防止隔離式操作裝置產生二次汙染的方法

2023-06-14 02:47:46 1

專利名稱：防止隔離式操作裝置產生二次汙染的方法
技術領域：
本發明屬於一種防治汙染的方法，涉及對隔離操作裝置的改進中防止二次 汙染的方法，具體是隔離式操作裝置增設了對危險逸出物的收集處理系統，以 實現對汙染物收集和再利用的方法。
背景技術：
在科學研究和生產過程中，有些化工原料會對空氣中某一或者幾個活潑成 分，如氧氣、水分、二氧化碳等敏感，所以需要在充滿氮氣的密閉環境下進行 存儲、分裝或實施操作。更重要的原因是因為危險、有毒的化工原料直接暴露 在空氣中會對操作人員健康造成威脅或對環境造成汙染，因此此類化工原料應 在密閉的環境進行存儲、分裝或實施操作。所以，密閉式的隔離操作空間已經 成為涉及危險原料存儲、分裝或實施操作的必要設備。
例如，金屬汞的存儲或實施操作就需要特殊環境。因為純汞作為液態金屬， 在與氧和水汽，以及大氣中的微量腐蝕性氣體接觸時會被輕微氧化，形成劇毒
的氧化物或鹽。另外汞在o"c時就存在蒸發，氣溫愈高，蒸發愈快愈多，空氣流
動時蒸發更多。還可通過表面的水封層蒸發到空氣中。汞也很易碎成小汞珠， 無孔不入地留存於工作檯、地面等處的縫隙中，既難清除，又使表面積增加而 大量蒸發，形成對環境汙染的嚴重威脅。工人衣著及皮膚上的很容易吸附、攜 帶帶到家庭引起更加嚴重的危害。
在半導體行業中，對汞的操作環境除了加大環境通風以外，通常採用物理 方法收集外漏的汞滴和採用硫黃等化學試劑吸附殘餘汞的方法。兩種方法一般結合使用，但如果這些操作必須在淨化廠房進行時，則面臨如下幾個問題1. 物理方法收集時意味著廠房所有人員與汞同時暴露在工作環境中，而化學吸附 劑是極力避免沾汙的半導體行業嚴重的潛在汙染源；2.這兩種方法並不能避免汞 蒸汽出現在工作環境中；3.暴露在空氣中的汞由於水汽和灰塵顆粒的原因很容易 變髒，影響測試精度；4.空氣中存在其它有機或無機的與汞有反應的分子，也會 使汞變髒；5.由於汞非常容易與大多數金屬形成汞齊，存在影響半導體金屬工藝 的可能，會造成工藝的不穩定。
類似的對其它需要危險、有毒的化工原料的設備和方法的使用和操作也存 在同樣的問題。
對類似汞這樣的危險、有毒的化工原料的存儲或實施操作，既要保證其不 受汙染，滿足品質要求，又要防止其對人類健康的危害和對大氣環境的汙染， 人們為了滿足要求設計了各種各樣的隔離式操作裝置，能保證化工原料存儲或 使用操作的密封和氮氣保護環境，從而保證化工原料的潔淨來保證相關工作的 質量和試劑的用量，同時使得操作人員與化工原料相互隔離，但是操作過程當 中難免意外情況發生，例如出現化工原料灑落等情況，但是隔離式操作裝置並 未涉及對灑落的化工原料進行收集的結構設計，從而不可能在密封的隔離間不 暴露在大氣的情況下去除留在其中的化工原料，因此危控化工原料的再次汙染 和浪費的問題並沒有得到一次性解決。所以仍無法完全避免化工原料對公眾健 康的傷害、對大氣環境的汙染以及對可再利用資源的浪費。手套操作箱作為一 種常見的隔離式操作裝置也存在同樣的缺陷。人們為了提高效率和防止操作過 程中手套破壞引起漏氣造成危害，在隔離式操作裝置的操作間中設置機械手對 化工原料進行操作，但是其操作的準確性卻隨之降低，使之操作失誤頻繁出現，出現化工原料灑落等情況，所以對灑落的化工原料收集以利於進一步的處理或
利用，防止二次汙染和浪費的問題更加突出。

發明內容
本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種安全、經濟、實用、有效 的防止隔離式操作裝置產生二次汙染的方法。
為解決上述問題，本發明所採取的技術方案是 一種防止隔離式操作裝置 產生二次汙染的方法，用於危險、有毒的化工原料進行隔離操作的場合，相應 裝置的結構中包括與外界隔離的操作間、緩衝間和配套設置的氣體排放系統， 其關鍵改進在於在隔離式操作裝置的結構設計中增設了對危險逸出物的收集處 理系統。
採用上述技術方案所產生的有益效果在於該方法適用於防止各種危險、 有毒的化工原料在隔離式操作裝置中操作時產生的二次汙染，用途廣泛、實用 性強。在隔離式操作裝置的結構設計中增設了對危險逸出物的收集處理系統， 該收集處理系統包括危險逸出物直接捕捉機構，實現了在不破壞操作間密封性 的情況下收集其中的化工原料，並可處理再利用，可有效的解決隔離式操作裝 置二次汙染和化工原料浪費的問題，安全有效。該收集處理系統還包括氣體循 環淨化系統，促進逸出化工原料的回收和對排放氣體進行過濾，進一步防止隨 氣流逸出的化工原料汙染環境和實現氮氣可循環利用，更加安全有效、經濟實 用。實現該方法的隔離式操作裝置是氮氣保護操作箱，可提供密封的、氮氣保 護操作環境，從而使化工原料與淨化廠房環境和人員相隔離，有效的減少了化 工原料沾汙的程度，提高了工作質量和減少了化工原料的用量，同時大大減少 了人員操作時防護用具的使用量從而降低成本，更避免了人員受到的傷害。操作間上設有密封的玻璃視窗，以利於人員操作和觀察，設有手套接口，可將與 手套接口密封連接的手套伸進操作間，既方便操作又保證環境密封，使用安全。 操作間氮氣入口處設置的過濾器將充人的氮氣轉換為向下的層流，在一定流量 的氮氣下，操作間內的氣流平穩向下流動，不存在帶起塵埃的紊流，同時促使 揮發出的化工原料的分子和顆粒在由上而下的無塵氣流的作用下隨氣流向操作 間底板運動，不能向上擴散，防止日積月累黏附在四壁和上壁，造成汙染並難 於清洗。操作間底板與四壁連接處形成向下傾斜面，可避免化工原料聚集，中 心均勻排布的通氣孔形成篩狀使得逸出物順利下落進入危險逸出物直接捕捉機 構或隨氣流順利進入排風裝置。收集筒通過向後伸出的引排口與排風裝置的排 風管道初段相連，且相連處設有中心十字形開孔的橡膠墊，保證了操作間與大 氣的壓力平衡，從而保證人員安全和化工原料的潔淨以及氮氣的使用量，收集 筒的下部連有細長的逸出物收集瓶，可以儘可能多的收集化工原料，以減少因 為化工原料滿瓶需處理而打開密封腔體的次數。排風管道初段首先豎直向上， 是為了將部分隨氣流進入排風裝置的化工原料利用其重力自然下落回到危險逸 出物直接捕捉機構，儘量多的回收化工原料再利用，既經濟又減少對環境的汙 染，排風管道經兩個直角折彎後垂直向下，可一定程度的減少氮氣的用量，排 風管道初段出口伸入雜質吸附回收器適當深度，使得揮發的化工原料充分被吸 附，防止汙染環境和傷害人員，雜質吸附回收器的直徑比排風管道初段的直徑 大，可以降低內部氣體的流速，使氣體與吸附劑充分接觸，有利於對化工原料 的充分吸附，保證排出氣體的潔淨，雜質吸附回收器與排風管道初段連接處不 密封，其內部相對於排風管道初段和工作環境為負壓，不足的氣體流量由從縫
隙處進入的空氣補足，合理調整排風量，使得操作間過來的氮氣全部經過雜質吸附回收器，保證充分過濾將純淨氮氣排出，內部填充的吸附劑可保證將隨氣 流進入排風裝置的化工原料吸附，防止進入大氣，雜質吸附回收器的出口變細， 排風管道末段的直徑進一步小於排風管道初段，經兩個直角折彎後豎直向上連 接廠房的排風管道，可減少氮氣的使用量，經濟。


圖1是氮氣保護操作箱裝配示意圖； 圖2是氮氣保護操作箱裝配示意圖3是操作間示意圖； 圖4是過濾器示意圖； 圖5是緩衝間示意圖6是危險逸出物直接捕捉機構與排風裝置和緩衝間的排風管道連接示意
其中，1、操作間，2、過濾器，3、緩衝間，4、危險逸出物直接捕捉機構， 5、排風裝置，6、支架，7、視窗，8、手套接口， 9、內部操作儀電纜出口， 10、 過濾器的氮氣入口管道，11、緩衝間的氮氣出口， 12、緩衝間的氮氣入口管道， 13、收集漏鬥，14、收集筒，15、逸出物收集瓶，16、引排口， 17、排風管道 初段，18、雜質吸附回收器，19排風管道末段，20、緩衝間的排風管道，21、 通氣孔，22、操作間的氮氣入口， 23、開口。
具體實施例方式
一種防止隔離式操作裝置產生二次汙染的方法，用於危險、有毒的化工原 料進行隔離操作的場合，相應裝置的結構中包括與外界隔離的操作間1、緩衝間 3和配套設置的氣體排放系統，其改進在於在隔離式操作裝置的結構設計中增設了對危險逸出物的收集處理系統。
所述的對危險逸出物的收集處理系統是在操作間1直接設置的危險逸出物 直接捕捉機構4。
所述的對危險逸出物的收集處理系統中還包括設在操作間1和緩衝間3上 的氣體循環淨化系統。
所述的隔離式操作裝置是氮氣保護操作箱，包括操作間l、緩衝間3，操作 間1上設有視窗7、手套接口8、氣體進出口，操作間1側壁上連接緩衝間3， 帶有通氣孔21的底板的下方設置了危險逸出物直接捕捉機構4。
所述的危險逸出物直接捕捉機構4中包括依次設置在操作間1底板下方的 收集漏鬥13、方形或圓形的收集筒14、逸出物收集瓶15，收集筒14和逸出物 收集瓶15之間設有閥門，與危險逸出物直接捕捉機構4配套的操作間1底板與 四壁連接處形成避免化工原料聚集的向下傾斜面，其中心均勻排布的通氣孔21 形成篩狀。
所述的危險逸出物直接捕捉機構4中的收集筒14上設置排風裝置5，其結 構中包括依次連通的排風管道初段17、雜質吸附回收器18、排風管道末段19。
所述的排風管道初段17的直徑小於收集筒14的直徑，排風管道初段17通 過連接收集筒14向後伸出的引排口 16實現與操作間1的連通，連接處設有中 心十字形開孔的橡膠墊。
所述的內部填充吸附劑的雜質吸附回收器18採用物理吸附或化學吸附，其 直徑大於排風管道初段17的直徑，雜質吸附回收器18的入口和出口的直徑與 排風管道初段17和排風管道末段19的直徑配套，所述的入口與排風管道初段 17出口連接處留有縫隙，所述的出口與排風管道末段19入口採用密封方式連接。所述的排風管道末段19經兩個直角折彎後垂直向上，其出口與廠房排風管
道相連，排風管道末段19的直徑小於排風管道初段17的直徑。
所述的操作間1經氮氣入口 22處設置的過濾器2上的氮氣入口管道10充
入的氮氣經通氣孔21進入排風裝置5、緩衝間3經氮氣入口管道12充入的氮氣
經連接氮氣出口 11和收集筒14的排風管道20進入排風裝置5，分別形成氣體
循環淨化系統。 實施例1
參照圖1 圖6，實現該方法的隔離式操作裝置是氮氣保護操作箱，其結構 中主要包括操作間1、過濾器2、緩衝間3、危險逸出物直接捕捉機構4、排風 裝置5、支架6六個部分，並按圖1和圖2所示進行裝配。
支架6支撐箱體至合適的高度，方便操作。將汞探針CV的探針臺和真空泵 部分，以及盛放清潔汞的器皿封入操作間1，操作間1根據使用情況開孔以便將 內部放置的儀器與外界相連，如圖中的內部操作儀電纜出口 9，連接好後對該口 做好密封，保證操作間1的密封性。手套接口 8為兩個法蘭位於操作間1的前 方，與橡膠手套相連並密封。操作間1的氮氣入口22處設置過濾器2，氮氣經 氮氣入口管道10進入過濾器2轉換為向下層流，將操作間1的空氣趕淨後形成 氮氣保護環境。檢査氮氣保護操作箱是否漏氣，若無漏氣便可以開始使用了， 使用時操作間1前上方設有密封的玻璃視窗7，可供操作人員隨時觀察操作情況。
若使用過程中，需要向操作間l供應或取出物品時可利用緩衝間3，操作間 1通過開口 23與緩衝間3連通，緩衝間3頂板上設有氮氣入口管道12和底板上 設有氮氣出口 11，氮氣出口 11通過排風管道20與危險逸出物直接捕捉機構4 連通進而與排風裝置5連通，並設有與操作間1相連的內密封門和與大氣相連的外密封門，具體操作過程是，需把物品放入時，內密封門關閉，外密封門向
外打開，物品放入緩衝間3，兩個密封門都關閉，利用緩衝間3的氣體通道完成 氣流清掃，再向內開啟內密封門把物品放入操作間1，同時持續向緩衝間3吹入 氮氣從而保證對操作間1的氣體流動方向，整個操作過程使得外界空氣不會進 入操作間1汙染汞和防止汞逸出，從操作間1取出物品的操作方法同理。
開始測試時，過濾器2使氮氣平穩的垂直向下吹過操作間1，既保證了操作 間1中殘餘的微粒不會四處飄浮，被內壁和汞表面吸附，也避免了汞被空氣和 水汽等氧化，促使汞蒸氣和灰塵顆粒向下運動經操作間1底板均勻排布的通氣 孔21進入與其緊密相連的危險逸出物直接捕捉機構4，危險逸出物直接捕捉機 構4中部的收集筒14通過向後伸出的引排口 16與排風裝置5的排風管道初段 17相連，相連的位置設置中心十字形開孔的橡膠墊，能夠自動平衡操作間1內 與排風裝置5的壓差，摻雜有汞蒸氣和灰塵顆粒的氮氣進入排風裝置5，排風管 道初段17經兩個90°折彎後垂直向下進入雜質吸附回收器18適當的深度，約 100毫米。雜質吸附回收器18直徑適當變大，從而降低內部氣體流速，保證氣 體與內部填充的吸附劑緩慢充分的接觸，以利於對汞蒸汽、灰塵顆粒和少量汞
滴的吸附，雜質吸附回收器18入口與排風管道初段17的出口連接處不密封， 根據氮氣流量和排風量留約lmm縫隙，因其內部相對於排風管道初段17和工 作環境為負壓，不足的氣體流量由從縫隙處進入的空氣補足來合理地調整排風 量，以使從操作間1過來的氮氣全部經過雜質吸附回收器18實現充分過濾，雜 質吸附回收器18出口進一步變細，並直接與排風管道末段19入口密封焊接， 其出口逐漸由粗到細是為了降低上遊氣流速度，減少汞滴被氣流攜帶的機會。 排風管道末段19再經兩個90°折彎後垂直向上，與廠房排風管道相連，為了節省層流部分氮氣的用量其直徑應儘量小。整個過程實現將純淨氣體排放至大氣。 同時操作過程中滴落的汞滴也通過操作間1底板均勻排布的通氣孔21進入 危險逸出物直接捕捉機構4，操作間l底板與四壁連接處形成向下的傾斜面，避 免出現汞滴聚集的情況，汞滴通過與操作間1底板緊密連接的收集漏鬥13，經
收集筒14落入逸出物收集瓶15，逸出物收集瓶15細長，可儘量多地容納測試
過程中產生的汞滴，減少因為處理液態廢汞而打開密封腔體的次數，同時減小
廢汞與氣體接觸的表面積，降低蒸發量。收集筒14和逸出物收集瓶15之間有 閥門，當需要清理廢汞時關閉。排風管道初段17與引排口 16相連的一段豎直 向上，可使部分隨氣流進入排風裝置5的汞滴利用其重力自然下落回到危險逸 出物直接捕捉機構4。整個過程實現對汞的回收以實現再利用。
本發明同樣適用於其它類似汞的危險、有毒的化工原料的隔離存儲、分裝 或實施操作。
使用本發明所述的方法，除了直接避免危險、有毒的化工原料對現場人員 的傷害和對環境的直接汙染，還可以消除直接排放形成的間接汙染、二次汙染， 同時可以加大回收處理、二次利用提高綜合經濟效益。
權利要求
1、一種防止隔離式操作裝置產生二次汙染的方法，用於危險、有毒的化工原料進行隔離操作的場合，相應裝置的結構中包括與外界隔離的操作間(1)、緩衝間(3)和配套設置的氣體排放系統，其特徵在於在隔離式操作裝置的結構設計中增設了對危險逸出物的收集處理系統。
2、 根據權利要求1所述的防止隔離式操作裝置產生二次汙染的方法，其特 徵在於所述的對危險逸出物的收集處理系統是在操作間(1)直接設置的危險逸 出物直接捕捉機構(4)。
3、 根據權利要求2所述的防止隔離式操作裝置產生二次汙染的方法，其特 徵在於所述的對危險逸出物的收集處理系統中還包括設在操作間(1)和緩衝間(3) 上的氣體循環淨化系統。
4、 根據權利要求2所述的防止隔離式操作裝置產生二次汙染的方法，其特 徵在於所述的隔離式操作裝置是氮氣保護操作箱，包括操作間(1)、緩衝間(3)， 操作間(1)上設有視窗(7)、手套接口 (8)、氣體進出口，操作間(1)側壁 上連接緩衝間(3)，帶有通氣孔(21)的底板的下方設置了危險逸出物直接捕 捉機構(4)。
5、 根據權利要求4所述的防止隔離式操作裝置產生二次汙染的方法，其特 徵在於所述的危險逸出物直接捕捉機構(4)中包括依次設置在操作間(1)底 板下方的收集漏鬥(13)、方形或圓形的收集筒(14)、逸出物收集瓶(15)，收 集筒(14)和逸出物收集瓶(15)之間設有閥門，與危險逸出物直接捕捉機構(4) ，配套的操作間(1)的底板與四壁連接處形成避免化工原料聚集的向下傾 斜面，其中心均勻排布的通氣孔(21)形成篩狀。
6、 根據權利要求5所述的防止隔離式操作裝置產生二次汙染的方法，其特徵在於所述的危險逸出物直接捕捉機構(4)中的收集筒(14)上設置排風裝置(5)，其結構中包括依次連通的排風管道初段(17)、雜質吸附回收器(18)、 排風管道末段(19)。
7、 根據權利要求6所述的防止隔離式操作裝置產生二次汙染的方法，其特 徵在於所述的排風管道初段(17)的直徑小於收集筒(14)的直徑，排風管道 初段(17)通過連接收集筒(14)向後伸出的引排口 (16)實現與操作間(1) 的連通，連接處設有中心十字形開孔的橡膠墊。
8、 根據權利要求6所述的防止隔離式操作裝置產生二次汙染的方法，其特 徵在於所述的內部填充吸附劑的雜質吸附回收器(18)採用物理吸附或化學吸 附，其直徑大於排風管道初段(17)的直徑，雜質吸附回收器(18)的入口和 出口的直徑與排風管道初段(17)和排風管道末段(19)的直徑配套，所述的 入口與排風管道初段(17)出口連接處留有縫隙，所述的出口與排風管道末段(19)入口採用密封方式連接。
9、 根據權利要求6所述的防止隔離式操作裝置產生二次汙染的方法，其特 徵在於所述的排風管道末段(19)經兩個直角折彎後垂直向上，其出口與廠房 排風管道相連，排風管道末段(19)的直徑小於排風管道初段(17)的直徑。
10、 根據權利要求4所述的防止隔離式操作裝置產生二次汙染的方法，其 特徵在於所述的操作間(1)經氮氣入口 (22)處設置的過濾器(2)上的氮氣 入口管道(10)充入的氮氣經通氣孔(21)進入排風裝置(5)、緩衝間(3)經 氮氣入口管道(12)充入的氮氣經連接氮氣出口 (11)和收集筒(14)的排風 管道(20)進入排風裝置(5)，分別形成氣體循環淨化系統。
全文摘要
一種防止隔離式操作裝置產生二次汙染的方法，用於危險、有毒的化工原料進行隔離操作的場合，相應裝置的結構中包括與外界隔離的操作間、緩衝間和配套設置的氣體排放系統，關鍵的改進在於在隔離式操作裝置的結構設計中增設了對危險逸出物的收集處理系統。使用本發明所述的方法，除了直接避免危險、有毒的化工原料對現場人員的傷害和對環境的直接汙染，還可以消除直接排放形成的間接汙染、二次汙染，同時可以加大回收處理、二次利用提高綜合經濟效益。
文檔編號B08B17/00GK101612624SQ20091007494
公開日2009年12月30日 申請日期2009年7月21日 優先權日2009年7月21日
發明者呂雲安, 昊 陳, 霍玉柱, 齊國虎 申請人:中國電子科技集團公司第十三研究所