несколько лет после прекращения контакта со ртутью.

Микромеркуриализм. Это хроническое отравление возникает при воздействии на человека в течение 5— 10 лет ничтожных концентраций паров ртуТи.

Задолго до появления первых клинических признаков микромеркуриализма происходят резкие сдвиги пороговой чувствительности к запаху различных веществ, что можно выявить с помощью специальных тестов. Основаниями для проверки служат быстрая утомляемость, снижение работоспособности, повышенная возбудимость, раздражительность, головные боли, ослабление памяти. Отсутствие контакта со ртутью не может явиться доводом против подозрений на ртутное отравление, поскольку микромеркуриализм возникает иногда при самых неожиданных обстоятельствах — может сыграть роль диффузия паров ртути из соседних помещений, разбитый даже очень давно ртутный тер-мометр, если ртуть не была тщательно'убрана, и т. п.

Более характерными признаками, проявляющимися однако не сразу, являются мелкий й частый тремор пальцев вытянутых рук, кровоточивость десен, катаральные явления верхних дыхательных путей, позывы к частому мочеиспусканию, у женщин, кроме того,— нарушение менструального цикла.

Если воздействие паров ртути на организм продолжается, микромеркуриализм переходит в хроническое отравление ртутью со всеми характерными для него симптомами.

Индикация паров ртути

Для количественного определения содержания паров ртути в воздухе и локальных скоплений металлической ртути промышленностью выпускаются анализаторы паров ртути «Меркурий». Действие приборов основано на поглощении парами ртути^ излучения ртутной лампы с длиной волны 253,7 нм. Пределы измерений от 0 до 0,005 мг/м3 и от 0 до 0,25 мг/м3 [34].

Разработаны лабораторные методы количественного определения ртути в воздухе с помощью адсор-бентных трубок. Через трубку, заполненную гопкалитом, в течение заданного промежутка времени (от 15 Мин до 8 ч) просасывают определенный объем воздуха (как правило, 50—100 л). Содержимое трубки растворяют в кислоте, анализ осуществляют методом атомно-абсорбционной спектрометрии при длине волны 253,7 нм. Нижний предел измерения составляет 0,005 мг/м3; влияния неорганических веществ на результаты анализа не обнаружено*. Ориентировочно содержание паров ртути в воздухе можно определить с помощью индикаторных бумажек, пропитанных суспензией нодида меди или сульфидом селена.

Способы приготовления индикаторных бумажек приведены ниже:

1. Суспензию иодида меди получают так же, как при получении, индикаторного порошка (см. разд. 14.4), но этилового спирта добавляют столько, чтобы получилась жидкая паста. Пасту ровным слоем наносит на листы фильтровальной бумаги с помощью кисти. Бумагу высушивают либо в помещении, не содержащем паров ртутя, либо в эксикаторе. После этого нарезают полоски шириной 1 см. Сухие бумажки хранят в плотно закрывающемся сосуде.

2. Фильтровальную бумагу пропитывают 5% раствором сульфата меди и затем равномерно опрыскивают из пульверизатора 10% раствором иодида калия. Для обесцвечивания бумагу опускают в 10% раствор тиосульфата натрия, затем промывают водой, сушат и нарезают полосками.

Индикаторные бумажки помещают в местах возможного попадания паров ртути а воздух на уровне человеческого роста. Если в течение рабочего дня (7—8 ч) бумажки не приобретают розоватого оттенка, содержание паров ртути в воздухе ниже ПДК.

Поглощение паров ртути

В лабораториях, не приспособленных специально для работы со ртутью, в порядке исключения допускается эпизодическая работа с небольшими ее количествами. Обязательными условиями проведения таких работ являются, во-первых, согласование методики.

Для этой цели берут непроклеенную или слабопроклеен-ную бумагу (фильтровальную или газетную), размачивают ее в воде и затем отжимают. Бумагу после протирки ни в коем случае нельзя выбрасывать. Ее помещают в банку, закрывающуюся пробкой, заливают раствором, в 1 л которого содержится 1 г КМпС»4 и 5 мл конц. НО, и* хранят в течение нескольких дней. Ртуть нри этом превращается в каломель.

При сборе ртути нельзя ограничиваться осмотром только доступных участков. Следует учитывать,, что металлическая ртуть очень подвижна и мельчайшие ее шарики могут «разбегаться» далеко от места падения, падая в щели, трещины и прочие труднодоступные места.

Работа с  ртутью

Из углубленийи щелей ртуть извлекают при помощи полосок или кисточек из белой жести, медной или латунной проволоки и других амальгамирующихся металлов. Чтобы ртуть хорошо прилипала к медным пластинкам или проволоке, перед употреблением их промывают ацетоном, затем окунают в разбавленную азотную кислоту и, наконец, промывают водой. Медными кисточками ртуть можно легко собрать под слоем воды иди органических жидкостей.

Амальгированные пластинки и кисточки сами могут послужить источниками отравления воздуха, поэтому их следует хранить в специальных герметически закрывающихся банках..

Мебель и приборы, под которые могли попасть шарики ртути, обязательно переставляют. Если предполагается, что ртуть попала на деревянную мебель, вынимают все ящики и полки, особое внимание обращая на пазы и щели. Ящики выколачивают над куском линолеума или подстилкой из клеенки. Щели и стыки следует прошпаклевать и покрасить масляной краской.

В месте, где разлилась ртуть, неплотно прилегающие к полу участки линолеума вскрывают, плинтусы отрывают от стен. При обнаружении вкраплений ртути загрязненные ею участки штукатурки срезают.

Химическая обработка помещений

Механическая очистка, как бы тщательно она ни была проведена, все же не может считаться достаточной. Мелкие капли, особенно из щелей и трещин, нельзя извлечь полностью, кроме того, невозможно удалить адсорбированные поверхностью пары ртути,, поэтому после механической очистки обязательно проводят химическую обработку загрязненных участков.

Различные методы химической обработки основаны либо на окислении ртути с превращением ее в оксид или в хлорид, либо на переведении ее в мелкодисперсное состояние, что облегчает уборку. Однако следует иметь в виду, что ртуть в химическом отношении весьма устойчива. Например, ее первый потенциал ионизации (10,43 В) выше ионизационных потенциалов золота (9,39 В) и платины (9,00 В). По этой причине химические дегазирующие агенты способны окислить только поверхность ртути и, .следовательно, эффективны при обработке лишь очень мелких капель. На более крупных каплях образуется защитная пленка, однако эффект снижения концентрации паров ртути в воздухе'оказывается лишь временным. При повышении температуры или механическом воздействии оксидная пленка растрескивается и испарение ртути возобновляется.

Далеко не все из описанных в литературе способов химической обработки достаточно эффективны. Например, совершенно бесполезно засыпать ртуть серным цветом, так как при комнатной температуре и даже при нагревании до 100 °С ртуть и ее пары практически не взаимодействуют с измельченной серой. Нельзя применять для обработки металлические порошки, образующие амальгамы, во всяком случае без дальнейшей тщательной уборки, поскольку этот прием не уменьшает, а может даже увеличить скорость испарения ртути.

Не рекомендуется также применять газообразный сероводород. В безвредных для здоровья концентрациях сероводород неэффективен. Применение высоких концентраций (1г/м3 и выше) в лабораторном помещении связано с серьезными техническими трудностями, к тому же образующаяся защитная пленка сульфида ртути не отличается прочностью, и через некоторое время после демеркуризации концентрация паров ртути в воздухе может восстановиться до опасного уровня.

Работа с  ртутью

Демеркуризация раствором хлорида железа.

Метод демеркуризации, основанный на взаимодействии ртути с раствором РеСЬ, считается одним из наиболее простых и надежных. В результате химической реакции мелкие капли ртути превращаются в оксиды и хлориды, более крупные при механическом перемешивании с раствором переходят в мелкодисперсное состояние, что увеличивает их реакционную способность и облегчает последующую уборку.

Для демеркуризации рекомендуется использовать 20% водный раствор РеОз. Более разбавленные растворы менее устойчивы вследствие гидролиза. Раствор готовят из расчета 10 л на 25—30 м2 площади помещения. Небольшие порции хлорида железа растворяют в холодной воде при перемешивании. Обрабатываемую поверхность обильно смачивают раствором, затем несколько раз протирают щеткой для лучшего эмульгирования ртути и оставляют до полного высыхания. Через 1—2 суток поверхность тщательно промывают сперва мыльным раствором, затем чистой водой для удаления продуктов реакции и непрореагировавшей ртути.

Следует иметь в виду, что раствор хлорида железа вызывает сильную, коррозию металлического оборудования и приборов, а также порчу деревянной мебели и нмготппых пластиков. Металлические части приборов рекомендуется защищать, смазывая их перед обработкой вазелином.

Демеркуризация раствором пермангалата калия.

Метод основан на взаимодействии ртути со свободным хлором, образующимся при реакции- перманганата калия с соляной кислотой. В результате образуется малотоксичная нерастворимая в воде каломель: 2KMn04 + 16НС1 =2KCI +2MnCl j + 5С12+ 8HjO; 2Hg-r-Cla = HgaClj.

Каломель, оставленная на воздухе, со временем разлагается с выделением металлической ртути, поэтому после демеркуризации обработанные поверхности тщательно промывают.

Рекомендуется использовать раствор, содержащий в 1 л 1—2 г КМп04 и 5 мл конц. HCl. Обработку удобно проводить с помощью пульверизатора. Через 1—2 ч можно приступить к уборке. Раствор вызывает коррозию металлического оборудования, хотя ив меньшей степени по сравнению с раствором хлорида железа. В случае образования бурых пятен на полу и мебели их можно удалить 3% раствором перекиси водорода.

Обычные пульверизаторы с металлическим распыляющим узлом при использовании для демеркуризации быстро выходят из строя из-за коррозии. На рис. 93 приведена предложенная автором [15] конструкция простейшего пульверизатора, с помощью которого можно распылять агрессивные растворы. Для изготовления-пульверизатора мягкую полиэтиленовую трубку осторожно разогревают в струе горячего воздуха, например высоко над пламенем спиртовки, и оттягивают капилляр, который затем вставляют в сопло. Чем тоньше капилляр, тем выше дисперсность распыления и ниже производительность по раствору. Соотношение^ диаметров отверстия сопла и капилляра подбирают опытным путем. Оптимальный диаметр отверстия сопла 0,5—0,3 мм. Тонкую регулировку работы пульверизатора осуществляют, выдвигая конец капилляра за пределы сопла на 0,5—1 мм.

Демеркуризация хлорной известью и полисульфидом натрия. Метод достаточно эффективен, хотя несколько более трудоемок, так как включает последовательную обработку двумя растворами. При обработке хлорной известью образуется каломель, которая при взаимодействии с раствором полисульфида натрия превращается в сульфид ртути.

Работа с  ртутью

Хлорную известь употребляют в виде 20% суспензии в воде. Для получения полисульфида натрия нагревают 1 кг кристаллического сульфида натрия до 105 °С и при перемешивании постепенно добавляют 100— 150 г молотой серы до получения однородной массы, которую затем растворяют в 10—12 л воды.

Подлежащие демеркуризации поверхности вначале обрабатывают хлорной известью, через 2—3 ч известь смывают, после чего наносят раствор полисульфида натрия. Помещение закрывают и через сутки промывают обработанные места теплой мыльной водой.

Демеркуризация аппаратуры и посуды

Хотя совершенно чистая ртуть не смачивает поверхность стекла и фарфора, в присутствии даже ничтожных загрязнений мельчайшие ее капельки прилипают к фарфоровой и стеклянной посуде и приборам. Поэтому посуду, в которой находилась ртуть, нельзя мыть обычным образом над раковиной, а необходимо сперва тщательно демеркуризировать.

Мелкую посуду и детали приборов целиком заливают разбавленной азотной кислотой в толстостенном стакане подходящего объема и оставляют на несколько часов, а лучше на ночь. После такой обработки посуду промывают водой. Посуду и приборы большого размена тщательно ополаскивают изнутри небольшим количеством слегка подогретой для ускорения реакции §0—56% азотной кислотой. Если стеклянный прибор загрязнен снаружи, его протирают несколько раз влажной бумагой, как описано выше.

В тех случаях, когда ртуть попадает на металлические части приборов и образует амальгаму, демеркуризация бывает особенно затруднительной. Применение кислот не дает желаемого эффекта. Положительные результаты могут быть достигнуты путем длительного нагревания загрязненных ртутью металлических частей в вытяжном шкафу.

Работа с приборами, содержащими металлическую ртуть

Ртутные вакуумметры широко используются в химических лабораториях для измерения разрежения, например при вакуумной перегонке. При неаккуратном обращении и несоблюдении мер предосторожности они могут поломаться. Во избежание поломок стеклянные ртутные вакуумметры необходимо монтировать на деревянных или пластмассовых подставках и закреплять в удобном месте в вытяжном шкафу. Каждый вакуумный насос должен быть снабжен вакуумметром. Использование одного вакуумметра для обслуживания нескольких вауумных линий, связанное с его перестановкой, не допускается.

Поломки вакуумметров нередко случаются,при отсоединении резиновых шлангов от отводных трубок. Поэтому, если шланг снимается с трудом, его целесообразно срезать. Заполнение вакуумметров очищенной ртутью следует доверять только опытным работникам.

Наибольшее распространение в лабораториях органического синтеза получили укороченные и-образные ртутные вакуумметры (рис. 94). Из сравнения конструкций видно, что варианты б и в в большей степени отвечают  требованиям  техники   безопасности, чем вариант а. Благодаря более удобному расположению крана их можно установить в глубоком противне, а еще лучше — в специальном шкафчике из органического стекла, что полностью исключает поломку вакуумметра даже при его опрокидывании. Стенки шкафчика рекомендуется не склеивать, а соединять стальными винтиками, что облегчает его разборку при очистке. Существенное преимущество конструкций б не заключается в простоте заполнения. Перед заполнением вакуумметра конструкции а кран приходится отпаивать. Сужение 2 предохраняет вакуумметр от разрушения; при резком впуске воздуха в систему оно замедляет движение ртути.

Работа с  ртутью

Компактны и менее подвержены поломкам вакуумметры, изготовленные из двух коаксиально расположенных трубок (рис. 95). Дополнительное их преимущество — меньшая погрешность при считывании показаний, поскольку уровни ртути максимально приближены друг к другу. Однако, чтобы вакуумметр такой конструкции давал верные показания, капиллярная депрессия ртути во внутренней и внешней трубках должна быть одинаковой, для чего внутренний диаметр узкой трубки должен быть равен зазору между трубками. Так, например, при внутреннем диаметре широкой трубки 14 мм узкая трубка должна иметь диаметр 6 мм при толщине стенок 1 мм. Очень удобно помещать такой вакуумметр в толстостенный стеклянный сосуд, например трехгорлую склянку Вульфа, которая защищает его от поломки и одновременно служит предохранительной склянкой в случае использования для а> здания разрежения водоструйного насоса. Из вакуумной системы при этом исключаются лишние разветвления и краны.

На рис. 96, а изображена упрощенная конструкция вакуумметра, предложенная автором (124. Запаянная с одного конца стеклянная трубка и две пробирки — одна чуть пошире другой — не спаиваются, а свободно вставляются друг в друга; при изготовлении вакуумметра не требуется, таким образом, никаких стеклодувных работ. За счет сферической формы днищ пробирок автоматически обеспечивается центровка*. Прибор легко разбирается, что значительно облегчает замену загрязнившейся ртути. На рис. 96,6 — та же конструкция в более удобном исполнении.

Для измерения давления от 0,1 МПа до 1,3« 10"* Па (от 760 до Ю-6 мм рт. ст.) в лабораториях применяют компрессионные манометры — различные разновидности манометра Маклеода. Для их заполнения требуется до нескольких килограммов ртути, поэтому при аварии они представляют серьезную опасность. Некоторые конструкции манометров Маклеода не отвечают современным требованиям техники безопасности. Учитывая эти обстоятельства, следует по возможности заменять в лабораториях стеклянные вакуумметры, содержащие большое количество ртути, на безопасные и удобные в работе теплоэлектрические вакуумметры (термопарные и вакуумметры сопротивления), электроразрядные,, а также ионизационные вакуумметры (электронно-ионизационные и радиоизотопные) [34].

Ртутные затворы (рис. 97) применяются при не: обходимости герметизации ввода мешалки в реакционный сосуд. Несмотря на определенные преимущества ртутных затворов, в частности ничтожное сопротивление вращению, они не могут быть рекомендованы для широкого применения в лабораториях. При внезапном увеличении скорости вращения мотора велика вероятность поломки затвора. Ртуть при этом разлетается далеко от места аварии в виде очень мелких капель. Кроме того, поверхность ртути в затворе не изолирована и служит постоянным источником попадания паров ртути в атмосферу. Слой глицерина или масла поверх ртути предохраняет ее от разбрызгн-. вания, но не может предотвратить, как уже было сказано, испарения ртути. Ватный тампон с иодиро-оаиимм vглeм. вложенный в затвор, надежно задерживает ртутные пары только при неработающей мешалке.

К счастью, в лабораторной практике ртутные затворы можно заменить другими приспособлениями. Для герметизации сосудов с мешалками предложено множество конструкций: некоторые рассмотрены ниже.

Отличная герметизация достигается в том случае, если вал мешалки пришлифован к направляющей трубке (рис. 98). Смазанный небольшим количеством маловязкой смазки, например вазелином или глицерином, цилиндрический шлиф не оказывает при вращении значительного сопротивления, работает равномерно и без шума. При создании в колбе разрежения следует надежно прикрепить вал мешалки к оси мотора, чтобы мешалка не проскочила внутрь. Изготовить затвор с цилиндрическим шлифом можно в стеклодувной мастерской. Работа упрощается, если в качестве заготовки использовать вышедший из строя медицинский шприц со стеклянным поршнем.

На рис. 99 изображен фторопластовый затвор, который при условии его поточно'го изготовления с успехом заменяет затвор с цилиндрическим шлифом. Незначительный коэффициент трения фторопласта позволяет обходиться без смазки. С точки зрения техники безопасности особенно .ценное качество фторопластового затвора — его прочность.

Простейшее сальниковое уплотнение, пригодное для работы при небольшом избыточном давлении или разрежении до 1,3—2,0 кПА (10—15 мм рт. ст), получается из небольшого отрезка эластичного резинового шланга (рис. 100). Шланг должен плотно обхватывать вал мешалки. В качестве смазки используют глицерин или вазелиновое масло. Уплотнение требует постоянного наблюдения в ходе, работы, поскольку по мере впитывания смазки трение увеличивается и мотор может остановиться. При этом ни в коем случае не следует увеличивать питающее напряжение (или силу тока) —достаточно ввести в сальник дополнительную каплю смазки. В случае форсирования мощности электромотора возможен «разнос» мешали и, как следствие — поломка прибора.

Если не требуется создавать избыточное давление или вакуум в колбе, можно воспользоваться жидкостным затвором, в котором запирающей жидкостью служит реакционная масса (рис. 101). Для этого направляющую трубку делают такой длины, чтобы ее можно было опустить ниже уровня жидкости в колбе. Затвор работает без перебоев, если специально позаботиться, чтобы, при работе мешалки в центре жидкости не образовывалась воронка.

Несколько более сложный в изготовлении, однако очень удобный в работе затвор можно изготовить из полой фторопластовой или полиэтиленовой пробки, соответствующей конусному шлифу КШ 29 (рис. 102). На стержень из нержавеющей стали круглого.сечения / (можно использовать и стеклянную палочку, если перемешиваемая масса не слишком вязкая) надевают отрезок эластичной резиновой трубки 6 с толщиной ртрнлк нр менее 2—3 мм. В нижней части пробки 5 высверливают отверстие, диаметр которого на 1—2 мм меньше диаметра резиновой трубки. Края отверстия тщательно зачищают и округляют с помощью мелкозернистой наждачной бумаги или надфиля. Смазав резиновую трубку глицерином, вставляют мешалку в пробку и после регулирования ее длины закрепляют стержень в резиновой трубке с помощью мягкой стальной или медной проволоки 8. Вал мешалки, в отличие от обычных затворов, должен не вращаться, а совершить прецессию вокруг вертикали. Чтобы привести мешалку в действие, на оси электромотора закрепляют диск с отверстиями 3, предпочтительно изготовленный из фторопласта. Вставив свободный верхний конец мешалки в одно из отверстий, дополнительно ограничивают возможность движения стержня вверх-вниз муфтами 4. Пробку обязательно закрепляют в горле колбы пружинками 7.

Затвор прекрасно работает как при малой, так й при высокой (до нескольких тысяч оборотов в минуту) частоте вращения мешалки, поскольку трение вращения в уплотняющем   узле  практически . отсутствует.  При   необходимости перемешивания по всему объему малоподвижных или вязких масс, например растворов полимеров, в больших колбах весьма ценным оказывается тот факт, что максимальная амплитуда движений рабочего конца мешалки значительно превышает диаметр горла колбы.

Исключить применение ртутного затвора в некоторых случаях можно, используя взбалтывание, магнитные мешалки, вибромешалки, приводимые в действие электромагнитом, и т. д.

На рис. 103 изображена мешалка на сферическом шлифе, принцип действия которой подобен устройству, изображенному на рис. 102.


Вернуться назад
Бесплатный Jz web - Позитивный портал Скачать музыку
России бланками разрешений сложной работе переводу