Технический контроль для наноматериалов - Википедия - Engineering controls for nanomaterials

Светло-зеленый металлический корпус с частично открытой стеклянной створкой спереди.
А вытяжной шкаф является примером инженерный контроль который использует местный выхлоп вентиляция в сочетании с кожухом для изоляции рабочего от наноматериалов, которые могут попасть в воздух.

Технический контроль для наноматериалов представляют собой набор контроль опасностей методы и оборудование для рабочих, которые взаимодействуют с наноматериалы. Инженерный контроль физические изменения на рабочем месте, которые изолируют рабочих от опасностей, и считаются наиболее важным набором методов для контроля опасность для здоровья и безопасности наноматериалов после проектирования систем и сооружений.

Основная опасность наноматериалов заключается в последствия для здоровья от вдыхания аэрозоли содержащие наночастицы. Многие технические средства контроля, разработанные для других отраслей промышленности, можно использовать или адаптировать для защиты рабочих от воздействия наноматериалов, в том числе вентиляция и фильтрация используя лабораторные приспособления, такие как вытяжные шкафы, сдерживание с использованием перчаточные ящики, и другие элементы управления без вентиляции, такие как липкие коврики. Продолжаются исследования относительно того, какие технические средства контроля наиболее эффективны для наноматериалов.

Фон

Инженерный контроль

Перевернутый треугольник, состоящий из пяти цветных горизонтальных уровней, каждый из которых содержит пять методов контроля опасности: устранение, замена, инженерный контроль, административный контроль и средства индивидуальной защиты.
Инженерный контроль являются третьими по эффективности членами иерархия средств контроля опасности. Они предпочтительнее административный контроль и средства индивидуальной защиты, но менее предпочтительны, чем устранение или же замена опасностей.

Контроль воздействия профессиональных опасностей считается фундаментальным методом защиты рабочих. Традиционно иерархия контроля использовался как средство определения того, как реализовать осуществимые и эффективные меры контроля, которые обычно включают устранение, замена, инженерный контроль, административный контроль, и средства индивидуальной защиты. Методы, перечисленные ранее в списке, в целом считаются более эффективными в снижении риска, связанного с опасностью, при этом изменения процесса и технические средства контроля рекомендуются в качестве основных средств уменьшения воздействия, а средства индивидуальной защиты - это крайняя мера. Следование иерархии призвано привести к внедрению более безопасных систем, в которых риск заболевания или травмы был существенно снижен.[1]

Технические средства контроля - это физические изменения на рабочем месте, которые изолируют рабочих от опасностей, помещая их в ограждение, или удаляя загрязненный воздух с рабочего места через вентиляция и фильтрация. Хорошо спроектированные инженерные средства контроля обычно пассивны в том смысле, что они не зависят от взаимодействия рабочих, что снижает вероятность воздействия рабочих на уровни воздействия. Они также в идеале не мешают производительности и простоте обработки для рабочего, потому что в противном случае оператор может быть мотивирован на обход средств управления. Первоначальная стоимость инженерного контроля может быть выше административный контроль или же средства индивидуальной защиты, но долгосрочные эксплуатационные расходы часто ниже и иногда могут обеспечить экономию затрат в других областях процесса.[2]:10–11

Наноматериалы

Наноматериалы иметь хотя бы одно основное измерение меньше 100 нанометры, и часто имеют свойства, отличные от тех, которые имеют технологически полезные объемные компоненты. Потому что нанотехнологии Это недавняя разработка, последствия воздействия наноматериалов на здоровье и безопасность, а также приемлемые уровни воздействия еще не полностью изучены.[2]:1–3 Обработка и производство наноматериалов сопряжены с множеством опасностей. Типы технических средств управления, оптимальные для каждой ситуации, зависят от количества и запыленность материала, а также длительность задания. Например, если сухие наноматериалы нельзя заменить суспензией, или если такие процедуры, как обработка ультразвуком или вырезание твердой матрицы, содержащей наноматериалы, невозможно исключить.[3]:9–11

Как и в случае с любой новой технологией, ожидается, что самое раннее облучение произойдет среди работников, проводящих исследования в лабораториях и на пилотных предприятиях. Исследователям, работающим с инженерно-техническими наноматериалами в этих условиях, рекомендуется выполнять эту работу таким образом, чтобы защитить их безопасность и здоровье.[4]:1 Меры контроля наночастиц, пыли и других опасностей наиболее эффективны, когда они реализуются в контексте комплексной системы управления безопасностью и здоровьем, критические элементы которой включают приверженность руководства и участие сотрудников, анализ рабочего места, предотвращение и контроль опасностей и обучение сотрудников, руководителей и менеджеров.[5]

Вентиляция

Системы вентиляции подразделяются на местные и общие. Местная вытяжная вентиляция работает у источника загрязнения или рядом с ним, часто в сочетании с ограждением, в то время как общая вытяжная вентиляция действует во всем помещении через все помещения здания. Система HVAC.[2]:11–12

Местная вытяжная вентиляция

Местная вытяжная вентиляция (LEV) - это система вытяжной вентиляции у источника загрязнения или рядом с ним. При правильной конструкции она будет намного более эффективной при удалении загрязняющих веществ, чем разбавляющая вентиляция, требуя меньших объемов выхлопных газов, меньшего количества свежего воздуха и, во многих случаях, более низких затрат. Применяя выхлоп в источнике, загрязняющие вещества удаляются до того, как они попадут в общую рабочую среду.[2]:12

Примеры местных выхлопных систем включают: вытяжные шкафы, вентилируемые весовые шкафы, и шкафы биобезопасности. Вытяжные колпаки без корпуса менее предпочтительны, и вытяжки с ламинарным потоком не рекомендуются, потому что они направляют воздух наружу к работнику.[4]:18–28

В 2006 году был проведен опрос международных нанотехнологических фирм и исследовательских лабораторий, которые сообщили о производстве, обработке, исследовании или использовании наноматериалов. Все организации, участвовавшие в опросе, сообщили об использовании того или иного вида инженерного контроля. Наиболее распространенным средством контроля воздействия был традиционный лабораторный вытяжной шкаф, о котором сообщили две трети фирм.[6]

Вытяжные шкафы

Прозрачная пластиковая коробка на столе с прозрачными трубками, выходящими из ее верхней части.
Балансировочные шкафы с вентиляцией используемые в фармацевтической промышленности, могут использоваться для наноматериалов с преимуществами меньшего размера и меньшей турбулентности.

Рекомендуется, чтобы у вытяжных шкафов была средняя скорость внутрь 80–100 футов в минуту (футов в минуту) на лицевую сторону вытяжки. Для материалов с более высокой токсичностью рекомендуется более высокая скорость движения лица 100–120 футов в минуту, чтобы обеспечить лучшую защиту. Однако считается, что скорость забоя, превышающая 150 футов в минуту, не улучшает рабочие характеристики и может увеличить утечку через кожух.[7]

Новые вытяжные шкафы, специально разработанные для нанотехнологий, разрабатываются в первую очередь на основе низкой турбулентности. корпуса весов, которые изначально были разработаны для взвешивания фармацевтический порошки; эти кожухи для обработки наноматериалов обеспечивают адекватную изоляцию при более низких скоростях забоя, как правило, при скорости 65–85 футов в минуту.[7] Они полезны для операций по взвешиванию, которые нарушают наноматериал и увеличивают его аэрозолизацию.[4]:27–28

Рекомендуется, чтобы воздух, выходящий из вытяжного шкафа, проходил через HEPA фильтруют и удаляют за пределы рабочей среды, а использованные фильтры утилизируются как опасные отходы. Турбулентность может привести к выходу наноматериалов из передней части вытяжки, и этого можно избежать, удерживая створку в правильном положении, не загромождая внутреннюю часть вытяжки оборудованием и не делая быстрых движений во время работы. Высокие удельные скорости могут привести к потере порошковых наноматериалов; хотя по состоянию на 2012 г. было проведено мало исследований эффективности вытяжных шкафов с низким расходом, были доказательства того, что воздушная завеса вытяжки были эффективны при удерживании наночастиц.[4]:19–24

Прочие корпуса

Человек в белом лабораторном снаряжении сидит перед жестким прозрачным корпусом.
Шкафы биобезопасности, хотя и предназначен для биоаэрозоли, также могут использоваться для содержания наноматериалов.

Шкафы биобезопасности предназначены для хранения биоаэрозоли, которые имеют размер, аналогичный размеру созданных наночастиц, и считаются эффективными с наночастицами. Однако обычные шкафы биобезопасности более подвержены турбулентности. Как и в случае с вытяжными шкафами, их рекомендуется выпускать вне помещения.[4]:25–27

Для крупногабаритного оборудования также могут использоваться специализированные вентилируемые шкафы большого размера.[3]:9–11

Общая вытяжная вентиляция

Общая вытяжная вентиляция (GEV), также называемая разбавляющей вентиляцией, отличается от местной вытяжной вентиляции, поскольку вместо улавливания выбросов в их источнике и удаления их из воздуха общая вытяжная вентиляция позволяет загрязняющим веществам выбрасываться в воздух рабочего места, а затем разбавлять концентрация загрязняющего вещества до приемлемого уровня. GEV неэффективен и дорог по сравнению с местной вытяжной вентиляцией, и, учитывая отсутствие установленных пределов воздействия для большинства наноматериалов, не рекомендуется полагаться на них для контроля воздействия.[2]:11–12

Однако GEV может обеспечить отрицательное комнатное давление для предотвращения выхода загрязняющих веществ из помещения. Использование приточного и вытяжного воздуха на всем предприятии может обеспечить схемы повышения давления, которые уменьшают количество рабочих, подвергающихся воздействию потенциально опасных материалов, например, поддержание отрицательного давления на производственных площадях по сравнению с соседними территориями.[2]:11–12 Для общей вытяжной вентиляции в лабораториях используется безрециркуляционная система с 4–12 воздухообменами в час при использовании в тандеме с местной вытяжной вентиляцией, а источники загрязнения размещаются рядом с вытяжкой воздуха и под ветром рабочих, а также вдали от окон или двери, которые могут вызывать сквозняки.[4]:13

Проверка контроля

Для оценки схемы воздушного потока в помещении и проверки правильности работы систем LEV можно использовать несколько методов проверки контроля. Считается важным подтвердить, что система LEV работает должным образом, путем регулярного измерения расхода отработанного воздуха. Стандартное измерение, статическое давление вытяжки, предоставляет информацию об изменениях воздушного потока, которые влияют на работу вытяжки. Для вытяжек, предназначенных для предотвращения воздействия опасных загрязняющих веществ в воздухе, Американская конференция государственных специалистов по промышленной гигиене рекомендует установку стационарной статической вытяжки манометр.[8]

Кроме того, Трубки Пито, горячий провод анемометры, генераторы дыма, и сухой лед тесты могут использоваться для качественного измерения прорези / поверхности вытяжки и скорости воздуха в воздуховоде, в то время как испытание на утечку индикаторного газа количественный метод.[2]:50–52, 59 Стандартизированный процедуры тестирования и сертификации Такие как ANSI Z9.5 и ASHRAE 110, а также качественные индикаторы правильной установки и функциональности, такие как проверка прокладок и шлангов.[2]:59–60[3]:14–15

Сдерживание

Жесткий белый корпус с прозрачным окном и двумя черными перчатками, выступающими спереди.
Перчаточные ящики полностью закрыты, но их сложнее использовать, чем вытяжные шкафы, и они могут протекать при использовании под положительное давление.

Локализация относится к физической изоляции процесса или части оборудования для предотвращения выброса опасного материала на рабочее место.[4]:13 Его можно использовать в сочетании с мерами вентиляции для обеспечения повышенного уровня защиты работников, работающих с наноматериалами. Примеры включают размещение оборудования, которое может выделять наноматериалы, в отдельной комнате.[3]:9–11[9] Стандарт контроль пыли методы, такие как корпуса для конвейерные системы или использование герметичной системы для наполнения мешков эффективно снижает концентрацию вдыхаемой пыли.[2]:16–17

Невентиляционные технические средства управления также могут включать устройства, разработанные для фармацевтической промышленности, в том числе изоляционные системы. Одной из наиболее распространенных гибких систем изоляции является бардачок защитная оболочка, которую можно использовать в качестве ограждения вокруг мелкомасштабных процессов обработки порошка, таких как смешивание и сушка. Жесткие изолирующие устройства перчаточного бокса также обеспечивают метод изоляции рабочего от процесса и часто используются для операций среднего масштаба, связанных с перемещением порошков. Бардачки похожи на жесткие бардачки, но они гибкие и одноразовые. Они используются для небольших операций для локализации или защиты от загрязнения.[10] Перчаточные ящики - это герметичные системы, которые обеспечивают высокую степень защиты оператора, но их труднее использовать из-за ограниченной мобильности и размера операции. Перенос материалов в корпус и из него также представляет собой риск воздействия. Кроме того, некоторые бардачки настроены на использование положительное давление, что может увеличить риск утечки.[4]:24–28

Еще один неавентиляционный контроль, используемый в этой отрасли, - это система непрерывной футеровки, что позволяет заполнять тару с продуктом, помещая материал в полипропиленовый мешок. Эта система часто используется для разгрузки материалов, когда порошки должны быть упакованы в бочки.[10]

Прочие инженерные средства контроля

Белый коврик на полу, сильно загрязненный следами цвета сажи
А липкий коврик в наноматериалы производственная база. В идеале другие инженерный контроль должно уменьшить количество пыли, собирающейся на полу и оставшейся на липком коврике, в отличие от этого примера.[3]

Другие невентиляционные технические средства контроля в целом охватывают ряд контрольных мер, таких как ограждения и баррикады, обработка материалов или добавки. Один из примеров - размещение прохода липкие коврики при выходе из комнаты.[3]:9–11[9] Антистатические устройства могут использоваться при работе с наноматериалами для уменьшения их электростатического заряда, что снижает вероятность их рассеивания или прилипания к одежде.[4]:28 Вода спрей применение также является эффективным методом снижения концентрации вдыхаемой пыли.[2]:16–17

Рекомендации

  1. ^ «Иерархия органов управления». НАС. Национальный институт охраны труда и здоровья. Получено 2017-01-30.
  2. ^ а б c d е ж грамм час я j «Текущие стратегии инженерного контроля в процессах производства наноматериалов и последующей обработки». Национальный институт охраны труда и здоровья США. Ноябрь 2013. Получено 2017-03-05.
  3. ^ а б c d е ж «Создание программы безопасности для защиты нанотехнологического персонала: руководство для малых и средних предприятий». Национальный институт охраны труда и здоровья США. Март 2016 г.. Получено 2017-03-05.
  4. ^ а б c d е ж грамм час я «Общие безопасные методы работы с техническими наноматериалами в исследовательских лабораториях». Национальный институт охраны труда и здоровья США. Май 2012 г.. Получено 2017-03-05.
  5. ^ Системы менеджмента профессионального здоровья и безопасности. Американская ассоциация промышленной гигиены и Американский национальный институт стандартов. 2012. ISBN  9781935082354. OCLC  813044597.
  6. ^ Конти, Джозеф А .; Killpack, Кит; Герритцен, Джина; Хуанг, Лея; Мирчева Мария; Дельмас, Магали; Харторн, Барбара Херр; Аппельбаум, Ричард П .; Холден, Патрисия А. (1 мая 2008 г.). «Практика охраны здоровья и безопасности на рабочем месте, где используются наноматериалы: результаты международного исследования». Экологические науки и технологии. 42 (9): 3155–3162. Bibcode:2008EnST ... 42.3155C. Дои:10.1021 / es702158q. ISSN  0013-936X. PMID  18522088.
  7. ^ а б Комитет Национального исследовательского совета (США) по разумной практике в лаборатории (2011-03-25). Осмотрительная практика в лаборатории: обработка и контроль химических опасностей, обновленная версия. НАС. Национальный исследовательский совет. Дои:10.17226/12654. ISBN  9780309138642. PMID  21796825.
  8. ^ Промышленная вентиляция: практические рекомендации по проектированию. Американская конференция государственных специалистов по промышленной гигиене (29-е изд.). 2006 г. ISBN  9781607260875. OCLC  939428191.CS1 maint: другие (связь)
  9. ^ а б Диван, Джеймс; Пейдж, Елена; Данн, Кевин Л. (март 2016 г.). «Оценка воздействия металлов в компании по исследованию и разработке наночастиц» (PDF). Национальный институт охраны труда и здоровья США. п. 7. Получено 2017-03-18.
  10. ^ а б Херст, Найджел; Броклебанк, Майк; Райдер, Мартин (2002). Системы сдерживания: руководство по проектированию. Институт инженеров-химиков. ISBN  0852954077. OCLC  663998513.

внешняя ссылка