CN109231514A - 实验室环境安全控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及实验室安全技术领域，具体为实验室环境安全控制系统，包括处理箱，所述处理箱内的底部设有多个用于收集化学废液的电解池，所述处理箱的外壁设有控制器、抽气泵和检测有害气体的传感器；所述处理箱的上部连通有进液管，所述进液管包括垂直设置的进液口，所述进液口内设有在化学废液流动下能够转动的叶轮，所述进液口的侧壁连通有容纳腔，所述容纳腔内设有在叶轮转动下能够生电的磁生电装置，所述磁生电装置通过绝缘导线与多个电解池构成并联电路。本方案通过充分利用有害气体与化学废液的化学反应处理，以及化学废液的电解反应处理，来减少反应剂的用量，降低有害气体与化学废液的处理成本。

Description

实验室环境安全控制系统
技术领域
本发明涉及实验室安全技术领域，具体为实验室环境安全控制系统。
背景技术
随着科学技术的不断创新发展，用于化学技术研发试验的实验室越来越多。但是，很多实验室在实验过程中会产生各种有害气体和化学废液。例如，在做实验时很容易泄露打量的刺激性的硫化氢气体、刺激性的氯气、无色无味的有毒的二氧化硫气体以及一氧化碳等，这些气体对实验人员是极具危害的，对环境也是极其不利的，如不及时进行处理，很久可能导致科研人员中毒。所以，这些有毒气体进行有效吸收和集中处理就成了人们一个非常关心的问题。现在，大多数的是实验室都是安装通风负压柜，但是，这样做的结果是把大量未经处理的有毒气体直接排放到户外环境中去，对外界环境造成很大的影响。
另一方面，实验室中排放的化学废液处理也是不可忽视的问题。在平常实验中所产生的化学废液，以及清洗实验器材、玻璃器皿等所产生的化学废液，都会含有酸、碱、重金属和有机物等，有些经过简单的过滤处理后就排放掉，有些危害小的化学废液就容易被实验人员忽视，直接将其倒入下水道中，长期依旧最终会对下水道以地下水资源造成污染。
目前，实验中的有害气体和化学废液分别采取各自装置进行处理，有些有害气体通过活性炭净化处理，有些化学废液需要添加中和剂反应，即有害气体和化学废液的处理都需要额外增加反应剂，但根据化学反应，一些有害气体可以与化学废液里的物质反应，比如刺激性的硫化氢气体便可与含银的化学废液反应，即反应方程式为4Ag+H2S+O2＝2Ag2S+2H2O，并且一些化学废液还可以直接通过电解反应。所以，就现有的有害气体和化学废液的处理方式，其都是直接通过各自的反应剂进行处理，并没有一个有效结合有害气体与化学废液反应处理的方式，以降低处理成本。
发明内容
本发明意在提供实验室环境安全控制系统，通过充分利用有害气体与化学废液的化学反应处理，以及化学废液的电解反应处理，来减少反应剂的用量，降低有害气体与化学废液的处理成本。
本发明的基础方案：实验室环境安全控制系统，包括处理箱，所述处理箱内的底部设有多个用于收集化学废液的电解池，所述处理箱的外壁设有控制器、抽气泵和检测有害气体的传感器，所述传感器用于在检测到有害气体达到阈值时给控制器发送检测信号，所述控制器用于在接收到检测信号后控制抽气泵启动，所述抽气泵用于在工作时将有害气体吸入所述处理箱内；
所述处理箱的上部连通有进液管，所述进液管位于电解池的上方，所述进液管包括垂直设置的进液口，所述进液口内设有在化学废液流动下能够转动的叶轮，所述进液口的侧壁连通有容纳腔，所述容纳腔内设有在叶轮转动下能够生电的磁生电装置，所述磁生电装置通过绝缘导线与多个电解池构成并联电路；
所述处理箱的内部设有多个出液管，每个出液管对应一个电解池；所述进液管伸入处理箱内与多个出液管连通，每个出液管与进液管连通处均设有电动阀门，所述处理箱的外壁设有分别控制各个电动阀门启闭的控制开关；
每个电解池均设有排液管，所述排液管伸出处理箱外，所述处理箱设有排气管，所述排液管和排气管均设有开关阀。
进一步，所述处理箱的顶部内壁上设有监控录像的图像采集装置，处理箱外壁设有与所述图像采集装置连接的显示屏。
进一步，所述处理箱的顶部外壁设有投剂盒，所述投剂盒与多个出液管连通。
进一步，所述处理箱内还设有燃烧室，多个所述电解池并排设置，所述燃烧室与多个电解池并列设置；所述燃烧室设有通风管和吸气管，所述通风管伸出所述处理箱外，所述吸气管的管口铰接有仅向管内打开的单向阀；所述抽气泵还用于通过连接通风管，将燃烧室内的空气抽出处理箱外。
进一步，所述排气管连接有用于处理有害气体的反应装置。
进一步，还包括多通管，所述多通管的一管口连接有离心分离机，多通管的其他管口分别与所述排液管连通。
进一步，所述进液口设有漏斗，所述漏斗内设有过滤网。
与现有技术相比，本方案的有益效果如下：
1、本方案通过将有害气体吸入处理箱内，有害气体能与化学废液发生反应的，则直接反应处理掉，从而同时处理了有害气体和化学废液，不需要额外添加反应剂分别对有害气体和化学废液进行处理，减少了反应剂的用量，降低有害气体与化学废液的处理成本。
2、在将化学废液分类收集到电解池的过程，会对电解池通电，电解池内的化学废液能够电解反应的，即通过电解完成化学废液的处理，同样也不需要添加反应剂。并且对电解池的通电是通过本方案自身发电产生，当化学废液从进液口进入，化学废液流动带动叶轮转动，叶轮转动能够使得磁生电装置生电，即通过动力势能转化为电力势能，不需要额外增大电力装置供电，节省了能源。
3、处理箱内设有图像采集装置，以便于观察处理箱的情况，比如，可以观察处理箱内电解池收集到的化学废液的量，以及处理箱内化学废液和有害气体的反应情况。
4、本方案还设置有投剂盒、燃烧室以及反应装置，可以在有害气体和化学废液不能发生化学反应的情况下，再对有害气体和化学废液分离处理。反应剂通过投剂盒进入到电解池内与化学废液反应，燃烧室用于燃烧易燃气体，反应装置用于处理其他有毒气体，一体化实现了有害气体和化学废液的多种处理方式，提高了实验室环境安全控制的便利。
附图说明
图1为本发明实验室环境安全控制系统实施例的结构示意图；
图2为本实施例中磁生电装置的结构示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细说明：
说明书附图中的附图标记包括：处理箱1、电解池2、排气管3、反应装置4、波纹管5、抽气泵6、气管7、投剂盒8、多通管9、传感器10、图像采集装置11、叶轮12、容纳腔13、连接轴14、进液管15、出液管16、排液管17、吸气管18、燃烧室19、通风管20、磁铁21、导体22、金属套23。
实施例基本如附图1所示：实验室环境安全控制系统，包括处理箱1，处理箱1内部的底面安装有多个用于收集化学废液的电解池2。处理箱1的上部连通有进液管15，进液管15位于电解池2的上方，进液管15包括垂直设置的进液口，进液口处安装有漏斗，漏斗内设有过滤网。处理箱1的内部设有多个出液管16，每个出液管16对应一个电解池2。进液管15水平伸入处理箱1内与多个出液管16连通，每个出液管16与进液管15连通处均设有电动阀门，处理箱1的外壁设有分别控制各个电动阀门启闭的控制开关。化学废液从进液管15进入，通过控制出液管16的电动阀门打开，使化学废液流入到对应出液管16的电解池2内，从而完成不同化学废液的分开收集。
处理箱1的外壁安装有控制器、抽气泵6和检测有害气体的传感器10，处理箱1的顶部设有进气口，抽气泵6的排气嘴通过气管7连通进气口。传感器10包括SO2检测传感器10、H2S检测传感器10以及CO检测传感器10。当传感器10检测到有害气体达到阈值时给控制器发送检测信号，控制器接收到检测信号后控制抽气泵6启动，抽气泵6启动后将有害气体吸入处理箱1内。如果有害气体能与电解池2收集的化学废液发生反应，则有害气体吸进处理箱1后，便与电解池2内的化学废液反应。
每个电解池2设均有排液管17，排液管17伸出处理箱1外，排液管17通过多通管9连接有离心分离机(图中未示出)，多通管9的一管口与离心分离机连接，多通管9的其他管口分别与各个电解池2的排液管17连通。处理箱1的上部设有排气管3，排液管17和排气管3均安装有开关阀，有害气体和化学废液反应后产生的液体和气体分别从排液管17和排气管3排出，离心分离机可以将反应所产生的固体和液体分离。排气管3连接有用于处理有害气体的反应装置4，反应装置4可以是活性炭净化装置或者中和池，当有害气体不能与化学废液反应时，便从排气管3排出，再通过反应装置4将其处理。
在本实施例中，进液口内设有叶轮12，进液口的内壁设有支撑轴，支撑轴通过轴承与叶轮12转动连接，当化学废液从漏斗进入到进液口中，化学废液向下流动，化学废液经过叶轮12，从而带动叶轮12转动。进液口的侧壁连通有容纳腔13，容纳腔13内设有在叶轮12转动下能够生点的磁生电装置，磁生电装置通过绝缘导线与多个电解池2构成并联电路。
如图2所示，磁生电装置包括两块磁铁21和位于两块磁铁21之间的导体22，两块磁铁21对称设置在容纳腔13的上下内壁上，导体22通过连接轴14与叶轮12连接，叶轮12转动，便带动导体22转动，导体22转动时使其做切割磁感线运动。导体22的两端均设有金属套23，两个金属套23的内壁分别与导体22两端接触，两个金属套23分别连接有绝缘导线。当电解池2内装有化学废液时，叶轮12带动导体22转动时，导体22做切割磁感线运动产生电流，电流通过绝缘导线给并联电路的电解池2通电，如果电解池2内的化学废液能够电解反应的，即完成化学废液的处理。
在本实施例中，处理箱1的顶部内壁上设有监控录像的图像采集装置11，处理箱1外壁设有与图像采集装置11连接的显示屏，通过显示屏便可以观察处理箱1的内部情况，比如观察有害气体是否与化学废液能够反应，其中，图像采集装置11选用摄像头。
处理箱1的顶部外壁安装有投剂盒8，投剂盒8通过多通管9与多个出液管16连通。当有害气体不与化学废液反应，以及化学废液不能电解反应的，再加入反应剂与化学废液中和。通过控制开关，打开需要中和化学废液所对应的出液管16的电动阀门，反应剂从投剂盒8进入后通过多通管9打开的其中一个管道进入到电解池2内，从而反应剂便与该电解池2内的化学废液进行中和反应。
化学实验所产生的有害气体中还存在易燃气体，当易燃气体不能与化学废液反应时，易燃气体可以选择燃烧的方式进行处理。所以在本方案中，处理箱1内还设有燃烧室19，由于燃烧室19燃烧气体会放热，为了有效降低燃烧室19的温度，将处理箱1内的多个电解池2并排设置，燃烧室19与多个电解池2并列设置，以增大燃烧室19与电解池2的接触面积。由于电解池2内收集有化学废液，燃烧室19燃烧放热时，燃烧室19与电解池2接触，化学废液更容易吸热，有效降低处理箱1和燃烧室19壁的温度。
燃烧室19设有通风管20和吸气管18，通风管20伸出处理箱1外，吸气管18的管口铰接有仅向管内打开的单向阀。通风管20伸出处理箱1外的管口连接有波纹管5，波纹管5可以与抽气泵6的抽气嘴连接，抽气泵6先将有害气体吸入处理箱1内，该有害气体为易燃气体且不与化学废液反应时，将通风管20连接抽气泵6的抽气嘴，抽气泵6的排气嘴不与处理箱1的进气口连接，然后抽气泵6通过通风管20将燃烧室19的空气抽出处理箱1外，使燃烧室19形成负压，利用燃烧室19与处理箱1内的压强差，燃烧室19将处理箱1内的有害气体从吸气管18进入，进而对有害气体进行燃烧处理。
本方案可以实现有害气体和化学废液的多种处理方式，有效控制实验室环境的安全。当产生了化学废液时，将化学废液分类收集在不同的电解池2内储存。
当产生了有害气体后，将有害气体吸进处理箱1内，如果有害气体能与电解池2内的化学废液反应，则即处理了有害气体，又同时处理了化学废液，从而不需要分别添加反应剂处理有害气体和化学废液，降低了处理成本；如果有害气体不能与化学废液反应，则有害气体才通过排气管3进入反应装置4将其处理。如果有害气体为易燃气体，该易燃气体又不能与化学废液反应，则吸入燃烧室19内燃烧处理。
当电解池2内的化学废液收集较多后，实验室未存在有害气体，再通过添加反应剂将其中和反应处理。在本方案中，当产生化学废液，将其收集到电解池2的过程中，化学废液进入到进液管15的过程中，化学废液的流动会带动叶轮12转动，叶轮12转动使得磁生电装置生电，从而电解池2通电，电解池2内的化学废液可以进行电解反应的，即可完成处理。本方案的电解反应不需要额外提供电力，其能够自发生电，节省了能源。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (7)

1.实验室环境安全控制系统，其特征在于：包括处理箱(1)，所述处理箱(1)内的底部设有多个用于收集化学废液的电解池(2)，所述处理箱(1)的外壁设有控制器、抽气泵(6)和检测有害气体的传感器(10)，所述传感器(10)用于在检测到有害气体达到阈值时给控制器发送检测信号，所述控制器用于在接收到检测信号后控制抽气泵(6)启动，所述抽气泵(6)用于在工作时将有害气体吸入所述处理箱(1)内；
所述处理箱(1)的上部连通有进液管(15)，所述进液管(15)位于电解池(2)的上方，所述进液管(15)包括垂直设置的进液口，所述进液口内设有在化学废液流动下能够转动的叶轮(12)，所述进液口的侧壁连通有容纳腔(13)，所述容纳腔(13)内设有在叶轮(12)转动下能够生电的磁生电装置，所述磁生电装置通过绝缘导线与多个电解池(2)构成并联电路；
所述处理箱(1)的内部设有多个出液管(16)，每个出液管(16)对应一个电解池(2)；所述进液管(15)伸入处理箱(1)内与多个出液管(16)连通，每个出液管(16)与进液管(15)连通处均设有电动阀门，所述处理箱(1)的外壁设有分别控制各个电动阀门启闭的控制开关；
每个电解池(2)均设有排液管(17)，所述排液管(17)伸出处理箱(1)外，所述处理箱(1)设有排气管(3)，所述排液管(17)和排气管(3)均设有开关阀。
2.根据权利要求1所述的实验室环境安全控制系统，其特征在于：所述处理箱(1)的顶部内壁上设有监控录像的图像采集装置(11)，处理箱(1)外壁设有与所述图像采集装置(11)连接的显示屏。
3.根据权利要求2所述的实验室环境安全控制系统，其特征在于：所述处理箱(1)的顶部外壁设有投剂盒(8)，所述投剂盒(8)与多个出液管(16)连通。
4.根据权利要求2或3所述的实验室环境安全控制系统，其特征在于：所述处理箱(1)内还设有燃烧室(19)，多个所述电解池(2)并排设置，所述燃烧室(19)与多个电解池(2)并列设置；
所述燃烧室(19)设有通风管(20)和吸气管(18)，所述通风管(20)伸出所述处理箱(1)外，所述吸气管(18)的管口铰接有仅向管内打开的单向阀；所述抽气泵(6)还用于通过连接通风管(20)，将燃烧室(19)内的空气抽出处理箱(1)外。
5.根据权利要求2或3所述的实验室环境安全控制系统，其特征在于：所述排气管(3)连接有用于处理有害气体的反应装置(4)。
6.根据权利要求1所述的实验室环境安全控制系统，其特征在于：还包括多通管(9)，所述多通管(9)的一管口连接有离心分离机，多通管(9)的其他管口分别与所述排液管(17)连通。
7.根据权利要求1所述的实验室环境安全控制系统，其特征在于：所述进液口设有漏斗，所述漏斗内设有过滤网。
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