Создание домашней лаборатории

Joined
Jul 25, 2021
Messages
194
Reaction score
306
Points
63
Выбирать дом для лаборатории всегда нужно с особой тщательностью, необходимо понимать, что от места зависит успех всего предприятия. Поэтому в этой статье мы рассмотрим некоторые нюансы, которые помогут вам в обустройстве надежной лаборатории.

Выбирая помещение для лаборатории, учитывайте окружающую территорию. В процессе производства возможны выбросы газов в атмосферу, поэтому необходимо учитывать, что рядом будут присутствовать различные химические запахи. Конечно, мы постараемся этого избежать, но учесть необходимо.

Дорога к дому должна быть хорошо просматриваемой. Найдите возможность установить видеокамеры на дороге к дому, и чтобы это не вызывало подозрений у соседей. Желательно, чтобы участок, на котором расположена лаборатория, имел большую площадь, чтобы посторонние не могли проехать мимо. В противном случае придется обзавестись высоким забором от посторонних глаз. В этом случае хорошим вариантом будет обустройство лаборатории на приусадебном участке. Но в каждом случае выбор помещения - это индивидуальное решение, зависящее от совокупности факторов и возможностей организатора.

Для того чтобы лаборатория хорошо функционировала, она должна получать бесперебойное электро- и водоснабжение. Поэтому заранее включите в свой список резервные запасы этих двух ресурсов. Хорошо иметь несколько электрогенераторов и запас топлива для них. Имейте станцию для забора воды, систему фильтров и резервуар для хранения нескольких кубов воды.

Еще один важный момент - наличие канализации, желательно с системой очистки. Если в вашем доме нет канализации, то отходы придется вывозить, рекомендую рассматривать этот вопрос как один из основных, скопление отходов создаст ненужную опасность для всего предприятия. Этой темы мы коснемся отдельно.

Перейдем к самим помещениям, вернее, желательно, чтобы их было несколько:
1) Лаборатория. Основное помещение, где располагается один или несколько реакторов и вся инфраструктура для синтезов.
2) Помещение для сушки, розлива и заморозки конечного продукта.
3) Склад для хранения прекурсоров и других химических веществ.


В каждом помещении должна поддерживаться температура около 20 ºC, а для поддержания этой температуры необходимо установить кондиционеры или отопительные котлы, в зависимости от региона.

Лаборатория - это большое помещение, для лаборатории с реактором подойдет площадь около 20 квадратных метров. Высота потолка должна быть около 2,5 метров или выше, чтобы вместить реактор и навесное оборудование. Стены, пол и потолок лучше всего отделать крупноформатной глазурованной плиткой для удобства уборки. В крайнем случае, пусть это будут пластиковые панели или толстая полиэтиленовая пленка.

Лаборатория должна быть максимально оборудована: горячая и холодная вода, канализация, отопление/кондиционирование, хорошая электрическая мощность (рассчитанная суммарная мощность всех приборов с запасом). Резервный генератор, желательно с автозапуском на случай падения напряжения в сети, или инвертор бесперебойного питания (желательно оба устройства) должны обеспечивать бесперебойное электроснабжение лаборатории. На некоторых этапах синтеза кратковременное отключение электроэнергии может означать потерю производительности и создать взрыво- или пожароопасную ситуацию.

В лаборатории необходимо поставить хорошую систему приточно-вытяжной вентиляции, причем я рекомендую поставить двигатель для вытяжной вентиляции в два раза мощнее, чем это необходимо для вашего помещения.
Заранее нарисуйте схему расположения приборов в вашей лаборатории, чтобы правильно провести электричество, воду и вентиляцию.

Канализационный слив лучше всего сделать в полу.
Также поставьте несколько огнетушителей в самых доступных местах, пожары в лабораториях, увы, случаются.
Q14WH0BJME

3iGKsh7WBq


Стандартная лаборатория обычно оснащена техническими устройствами и приспособлениями:
RV1eDqXsB8
Для собственного производства целесообразно использовать реакторы объемом 50-200 литров. Такой объем позволяет организовать производство значительных партий. При необходимости можно использовать несколько реакторов для увеличения объема производства.
Основной частью лабораторного реактора является реакционная колба, изготовленная из химически и термически стабильного материала. Одним из таких материалов является боросиликатное стекло. Оно обладает высокими физико-механическими свойствами:

- Термостойкость. Благодаря низкому коэффициенту теплового расширения оно выдерживает нагрев до 500 °C и большие перепады температуры и давления;
- Гладкий, с низкой адгезией, благодаря чему изделия из него легко чистить;
- не впитывает реагенты, влагу и запахи;
- прочный, его относительно трудно разбить;
- обладает высокой прозрачностью, в результате чего удобно наблюдать за ходом процессов в сосуде.
Все эти свойства важны и для других элементов, используемых в аппаратах. Из этого стекла производят холодильники, колбы, воронки, крышки, пипетки и другие компоненты реакционных аппаратов.
В базовую комплектацию лабораторного реактора из боросиликатного стекла обычно входят:
- Реакторный сосуд с термостатической рубашкой и донным клапаном;
- Сменная крышка, которая выбирается в зависимости от количества подключаемых элементов;
- Пропеллерная или якорная мешалка с электродвигателем обычного или взрывозащищенного исполнения;
- Конденсатор для отгонки растворителя;
- Контейнер для сбора конденсата;
- капельная воронка;
- Передвижная рама на колесах с тормозным механизмом.
Стеклянные сосуды и другие устройства для лабораторных установок часто изготавливаются с заземляющими соединениями. Шлифованные элементы обеспечивают герметичность, поэтому широко используются в лабораторных реакторах. Существуют также винтовые и фланцевые соединения, соединения с резиновыми трубками или специальными пробками.

Помимо реакторов из боросиликатного стекла, используются реакторы из стали и фторопласта.
S3qZcyuzFl
Вакуумный фильтр Нутше - специализированное устройство для вакуумной фильтрации жидких сред, растительных экстрактов. В его основе лежит однослойный реактор. Представляет собой конструкцию, состоящую из:
- большой воронки из нержавеющей стали;
- узкой стеклянной сферической емкости для сбора фильтрата;
- стальной монтажной рамы с крепежом;
- опоры для колбы.

Верхняя часть воронки выполнена в виде цилиндра, в дно которого встроена нержавеющая сетка - на нее помещается фильтрующий материал. Горловина резервуара соединяется с воронкой при помощи крепежа с винтами. Уплотнение между колбой и воронкой устойчиво к воздействию химических веществ.

Стеклянная колба оснащена клапаном для удаления воздуха (сверху) и клапаном для слива фильтрата (установлен на нижнем отводе). Изготовлена из высококачественного стекла. Кран может быть стеклянным или тефлоновым.
Рама установлена на колесиках для удобства перемещения по помещению.

В данной статье описан фильтр Нутче со стеклянной колбой и металлической воронкой, но также используются фторопластовые, металлические и керамические фильтры Нутче.

В лаборатории обычно используют фильтры Нутче объемом от 20 литров.
3ZXltHd7As
9fDiPuKbgM
JPv4u2lesx
MhJmnNHb3V
Химически стойкий вакуумный насос предназначен для создания вакуума различного уровня, для вакуумной фильтрации и вакуумной аспирации, гель-электрофореза; для подключения к фильтрам Нутче, испарителям, химическим реакторам, перчаточным боксам, медицинским отсасывающим боксам, сушильным и вакуумным шкафам и другим вакуумным устройствам.

Для лабораторного использования необходимы вакуумные насосы из специальных химически стойких материалов с соответствующей маркировкой. В зависимости от конструкции вакуумные насосы бывают следующих типов:
-роторно-лопастной масляный насос;
-диафрагменно-поршневой насос;
-водяной циркуляционный насос
и другие...
JVOXrtMWHB
В лабораторных реакторах нагревательные циркуляционные термостаты используются для поддержания заданной температуры в рубашке химического реактора благодаря встроенному насосу. Чем меньше объем ванны, тем быстрее нагревается находящийся в ней теплоноситель, т.е. во внешний реактор быстрее поступает свежая порция теплоносителя заданной температуры. Чем выше мощность нагрева, тем быстрее будет происходить регулирование температуры.
Нагревательные термостаты имеют стальную теплоизолированную ванну, позволяющую безопасно нагревать жидкость до 300 °C.
Нагревательный термостат с циркуляцией необходим, когда реакционная смесь должна нагреваться в процессе синтеза.
PhmbZBKAgt
Для охлаждения теплообменников в химических реакторах используется чиллер - циркуляционный охладитель, отводящий тепло от процесса. В отличие от использования проточной воды, желаемая температура может достигать -20 °C.

Чиллеры имеют как водяное (символ "w"), так и воздушное охлаждение холодильной системы. Модели чиллеров (холодильных термостатов) с водяным охлаждением отличаются низким уровнем шума и требуют небольшого количества охлаждающей воды даже при полной мощности охлаждения. Чиллеры могут быть дополнительно оснащены нагревателем и независимой защитой от перегрева. Максимальная рабочая температура повышается до 100 °C, а стабильность температуры составляет ±0,2 °C.

Чиллер необходим, если реакционная масса должна охлаждаться во время синтеза.
6eCnHkMVQ7
Глубокая морозильная камера понадобится для охлаждения реагентов, которые в этом нуждаются; для изготовления льда; для осаждения полученных веществ из реакционной массы после подкисления и других подобных процессов.

Морозильные камеры делятся на бытовые и лабораторные и сильно отличаются по цене.
Основными требованиями к лабораторным морозильникам являются:
- Высокая точность установки температуры.
- Однородность распределения температуры по всему объему морозильной камеры.
- Возможность установки приборов, регистрирующих изменение температуры в холодильной камере и записывающих результаты на бумажный или электронный носитель (манометры, электронные или бумажные самописцы).
- Наличие портов для валидации холодильника.
- Коррозионная стойкость внутренних и внешних поверхностей лабораторного холодильника к действию агрессивных моющих и дезинфицирующих средств.

Но для большинства домашних лабораторий подойдут обычные морозильные камеры с температурным диапазоном до -20 ºC, так что есть ли смысл переплачивать за лабораторный холодильник - решать вам.
FGuw7mBIJL
Роторный испаритель - это устройство для быстрого удаления жидкостей путем дистилляции при пониженном давлении. Широко используется в химических лабораториях для выпаривания растворителей из смесей веществ, а также для разделения жидкостей.
Не в каждой лаборатории можно использовать ротационный испаритель. Прежде чем заказать роторный испаритель, детально изучите процесс синтеза и определите, нужен ли он вам.
PtlOTej1ir
В процессе работы в лаборатории образуется много грязного лабораторного стекла и других емкостей, для поддержания чистоты необходимо мыть грязные предметы. Для этого закажите глубокую металлическую раковину вроде тех, что ставят в столовых для мытья посуды. Они достаточно глубокие, чтобы мыть в них большие емкости. В дополнение к крану рекомендуется установить длинный шланг для удобства мытья.
E2vzBpNWE3

Лучше всего использовать лабораторный стол из металла, размер стола определяется исходя из площади помещения и расположения оборудования. За ним легко ухаживать, он более устойчив и прочен, что позволяет использовать его с большой нагрузкой.
K8V15aFwql
Для хранения лабораторной посуды и всевозможных предметов рекомендуется использовать металлический стеллаж, он прост в использовании и долговечен, выдерживает большие нагрузки. Стеллаж поможет устранить беспорядок, который может привести к опасным последствиям в лаборатории.
6JyeWsKzh7
Если ваш дом будет находиться под видеонаблюдением, мы рекомендуем установить в нем несколько мониторов, чтобы вы могли следить за территорией отовсюду. Один из них должен быть установлен в лаборатории, чтобы вы могли следить за своими перемещениями по территории и во время синтеза.

Чтобы контролировать свою территорию и доступ к ней, рекомендуем установить набор видеокамер: взять под видеоконтроль дорогу, ведущую к дому; камеры по периметру; камеры на входах в помещения.
Если вы установите IP-камеры, то сможете вести наблюдение удаленно.

Также рекомендуется установить сигнализацию с GSM-модулем, чтобы при открытии дверей и окон в вашем помещении вы получали сигнал на свой мобильный телефон и были в курсе, не проник ли кто в него.
Электрический щит, питающий всю лабораторию, должен находиться прямо за дверью. В случае непредвиденных обстоятельств, на которые невозможно или опасно повлиять, вы должны выбежать из лаборатории и обесточить ее, не выходя за дверь.
Если в лаборатории есть окна, лучше закрыть их плотной многослойной тканью или закрыть пластиковыми панелями.
Сушильная комната предназначена для работы с готовыми продуктами. Обычно достаточно помещения размером 3 на 3 метра, но в зависимости от объема производства, площадь этого помещения может быть разной. В этом помещении устанавливают систему стеллажей, для сушки и кристаллизации готовой продукции.
Для сушильной комнаты важно создать микроклимат: постоянную температуру и сухой воздух. Поэтому, помимо стандартного оборудования для поддержания постоянной температуры, необходимо установить осушитель воздуха. Он имеет контейнер для сбора воды из атмосферы, который необходимо опорожнять при заполнении.
OJCeI7Elzy

Стеллажи для сушильной камеры лучше использовать широкие с глубокими полками. Для сушки готовой продукции рекомендуется установить на полки инфракрасный пленочный обогреватель и накрыть их толстой полиэтиленовой пленкой. Умеренное инфракрасное излучение отлично подходит для сушки готовой продукции.
G7keWs4Byj
Раньше сушильную комнату оснащали хорошей вытяжной вентиляцией и сушили потоком воздуха. Но такой способ сушки имеет ряд недостатков: если у вас большая масса готовой продукции, она сохнет очень долго, и вытяжка вынуждена работать безостановочно в течение длительного времени, что создает много шума и большие траты электроэнергии.
Исходя из этого, мы рекомендуем оборудовать ее так, как описано выше.
Склад для прекурсоров и химических реагентов не обязательно должен располагаться в доме, это может быть любая хозяйственная постройка, например гараж или сарай.
Разные химические реагенты имеют разные условия хранения, поэтому учитывайте это, прежде чем обустраивать склад. В жарком климате некоторые реактивы могут потребовать хранения в холодильнике или морозильной камере.
Склад должен быть вентилируемым: например, растворители имеют свойство испаряться из канистр, и если паров накопится достаточно, то достаточно искры или высокой температуры, чтобы они самовозгорелись. Желательно также оборудовать склад огнетушителями или системой пожаротушения.
Для хранения вам понадобится система стеллажей, как и в предыдущих помещениях, мы рекомендуем использовать металлические конструкции, так как они отличаются особой прочностью и не требуют особого ухода.

На складе необходимо иметь оборудование для розлива/дозировки, весы и пустую тару, чтобы можно было отмерить необходимое количество реагентов для синтеза, для последующей передачи в лабораторию.
G86aQlxc53
Uz4nSRVEMN
В лаборатории должна быть установлена отличная система приточно-вытяжной вентиляции.
Приточно-вытяжная система вентиляции - это комплекс оборудования, который обеспечивает забор воздуха с улицы, его очистку от пыли, пыльцы и подачу в помещение. В то же время вторая часть системы собирает отработанный воздух и неприятные запахи и удаляет их наружу.
Для того чтобы вентиляция работала эффективно, необходимо правильно рассчитать мощность вентиляторов для объема вашего помещения. При этом необходимо, чтобы мощность вытяжного вентилятора была в два раза больше, чем приточного. В этом случае запахи будут удаляться быстро.
0e4sdJhbBt

Скрубберы применяются для очистки газообразных сред от примесей в различных химических и технологических процессах, представляют собой газоочистные устройства, основанные на промывке газа жидкостью.
Скрубберы предназначены для улавливания газов, выходящих из реактора. Очистка газов от примесей с помощью скрубберов относится к методу мокрой очистки. Этот метод основан на промывке газа жидкостью (водой, щелочным раствором и др.) при наиболее развитой поверхности контакта жидкости с аэрозольными частицами и наиболее интенсивном перемешивании очищенного газа с жидкостью. Этот метод позволяет удалять из газа пыль, дым, туман и аэрозольные частицы (как правило, нежелательные или вредные) практически любого размера.
Различают следующие типы скрубберов:
- форсуночные башни (скрубберы форсуночного типа);
- распыленные циклоны (центробежные скрубберы);
- пенные аппараты;
- скрубберы Вентури.
Работа мокрых газовых скрубберов основана на захвате частиц пыли жидкостью, которая уносит их из аппарата в виде осадка. Процесс улавливания в мокрых пылеуловителях улучшается за счет эффекта конденсации - укрупнения частиц пыли за счет конденсации на них водяного пара.

4nCOuvKUHz

Каждая лаборатория сталкивается с проблемой утилизации отходов. Существует три типа отходов:
1. Газообразные.
2. Твердые.
3. Жидкие.

Газообразные отходы, как описано выше, могут выбрасываться в атмосферу с помощью вытяжной вентиляции или вымываться потоком моющей жидкости в скруббере.

Твердые отходы - это в основном тара и упаковка от реактивов и оборудования: пластик, бумага (дерево), металл, стекло и другие.
Если в процессе работы вам удалось повторно использовать эти предметы, то обязательно воспользуйтесь этим, а не покупайте новые. Например, стеклянные банки можно помыть и использовать для взвешивания или хранения, как и некоторые металлические и пластиковые контейнеры.
Но некоторые твердые отходы все равно придется утилизировать - обычно их выносят и выбрасывают. Чтобы не попасться полиции, вам следует избавиться от наклеек и этикеток с указанием партии и названия продукта, которые в конечном итоге могут стать уликой против вас. Чтобы свести риск к минимуму, сотрите или закрасьте надписи, удалите наклейки и отрежьте бирки.
Твердые отходы можно уплотнить: они станут более компактными, и их будет легче вывезти. Заранее выберите место, куда вы отвезете отходы для утилизации. Место утилизации должно находиться на приличном расстоянии от лаборатории, если ваши отходы будут обнаружены и вызовут подозрения, то будут проверены близлежащие дома и предприятия.

Жидкие отходы выбрасываются часто, оставлять их в контейнерах рискованно, в случае обнаружения экспертиза покажет их связь с синтезом запрещенных веществ. Такие отходы делятся на два типа: загрязненная вода и нерастворимые в воде отходы органических растворителей.
Рекомендуется сбрасывать в канализацию только загрязненную воду, так как нерастворимые в воде вещества могут разъесть трубы или засорить слив, создав дополнительные риски для лаборатории. Поэтому их следует вывозить за пределы лаборатории и сбрасывать. Их также можно сжечь в дизельном нагревателе.
QFWvnR3Sxw
1QAYTSx8NB

На промышленных предприятиях некоторые отходы уничтожаются в инсинераторах - специальных газовых печах. Инсинераторы бывают небольших размеров и могут использоваться в лаборатории, но для этого потребуется отдельное помещение или открытая площадка.
OAqxkUXV3l

Сжигание - это процесс сжигания органических элементов в потоках отходов. В промышленности этот процесс также известен как "термическая обработка".
Существует 2 основных побочных продукта сжигания. Первый - инертная зола, которая образуется в основном из неорганических элементов отходов, а второй - дымовые газы, которые при наличии соответствующих систем газоочистки безопасно выбрасывать в атмосферу.

Части инсинератора.
Детали большинства мусоросжигательных печей довольно стандартны, и главным фактором при выборе этих деталей является их способность служить долго и хорошо функционировать в условиях высоких нагрузок, наблюдаемых при сжигании мусора.

-Основная камера (камера сгорания) - именно сюда загружаются и воспламеняются отходы. В большинстве мусоросжигательных заводов воспламенение происходит из-за высокой температуры окружающей среды, сохраняющейся в облицовке камеры.
Вторичная камера - иногда ее еще называют "дожигательной" - требуется по закону в Европе, США, Австралии и Канаде для предотвращения образования вредных твердых частиц. Во многих странах закон предусматривает, что все дымовые газы должны находиться в этой вторичной камере не менее 2 секунд при температуре 850 ºC.
-Дымовая труба - также известна как дымовая труба. Для большинства мусоросжигательных заводов требуется высота дымовой трубы не менее 3 м. В более застроенных районах или там, где этого требуют атмосферные условия, она будет значительно выше.
-Панель управления и термопары - они контролируют работу машины и обеспечивают температуру в камерах до загрузки отходов для сжигания.
-Горелки - большинство современных мусоросжигательных установок оснащены горелками с низким содержанием NOx или модулируемым газовым потоком для повышения.
-Топливные баки - Топливные баки должны быть обвалованы для обеспечения безопасного хранения топлива.
8qsLMiCyTt
Инсинераторы предназначены для безопасного и эффективного обезвреживания многих видов отходов. Использование инсинератора с высококачественной камерой дожигания и системой пылегазоочистки позволяет избежать выбросов диоксинов и фуранов в отходящие газы.
Инсинератор - это печь, в которой происходит сжигание (термическое обезвреживание) отходов при высоких температурах от 400 до 1200 ºC.
 

Attachments

  • k8lgzwL5GC.jpg
    k8lgzwL5GC.jpg
    20.9 KB · Views: 942
  • G80iNlf3vP.jpg
    G80iNlf3vP.jpg
    40.8 KB · Views: 866
  • aT4KnDBhkY.jpg
    aT4KnDBhkY.jpg
    47.6 KB · Views: 872
  • EfjeGDANLn.png
    EfjeGDANLn.png
    92.9 KB · Views: 959
Last edited by a moderator:

LittleFlame

Don't buy from me
New Member
Joined
Mar 12, 2022
Messages
8
Reaction score
3
Points
3
Спасибо, что поделились, есть вещи, о которых я не подумал.
 

Dr. MMX

Professional
Manufacturer Seller
Language
🇺🇸
Joined
Nov 28, 2023
Messages
195
Reaction score
85
Points
28
Deals
11
как видение мечты о лаборатории будущего
 

Osmosis Vanderwaal

Moderator in US section
Resident
Joined
Jan 15, 2023
Messages
1,563
Solutions
4
Reaction score
1,080
Points
113
Deals
1
Уверен, что никогда не смогу использовать ничего размером в 1/20 часть от этого. Однако это наводит на размышления. В разделе видеонаблюдения упоминается только распределительная коробка и закрытие окон, так что здесь есть простор для развития.
Если учесть необходимость роторного испарителя, насколько он быстрее вакуумной дистилляции?
Не похоже, что какой-либо из представленных вакуумных насосов находится в пределах 1/10 от количества, необходимого для работы оборудования в этой комнате. Я видел несколько цилиндрических лопастных насосов и насосов смешанного типа, которые имеют мощность 20 или более, сколько CFM реально потребуется для работы 10 реакторов объемом 50 л? Сколько вакуума может использовать химик в реальном мире, прежде чем возможности оборудования будут ограничены?
 
Last edited:
Top