燃烧热测定实验的安全风险与应急处置研究

山　东　化　工
收稿日期：２０１９－１１－２８基金项目：
山东省高水平应用型重点专业群资助项目；药学国家级实验教学示范中心（烟台大学）资助项目；山东省精品课程建设项目（２０１３ＢＫ５４３）
作者简介：
焉炳飞（１９８７—），山东烟台人，实验师，主要从事物理化学实验教学和计算化学方面的研究。

燃烧热测定实验的安全风险与应急处置研究
焉炳飞
（烟台大学化学化工学院，山东烟台　２６４００５）
摘要：燃烧热测定实验是普通高等学校基础物理化学实验中的一个经典实验，应用十分广泛。

在该实验中客观存在一些不安定因素需要我们时刻警惕。

为了安全高效的达到物理化学实验教学的目的，本文通过细致分析燃烧热测定实验中客观存在安全风险，并提出相应的应急处置方法，以期为构建一个科学的、长效的实验室安全教育体系作参考。

关键词：
燃烧热测定；安全风险；应急处置；物理化学实验中图分类号：Ｇ６４７；Ｏ６－４ 文献标识码：Ａ 文章编号：
１００８－０２１Ｘ（２０２０）４－０２３６－０２ＳｔｕｄｙｏｎＳａｆｅｔｙＲｉｓｋａｎｄＥｍｅｒｇｅｎｃｙＤｉｓｐｏｓａｌｏｆ
ＣｏｍｂｕｓｔｉｏｎＨｅａｔＤｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔ
ＹａｎＢｉｎｇｆｅｉ
（
ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＣｈｅｍｉｓｔｒｙａｎｄＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＹａｎｔａｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｙａｎｔａｉ　２６４００５，Ｃｈｉｎａ
）Ａｂｓｔｒａｃｔ：
Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｈｅａｔｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｉｓａｃｌａｓｓｉｃａｌｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｉｎｔｈｅｂａｓｉｃｐｈｙｓｉｃａｌｃｈｅｍｉｓｔｒｙｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｏｆ
ｃｏｌｌｅｇｅｓａｎｄｕｎｉｖｅｒｓｉｔｉｅｓ，ｗｈｉｃｈｉｓｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄ．Ｉｎｔｈｉｓｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ，
ｔｈｅｒｅａｒｅｓｏｍｅｏｂｊｅｃｔｉｖｅｕｎｓｔａｂｌｅｆａｃｔｏｒｓｔｈａｔｎｅｅｄｏｕｒｃｏｎｓｔａｎｔｖｉｇｉｌａｎｃｅ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏａｃｈｉｅｖｅｔｈｅｐｕｒｐｏｓｅｏｆｐｈｙｓｉｃａｌａｎｄｃｈｅｍｉｃａｌｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｔｅａｃｈｉｎｇｓａｆｅｌｙａｎｄｅｆｆｉｃｉｅｎｔｌｙ，
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ａｎｄｐｕｔｓｆｏｒｗａｒｄｔｈｅｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｅｍｅｒｇｅｎｃｙｒｅｓｐｏｎｓｅ．Ｈｏｐｅｔｏｂｕｉｌｄａｌｏｎｇ－ｔｅｒｍｌａｂｏｒａｔｏｒｙｓａｆｅｔｙｅｄｕｃａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｆｏｒｒｅｆｅｒｅｎｃｅ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｈｅａｔｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ；ｓａｆｅｔｙｒｉｓｋ；ｅｍｅｒｇｅｎｃｙｒｅｓｐｏｎｓｅ；
ｐｈｙｓｉｃａｌｃｈｅｍｉｓｔｒｙｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ
化学实验室是从事化学学习和研究的重要场所，通过实验教学可以培养学生的科学思维、提高学生的创新能力，对科学技术的飞速发展起着至关重要的作用。

在化学实验教学的过程中，实验经指导教师引导并由学生独立完成，学生如果想要顺利完成实验内容并在实验技能上取得提高，就必须要付出艰辛的劳动，做到认真细致、实事求是。

随着我国高教育的快速发展，高校的规模不断扩大，高校学生数量与日俱增，实验教学任务也越来越繁重，实验室的安全问题也越发凸显，不容忽视。

为了更好地保证实验教学任务圆满完成，并且能够不断地提高实验教学的质量，普通高等院校的实验室安全、高效管理工作正面临着严峻的考验［１
］。

在化学实验室中，经常接触到各种化学药品和仪器。

众所周知，化学试剂使用不当会引起各种事故，比如：引起中毒、燃烧、爆炸以及灼伤等等，因此，实验室常常会存在着诸如发生中毒、着火、爆炸、灼烧、割伤、触电等事故的危险性［２
］。

据不完全统计，实验室安全事故中涉及违反实验操作规程、实验操作不当及仪器试剂使用不当占到事故发生比例的５０％左右，这些不安全因素均属于人为不安全行为因素，还有约占４８％的因素是人为不安全环境因素，而天灾因素仅仅约占２％。

由此可见，人为不安全因素是实验室安全不容忽视的第一要素
［３
］。

燃烧热测定实验是基础化学实验中的经典实验内容，我院目前为应用化学、高分子材料工程、化学工程与工艺、食品科学与工程、食品质量与安全、生物技术、生物工程、药学、制药工程、材料科学与工程、环境科学与工程、金属材料工程、核工程与核技术等本科专业开设燃烧热测定实验。

为了安全高效的达到燃烧热测定实验教学的目的，本文通过细致分析实验中客观
存在安全风险，并提出相应的应急处置方法。

１　燃烧热测定实验安全风险１．１　触电物理化学实验不同于无机化学实验、分析化学实验、有机化学实验，物理化学实验的每一个实验均需要使用至少一种用电的仪器设备，那么用电安全就需要格外注意。

不按规定使用电气设备不仅会造成仪器设备的损坏，还有可能对操作者造成电击。

表１中列出了人体在遭受５０Ｈｚ交流电时产生的不同伤害。

表１　５０Ｈｚ交流电在不同电流通过人体时的人体伤害
［４
］电流强度／ｍＡ８－１０１０－２５５０－８０９０－１００
人体伤害
手摆脱电极已感到困难，有剧痛感（手指关节）手迅速麻痹，不能自动摆脱电极，呼吸困难呼吸困难，心脏开始震颤，甚至停止呼吸呼吸麻痹，３ｓ后心脏开始
麻痹，停止跳动
在燃烧热测定实验中用到的电气设备较多，主要有：电子天平、氧弹式量热计、数字式测温仪、超级恒温水浴、制冰机等，这些电气设备据需要按照操作规程进行操作使用。

此外，该实验中会使用大量的水，比如：氧弹式量热计的外筒装满了水、超
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６３２·ＳＨＡＮＤＯＮＧＣＨＥＭＩＣＡＬＩＮＤＵＳＴＲＹ　
２０２０
年第４９卷
　第４期
级恒温水浴中有热水、制冰机里有大量的冰水、量热计内筒需要配制一定温度的水。

当气候潮湿、实验台及地面有水时，地面的导电性增强容易构成电击回路；电气设备的绝缘性能降低时，也会导致漏电；当配置一定温度的水时，用湿手操作仪器设备时触电的危险性极大。

１．２　火灾
化学实验室常常会储备一些有机试剂，如乙醇、甲醇、乙酸乙酯、石油醚等，这些试剂均易燃，使用时一定要远离火焰。

经典的燃烧热测定实验需要两种有机试剂：苯甲酸和萘。

随着人们环保意识的增强，人们对燃烧热测定实验中的待测物进行了许多的改进。

然而，所有的待测物依然为易燃化学品。

此外，电气设备也可能会因老化造成短路引起火灾。

１．３　有毒试剂的吸入
毒性物质进入人体主要有三种途径：呼吸道吸入、皮肤和消化道吸收。

其中，呼吸道吸入是毒性物质进入人体最常见，也是危害最大的途径。

毒性物质被吸入后主要被支气管和肺泡吸收，毒性物质颗粒越小、水溶性越好，越容易被吸收。

燃烧热测定实验往往以萘片为待测样品，但是萘在室温下非常容易挥发升华，造成大气污染。

芳香族化合物大都具有麻醉作用及抑制造血机能的毒性，近期也有报道经常吸入萘会致癌［５］。

１．４　压力容器的危险
２００９年１月１４日国务院第４６次常务会议通过并自２００９年５月１日起施行的《特种设备安全监察条例》规定：压力容
器，是指盛装气体或者液体，承载一定压力的密闭设备，其范围规定为最高工作压力大于或者等于０．１ＭＰａ（压力表），且压力与容积的乘积大于或者等于２．５ＭＰａ·Ｌ的气体、液化气体和最高工作温度高于或者等于标准沸点的液体的固定式容器和移动式容器［６］。

与常规的容器相比，压力容器具有更大的危险性，这是由于压力容器内部压力较高、使用条件比较苛刻、容易造成超温或者超压等因素导致的。

在实验过程中，压力容器好比一颗炸弹，如果在使用过程中一旦出现问题，就会爆炸而造成人员伤亡及财产损失。

在燃烧热测定实验中主要涉及氧气钢瓶的使用、减压阀的操作、氧弹的充氧和放气。

２　应急处置
２．１　触电事故应急处置方法
触电事故具有不可预测、危害性大、死亡率高等特点。

当发生触电事故时，一定要保持冷静镇定，采取正确的处理方式，坚持两个原则：一是要动作迅速，二是要方法得当。

首先，迅速切断电源。

当电闸在附近时，迅速拉断电闸，触电人员自动脱离电源；若电闸不在身边，应迅速查找附近是否有绝缘的木棍或者橡皮棍，立即拉开触电人员，使之脱离电源。

其次，对触电伤员进行对症救治。

轻度电伤进行包扎，迅速就医检查；重度电伤时，如出现神志恍惚，但心脏还在跳动，立即将伤员移至通风处平躺休息，等待救援，若伤者出现呼吸停止，应立即进行心肺复苏，迅速呼叫救护车，尽快送到医院救治。

２．２　发生火灾事故的应急处置方法
《中华人民共和国消防法》第四十四条规定：“任何人发现火灾都应该当立即报警。

任何单位、个人都应当无偿为报警提供便利，不得阻拦报警。

严禁谎报火警”。

当实验室发生火灾时，在现场的实验人员应立即向公安消防部门报警，通知附近人员迅速撤离。

如果火势不大，按照《消防法》精神，现场及附近人员应积极扑救，若火势太大应当迅速撤离。

若被火围困，应当将身上打湿，用湿毛巾捂住口鼻，低姿走出或爬出烟雾区；若通道被大火堵住，在楼层不高的情况下，可将窗帘等撕成条并拧成麻花状，一头栓在暖气片或者门把手上，顺窗户爬出逃生；若无法逃生，应当退回实验室或厕所，封堵门窗，用湿毛巾捂住口鼻，适当呼救，等待救援，切勿直接跳楼！２．３　改进待测样品
针对燃烧热测定实验，可以弃用萘片，对待测样品进行绿色化探索，可以有效解决有毒试剂的吸入问题。

比如：２００４年，宋皖英［７］通过探究，将待测样品改为蔗糖，取得了很好的实验效果；２００６年，黄道战［８］以水杨酸为待测样品对燃烧热测定实验进行套锁，取得了很好的实验效果；２００８年，李咏梅等人［９］以蔗糖、葡萄糖作为被测物质而代替萘，对燃烧热测定实验改进；２０１０年，曾仁昌等［１０］采用胶囊盛装乙醇的方法，进行乙醇燃烧热测定实验。

２．４　氧气钢瓶及氧气减压阀的安全使用
氧气钢瓶应该直立且固定，严禁暴晒并远离火种。

开启氧气钢瓶时应当慢慢开启，以防止升压过程产生高温，放气时操作人员应当站立在出气口侧面。

氧气钢瓶与氧气减压阀相连，氧气减压阀有多种规格，必须按照气瓶最高压力以及使用压力范围进行正确选择。

在使用时，慢慢打开气瓶总开关，观察减压阀高压端压力表指针动作，待至适当压力后再缓缓打开减压阀，此时，高压气体由高压室经截流减压进入低压室，直至低压端压力表达到需要压力为止。

此外，氧气钢瓶要用专门的氧气减压阀，切不可与其他可燃气体的减压阀互用。

气瓶用完后，应用手旋紧，不要使用工具硬拧，以免将钢瓶损坏。

钢瓶内的气体不可用尽，一般需要保持有１９６ＫＰａ以上压力的剩余，以备充气单位对钢瓶进行检验以及防止其他气体倒灌进钢瓶。

３　结语
普通高等学校实验室肩负着科学研究和实验教学的双重使命，是人才培养以及知识创新的重要阵地，然而目前实验室安全的管理仍有许多问题及疏漏，没有安全保证一切都是空谈，更无从谈起教学工作以及科研创新。

本文通过细致分析燃烧热测定实验中客观存在安全风险，并提出相应的应急处置方法。

只有勇于面对现实，实事求是，找出各个实验室在管理过程中的薄弱环节，认真进行落实整改，才能防患于未然，把实验室安全隐患降到最小，也才能将平安校园的建设落到实处［１１］。

参考文献
［１］罗士平，谢爱娟，薛冰，等．化工类实验室安全准入制度构建与实践［Ｊ］．实验技术与管理，２０１９，３６（１１）：１１－１４．［２］张培青．基础化学实验［Ｍ］．北京：化学工业出版社，２０１６．［３］苏慧娟，郑玉华，孙　逊，等．“以人为本，防范当先”———高校化学实验室安全管理之我见［Ｊ］．山东化工，２０１９，４８（１６）：２２６－２２７，２３１．
［４］王　舜．物理化学组合实验［Ｍ］．北京：科学出版社．［５］林素妃，徐可可，洪琴，等．近化学专业燃烧热实验测定的绿色化改进［Ｊ］．当代化工，２０１８，４７（２）：２５２－２５５．［６］北京大学化学与分子工程学院实验室安全技术教学组．化学实验室安全知识教程［Ｍ］．北京：北京大学出版社．［７］宋皖英．燃烧热测定实验的一点改进［Ｊ］．安徽教育学院学报，２００４，２（３）：７７－７９．
［８］黄道战．水杨酸在燃烧热测定实验中的应用［Ｊ］．高校实验室工作研究，２００６，１１（１）：２５－２６．
［９］李咏梅，李人宇，夏海涛，等．燃烧热测定实验的绿色化研究［Ｊ］．甘肃科技，２００８，１２（１７）：５２－５３．
［１０］曾仁昌，赖焕然，潘湛昌．乙醇燃烧热测定实验的改进［Ｊ］．化学工程与装备，２０１０，１２（７）：１４２－１４３．
［１１］张　杰．高校实验室精准管理任重而道远－－论实验室存在安全隐患的几个主要因素［Ｊ］．实验技术与管理，
２０１９，３６（１１）：２３７－２３９．
（本文文献格式：焉炳飞．燃烧热测定实验的安全风险与应急处置研究［Ｊ］．山东化工，２０２０，４９（４）：２３６－２３７．）
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焉炳飞：燃烧热测定实验的安全风险与应急处置研究。