Một nguyên nhân gây mất hiệu quả hoạt động của tủ hút khí độc thường bị bỏ qua chính là thói quen và cách thao tác của người sử dụng.

Thử nghiệm trên tủ hút khí độc không chỉ đánh giá hiệu suất mà còn cho thấy hành vi của người sử dụng ảnh hưởng như thế nào đến khả năng bảo vệ an toàn của tủ hút

Tủ hút khí độc hóa chất là một thiết bị kiểm soát phơi nhiễm, có nhiệm vụ chứa giữ các tác nhân nguy hiểm và bảo vệ người sử dụng khỏi việc tiếp xúc với chúng. Đồng thời, tủ hút cũng là một phần của toàn bộ hệ thống thông gió cơ học của phòng thí nghiệm. Có nhiều nguyên nhân có thể khiến tủ hút hoạt động không hiệu quả, cả từ bên trong lẫn bên ngoài phạm vi kiểm soát của người sử dụng. Tuy nhiên, một nguyên nhân thường bị bỏ qua chính là thói quen và cách làm việc của người vận hành.

Làm thế nào để biết tủ hút của bạn có đang hoạt động tốt?

Mặc dù bài viết này tập trung vào tủ hút khí độc hóa chất, nhưng nhiều nội dung dưới đây cũng áp dụng cho các loại buồng làm việc có thông gió khác.

Cách duy nhất để biết chắc chắn tủ hút có đang mất khả năng giữ khí độc hay không là tiến hành thử nghiệm khả năng containment (khả năng giữ khí độc bên trong tủ).

Trong các phép thử này, ít nhất 25% số trường hợp tủ không đạt yêu cầu là do cách làm việc của người sử dụng.

Nếu một tủ hút hoạt động kém, người quản lý phòng thí nghiệm có thể không có điều kiện thay thế tủ mới hoặc cải tạo toàn bộ hệ thống thông gió. Tuy nhiên, họ hoàn toàn có thể đào tạo người sử dụng để hình thành các thao tác đúng, từ đó tự bảo vệ bản thân và hiểu rõ hơn về cách vận hành tối ưu của tủ hút.

Thách thức lớn nhất của tủ hút là đa số các chất nguy hại đều vô hình và không có mùi. Vì vậy, người sử dụng không thể dễ dàng nhận biết liệu tủ hút có đang bảo vệ mình hay không.

Nhiều người cho rằng vận tốc gió tại mặt cửa (Face Velocity) – tức tốc độ không khí đi vào qua cửa kính của tủ – là chỉ số phản ánh mức độ an toàn.

Tuy nhiên, tiêu chuẩn ANSI/AIHA Z9.5 – Laboratory Ventilation đã nêu rõ:

“Trong nhiều thập kỷ, vận tốc gió tại mặt cửa được xem là chỉ số chính đánh giá hiệu suất của tủ hút. Tuy nhiên, các nghiên cứu trên số lượng lớn tủ hút được kiểm tra bằng các phép thử đánh giá khả năng containment, chẳng hạn như tiêu chuẩn ANSI/ASHRAE 110, đã chứng minh rằng chỉ riêng vận tốc mặt cửa là không đủ để đánh giá hiệu suất của tủ hút.”

Thực tế cho thấy, phần lớn các tủ hút không đạt yêu cầu về khả năng containment vẫn có giá trị face velocity hoàn toàn đạt chuẩn.

Điều gì làm tủ hút mất khả năng giữ khí độc?

Có hai nguyên nhân chính:

• Dòng khí nhiễu loạn (Turbulence)
• Sự thay đổi chênh lệch áp suất giữa phòng và buồng hút

Không khí cũng là một chất lưu, tuân theo các quy luật của cơ học chất lưu. Nó luôn chuyển động từ nơi có áp suất cao đến nơi có áp suất thấp.

Hãy hình dung một con sông chảy êm đềm. Mặt nước chỉ gợn nhẹ do gió.

Nếu đặt rất nhiều tảng đá xuống lòng sông, dòng chảy sẽ trở nên hỗn loạn với nhiều xoáy nước.

Luồng không khí trong tủ hút cũng tương tự như vậy.

Những chuyển động của người sử dụng ở trong và xung quanh tủ hút sẽ tạo ra các vùng nhiễu loạn, làm tăng nguy cơ khí độc thoát ra ngoài.

Các bộ phận của tủ hút

Theo định nghĩa, một tủ hút khí độc (fume hood) phải có:

• cửa kính di động (sash)
• cánh hướng gió phía trên (upper airfoil)
• cánh hướng gió phía dưới (lower airfoil)
• các tấm hướng dòng khí (baffles)

Nếu không có các đặc điểm này thì thiết bị chỉ được gọi là buồng thông gió (ventilated enclosure).

Cửa kính (Sash)

Đối với người sử dụng, sash là bộ phận quan trọng nhất.

Đây là các tấm kính trong suốt nằm ở phía trước buồng hút và có thể di chuyển lên xuống hoặc sang ngang.

Vị trí của sash ảnh hưởng rất lớn đến dòng khí bên trong buồng hút.

Đồng thời, sash còn đóng vai trò là hàng rào bảo vệ giữa vùng chứa hóa chất và vùng hô hấp của người thao tác.

Ngoài việc ngăn khí độc, sash còn giúp bảo vệ người sử dụng trước các nguy cơ như:

• cháy
• nổ
• hóa chất bắn văng

Sử dụng sash đúng cách là một trong những việc quan trọng nhất để:

• bảo vệ người thao tác;
• tiết kiệm năng lượng.

Baffle (tấm hướng dòng)

Thành phần tiếp theo cần chú ý là baffle.

Thông thường chúng nằm ở phía sau tủ hút.

Cùng với vách sau, chúng tạo thành khoang hút khí thải (exhaust plenum).

Đây là khu vực có áp suất thấp nhất trong toàn bộ tủ.

Do đó, không khí luôn có xu hướng chảy về phía này.

Các baffle thường có nhiều khe hoặc lỗ để dẫn không khí vào khoang hút.

Có rất nhiều thiết kế baffle khác nhau và hiệu quả của chúng cũng khác nhau.

Baffle là bộ phận quan trọng nhất quyết định hiệu suất của tủ hút, vì vậy người sử dụng cần đặc biệt lưu ý.

Lower Airfoil

Lower airfoil cũng là một bộ phận rất quan trọng.

Thông thường cửa kính sẽ đóng xuống đúng vị trí của airfoil này.

Đây là phần mép trước của mặt bàn thao tác.

Đa số được chế tạo bằng kim loại.

Nhiệm vụ của nó là tạo ra một luồng khí quét sát mặt bàn, đưa hơi hóa chất về phía sau tới các baffle.

Mục đích của các phép thử tủ hút

Các phép thử như:

• ASHRAE 110
• EN 14175

được xây dựng nhằm:

• đánh giá thiết kế của tủ khi xuất xưởng (As Manufactured – AM);
• đánh giá hiệu quả của tủ sau khi lắp đặt trong phòng thí nghiệm (As Installed – AI).

Đây đều là các phép thử rất hữu ích để xác nhận hệ thống đáp ứng đúng thông số thiết kế.

Tuy nhiên, chúng không đánh giá ảnh hưởng của người sử dụng, ngoại trừ phép thử ASHRAE 110 – As Used (AU).

Trong thực tế, phần lớn các phép thử AM và AI đều được tiến hành trên tủ hoàn toàn trống, không có người thao tác và gần như không có chuyển động.

Ngay cả khi tủ đạt kết quả rất tốt trong các phép thử này, những thao tác của người sử dụng vẫn có thể làm giảm đáng kể khả năng giữ khí độc của tủ.

Nói cách khác:

Người sử dụng chính là một thành phần quan trọng của toàn bộ hệ thống thông gió.

Làm việc an toàn với tủ hút

Hãy xem xét một số ví dụ cụ thể.

Giữ sash càng thấp càng tốt

Nguyên tắc chung là:

tay cầm của sash càng thấp thì người sử dụng càng an toàn.

Không bao giờ nên làm việc khi cửa kính mở hoàn toàn.

Việc mở hết cửa chỉ nên dùng khi:

• lắp đặt thiết bị
• chuẩn bị thí nghiệm

Làm việc với cửa mở khoảng 18 inch (≈46 cm) sẽ an toàn hơn rất nhiều so với mở hoàn toàn.

Đứng trước tủ hút

Khi bạn đứng trước cửa tủ,

cơ thể bạn hoạt động giống như cánh máy bay.

Luồng không khí đi vào tủ sẽ lướt qua vai và hai bên người.

Điều này tạo nên một vùng áp suất thấp ngay trước ngực người thao tác.

Vùng áp suất thấp này sẽ cố kéo không khí từ trong tủ ra ngoài.

Kết quả là:

• khí độc thoát ra ngoài;
• người thao tác có thể hít phải hóa chất.

Vì vậy,

mọi thao tác nên được thực hiện cách mép cửa ít nhất 15 cm (6 inch) để tránh vùng dòng khí đảo chiều.

Chuyển động của tay

Hãy đưa hai tay vào trong tủ và di chuyển.

Điều gì xảy ra?

Hãy tưởng tượng bạn đang chèo thuyền.

Hai cánh tay giống như mái chèo.

Mái chèo có thể đẩy một lượng nước rất lớn.

Tương tự,

hai cánh tay cũng có thể đẩy một lượng không khí rất lớn.

Điều này tạo ra:

• nhiễu loạn;
• phá vỡ dòng khí ổn định.

Đó là điều kiện lý tưởng để khí độc thoát ra ngoài.

Vì vậy,

luôn di chuyển tay chậm rãi và có chủ đích.

Không đặt vật trực tiếp lên mặt bàn

Luồng khí phía dưới airfoil luôn cố gắng quét hơi hóa chất về phía sau.

Nếu đặt dụng cụ trực tiếp lên mặt bàn,

điều đó giống như đặt những tảng đá xuống giữa dòng sông.

Dòng khí sẽ trở nên hỗn loạn.

Nguy cơ khí độc thoát ra ngoài tăng lên đáng kể.

Tất cả thiết bị trong tủ nên được kê cao khỏi mặt bàn khoảng 2,5–5 cm (1–2 inch).

Có thể dùng:

• giá kê
• chân đỡ
• kệ nâng

để tạo khoảng hở bên dưới.

Không che baffle

Baffle có nhiệm vụ tổ chức dòng khí đi qua buồng hút vào khoang hút.

Không nên:

• dán giấy ghi chú lên baffle;
• dùng tủ hút làm nơi chứa đồ.

Nếu che các khe hút trên baffle, dòng khí sẽ bị rối loạn, tăng nguy cơ mất containment.

Điều xảy ra bên ngoài tủ cũng rất quan trọng

Không chỉ những gì xảy ra bên trong tủ mới ảnh hưởng đến hiệu suất. Ví dụ, chỉ cần một người đi ngang trước tủ khi sash đang mở cao, gần như chắc chắn sẽ làm khí độc thoát ra ngoài.

Điều này rất nguy hiểm. Những hóa chất thoát khỏi tủ sẽ phát tán vào không khí phòng thí nghiệm.

Khi đó, không chỉ người thao tác mà tất cả mọi người trong phòng đều có thể hít phải các hóa chất nguy hiểm này.

Kết luận

Ngoài các nội dung trên, còn rất nhiều điều nên làm và không nên làm khi sử dụng tủ hút.

Điều quan trọng cần ghi nhớ là:

Người sử dụng là một phần không thể tách rời của hệ thống tủ hút khí độc.

Cách nhân viên phòng thí nghiệm làm việc trong và xung quanh tủ hút có thể tạo ra những điều kiện làm giảm hiệu quả bảo vệ của tủ, từ đó ảnh hưởng đến sự an toàn của chính họ và của tất cả những người làm việc trong phòng thí nghiệm.