淺析無機質譜超凈實驗室規劃設計

隨著現代分析科學技術的發展，無機質譜儀在無機元素微量分析以同位素分析等分析有著廣泛的應用，適用于絕大多數無機元素，分析速度快，結果精確，樣品用量少等優點，廣泛用于地質學、礦物學、地球化學、核工業、材料科學、環境科學、醫學衛生、食品化學、石油化工、公安系統、考古、空間技術等領域的分析測試。

　　由于無機質譜儀很多測試樣品含量都在超痕量甚至更低，所以對環境要求就非常高，要求整個分析過程流程中都保持非常高的潔凈環境，所以在部分ICP-MS、高分辨質譜以及同位素質譜儀的實驗室都需要為儀器量身定做潔凈實驗室。

　　對實驗室的要求是：

　　1、保持極低的無機空白;

　　2、由于儀器精密，保證儀器不容易出故障。

　　實驗室建設既要滿足國家潔凈間的規范要求，同時還需要滿足特定的要求。實驗室需要考慮裝飾裝修、凈化通風系統、電路系統、自控系統、氣路系統以及工藝設備等。

　　一、 實驗室規劃設計基本結構

　　無機質譜儀超凈實驗室一般包括更衣室、風淋室、前處理間、天平間、儀器間和輔助設備間等。不同房間裝飾、潔凈度、換氣次數以及溫濕度要求不一定相同。

　　二、 實驗室規劃設計基本參數 

　　三、 實驗室規劃設計基本要求

　　(1)保證實驗室整體美觀，以人為本，設計合理;

　　(2)選用材料要求防酸、堿、耐有機溶劑;

　　(3)潔凈室符合潔凈實驗室建設規范和相關條例，滿足用戶需求;

　　(4)防靜電，不積塵，堅固耐用便于使用維護。

　　四、實驗室規劃設計 裝飾裝修

　　裝飾裝修材料必須保證盡量低的無機本底，一般采用彩鋼板、PVC壁布和地板或抗倍特板等無機本底極低的裝飾材料。

　　前處理間隔斷與吊頂一般采用PVC材料或抗倍特板材，地面采用自流平貼抗靜電免維護耐酸堿同質透心PVC地板。

　　實驗室門，框架為塑鋼型材，門鎖、把手與鉸鏈為無機材料。

　　實驗室固定窗，窗框架由塑鋼制作，玻璃為5mm浮法玻璃。

　　實驗室內墻面、吊頂與地面之間的陰角處采用ABS圓弧角過渡，避免積塵死角、便于清掃維護、改善氣流組織。

　　五、實驗室規劃設計凈化通風空調系統

　　凈化空調流程圖：

　　凈化空調系統結構：初效過濾器、中效過濾器、高效過濾器、凈化精密空調。

　　氣流組織采用亂流，高效送風口分散均勻分布或集中布置，側墻回風。

　　為了避免低潔凈度房間與高潔凈度房間之間的氣流造成高潔凈房間塵埃粒子超標，應使高潔凈度房間與相鄰相通的低潔凈度房間保證一定的正壓，一般不低于5Pa;潔凈房間與相鄰相通非潔凈房間之間保證不小于10Pa的壓差。

　　壓力梯度由新風量和排風量的大小控制，新風量根據實驗要求來確定，排風量則由室內可能產生的污染氣體、其它通風設備的排風量以及壓力梯度共同確定。

　　新風由室外引入凈化空調系統，間接送至室內，需經粗效和中效過濾器進行過濾處理，視情況添減輔助電加熱系統;

　　安全柜排風經廢氣處理后高空排放。

　　凈化通風空調系統需要考慮消防要求，風管穿越空調機房與潔凈區的隔墻處均需加裝70℃防火閥。

　　實驗室需要考慮夏冬季以及過渡季節情況。前處理與儀器室凈化通風空調系統分開設置，避免互相干擾、交叉污染。

　　獨立的安全柜送風系統，同時與安全柜排風系統及安全柜聯動，均為變頻控制，保證每一臺安全柜開啟與關閉時，送風系統和排風系統均能及時響應。

　　儀器室排風獨立設置，每臺儀器獨立的排風系統。

　　六、實驗室規劃設計 電氣系統

　　所有凈化區域內的照明燈具均采用專用吸頂凈化燈，具有防水和氣密性特點。實驗室內照度不小于300Lx。

　　實驗室設有專業控制箱，電源有漏電檢測報警裝置。根據儀器以及配套設備情況考慮專業用電負荷;

　　用電設備外殼與專用接地保護線(PE)可靠連接，所有用電設備不帶電的金屬部分與PE線連接。

　　需要考慮質譜儀接地要求，接地電阻不大于1歐姆或4歐姆。

　　七、實驗室規劃設計自動控制系統

　　自動控制系統是這個潔凈實驗室的核心，將對潔凈區的空調設備如冷熱設備、新風、空調機組、等系統進行信號采集和控制，實現潔凈區空調設備管理系統的自動化，起到集中管理、分散控制、節能降耗、潔凈級別保證的作用。

　　采用通信、傳感和計算機技術來實現對潔凈空調設備過程監控，甚至無人操作的一種新興控制技術，設計結構完整、先進又開放的智能樓宇監控系統是樓宇自動化項目的核心。

　　每套系統由一套PLC控制器控制，并最終連接成一套網絡，連接在一臺彩色觸摸屏上，放置在操作室，同時對系統的各種操作和顯示在此界面上完成，控制顯示界面上控制每套系統的各種實驗室工藝設備的工作狀態、粗效過濾器、中效過濾器過濾器的工作狀態顯示、空調機組的各種報警、系統的溫、濕度顯示和控制、白天和夜晚的控制模式的自動轉換、排風補風系統聯動控制、各種報警功能。

　　超凈實驗室自動控制技術處于領先地位，主要特點是：潔凈度、溫度、濕度動態控制，系統更穩定;操作界面簡單易懂，自動控制系統穩定可靠;系統更節能;維護維修方便準確。

　　八、 實驗室規劃設計工藝設備

　　實驗室工藝設備是指實驗室內必須配備的除實驗儀器以外為質譜儀服務的專業設備，主要有PP化學安全柜、PP通風柜、實驗臺，水盆臺，試劑柜，更衣柜、鞋柜、緊急沖淋等裝備，是實驗室建設工程中不可缺少的重要一環。

　　PP化學安全柜是近年才在國內出現的一個新產品， VOLAB化學安全柜引進國外先進技術，實現了本土化生產，既保證樣品不受污染，又能保護操作者不受侵害。

　　化學安全柜技術指標如下表：

　　九、 實驗室規劃設計氣路系統

　　儀器用氣需要專業設計，保證氣源供氣充足和穩定。由于儀器不斷電帶氣長期工作，需要保證氣路系統帶氣切換不斷氣。一般采用二級減壓供氣方式，316L BA級不銹鋼材質管路。氣源采用鋼瓶或者液氬的鋼瓶，最好液氬鋼瓶。