جلوگیری از تماس اسید نیتریک با مواد ناسازگار

مقدمه

اسید نیتریک (HNO3) یک اسید معدنی قوی و پرکاربرد است که به خاصیت شدید خورندگی و اکسیدکنندگی اش شناخته می شود. این ماده نقش مهمی در آزمایشگاه ها و صنایع ایفا می کند، اما همچنین خطرات منحصر به فردی در صورت کاربری نادرست به همراه دارند. این اسید می تواند در صورت تماس با برخی مواد دیگر واکنش شدیدی نشان دهد که منجر به آتش سوزی، انفجار یا انتشار دودهای سمی می شود. بنابراین پیشگیری از تماس اسید نیتریک با مواد ناسازگار برای ایمنی حیاتی است. در بخش های بعدی، به بررسی مواد مختلفی که باید دور از اسید نیتریک نگهداری شوند می پردازیم و بهترین رویه های کاربری و نگهداری را برای جلوگیری از واکنش های خطرناک شرح خواهیم داد.

خواص و خطرات اسید نیتریک

اسید نیتریک یک اسید مایع بی رنگ تا زردرنگ است که بسیار خورنده و یک اکسیدکننده قوی است. این ماده به طور گسترده در صنعت و آزمایشگاه ها استفاده می شود، بنابراین درک خطرات آن بسیار مهم است. این اسید توانایی حمله تهاجمی به بسیاری از مواد، از جمله فلزات و ترکیبات آلی، را دارد و اغلب در طی این واکنش ها گرمای شدید و گازهای سمی تولید می کند. تماس اسید نیتریک با مواد قابل احتراق می تواند باعث زغال شدن یا حتی آتش گرفتن آنها شود، زیرا عملاً اکسیژن لازم برای هر آتش بالقوه ای را فراهم می کند. خود اسید نیتریک قابل اشتعال نیست، اما با اکسید کردن سایر مواد می تواند آتش سوزی ها را تشدید کرده یا موادی را که معمولاً به آسانی نمی سوزند به طور شدید مشتعل نماید. در صورت اختلاط با مواد ناسازگار، اسید نیتریک اغلب واکنش های گرمازای شدیدی به همراه دودهای سمی قهوه ای قرمز (بخار دی اکسید نیتروژن) ایجاد می کند. در غلظت های بالاتر (اسید نیتریک دودزا با غلظت بیش از ~۸۶٪)، بخارات قهوه ای قرمز آزاد می شود و اسید حتی واکنش پذیرتر می گردد، به طوری که می تواند موادی مانند پنبه یا لاستیک را در تماس مستقیم آتش بزند. بخارات آن بسیار سمی هستند و تماس آن با پوست باعث سوختگی شدید می شود. به خاطر این ویژگی های خطرناک، اسید نیتریک طی سال ها عامل حوادث متعدد در آزمایشگاه ها بوده است. شناخت ماهیت واکنش پذیر و خطرناک این ماده نخستین گام است تا اطمینان حاصل شود که هرگز به طور ناخواسته با موادی که می توانند واکنش فاجعه باری ایجاد کنند مواجه نشود.در صنایع شیمیایی کشور استفاده از این اسید به‌ ویژه در فرآیندهای تولید و استخراج بسیار رایج است و شرکت‌ هایی که به دنبال خرید حواله اسید نیتریک شیراز هستند باید الزامات ایمنی و حمل‌ و نقل این ماده را با دقت کامل رعایت کنند تا از وقوع حوادث ناشی از تماس یا نشت جلوگیری شود.

اهمیت پیشگیری از تماس با مواد ناسازگار

جلوگیری از تماس اسید نیتریک با مواد ناسازگار برای پرهیز از حوادث جدی ضروری است. اگر این اسید به طور تصادفی با ماده نادرستی مخلوط شود، نتیجه می‌ تواند فاجعه‌ بار باشد. برای مثال ریختن حتی مقدار کمی اسید نیتریک روی یک حلال آلی یا ماده آلی می‌ تواند بلافاصله جرقه‌ی یک آتش‌ سوزی یا حتی انفجار را ایجاد کند. به طور مشابه، تماس آن با برخی فلزات یا مواد شیمیایی خاص ممکن است گازهای بسیار سمی در محیط آزاد کند. چنین رویدادهایی کارکنان را در معرض خطر سوختگی، آسیب تنفسی و سایر صدمات قرار می‌ دهد و می‌تواند تجهیزات و تأسیسات را به شدت تخریب کند. بسیاری از حوادث شیمیایی ثبت‌ شده به این دلیل رخ داده‌ اند که اسید نیتریک به علت نگهداری یا کاربری نادرست با مایعات قابل اشتعال، بازها یا دیگر ترکیبات واکنش‌ پذیر تماس پیدا کرده است. برای کاهش چنین خطراتی، علاوه بر جداسازی دقیق اسید نیتریک از موادی که با آن واکنش می‌ دهند، نصب سیستم‌ های هشداردهنده نشت مخازن اسید نیتریک نیز اقدامی حیاتی است. این سامانه‌ ها می‌ توانند در مراحل اولیه نشت، با اعلام هشدار، از گسترش آلودگی یا واکنش ناخواسته جلوگیری کنند و زمان لازم برای اقدام اصلاحی را در اختیار کارکنان قرار دهند. در نهایت، رعایت دستورالعمل‌ های ایمنی صنعتی و آزمایشگاهی و دور نگه داشتن اکسیدکننده‌ هایی مثل اسید نیتریک از هر نوع ماده‌ ی سوختنی یا عامل واکنش‌ زا، در کنار استفاده از تجهیزات ایمنی نظیر سیستم‌ های هشداردهنده نشت، به شکل چشمگیری خطر آتش‌ سوزی، انفجار و انتشار دودهای خطرناک را کاهش می‌ دهد. اقدام‌ های پیشگیرانه در این زمینه همیشه ساده‌ تر و ایمن‌ تر از مقابله با پیامدهای یک واکنش شیمیایی شدید هستند.

شناسایی مواد ناسازگار

شناخت اینکه چه موادی با اسید نیتریک ناسازگار هستند بسیار حیاتی است تا بتوان آنها را دور از این اسید نگه داشت. اسید نیتریک با طیف گسترده ای از مواد واکنش پذیری بسیار بالایی دارد. به طور کلی این مواد شامل ترکیبات قابل اشتعال و احتراق پذیر (هر ماده آلی که قابلیت سوختن دارد، از حلال هایی مانند اتانول گرفته تا موادی مانند کاغذ)، اسیدهای آلی مانند اسید استیک, بازها و قلیاهای قوی (مانند سدیم هیدروکسید یا محلول آمونیاک)، فلزات واکنش پذیر (به ویژه فلزات قلیایی مانند سدیم یا پتاسیم و پودرهای ریز فلزات معمول) و عوامل کاهنده قوی (مواد شیمیایی که به راحتی اکسید می شوند، مثل سولفیت ها یا هیدرازین). علاوه بر این هر ترکیبی که بتواند در اثر اسیدی شدن گاز خطرناکی آزاد کند، مانند نمک های سیانید یا سولفید فلزی، در مجاورت اسید نیتریک به شدت ناایمن است. حتی سایر اسیدهای اکسیدکننده قوی (مثل اسید پرکلریک یا کرومیک) بهتر است جداگانه نگهداری شوند تا از ایجاد مخلوط های فوق اکسیدکننده جلوگیری شود. برای شناسایی عدم سازگاری مواد، همیشه باید به منابع ایمنی شیمیایی یا جداول سازگاری مواد مراجعه کرد. با این حال اصل کلی این است که اسید نیتریک باید از تمام سوختنی ها، مواد آلی، بازها و هر ماده ای که می تواند واکنش شدیدی با آن داشته باشد دور نگه داشته شود. جدول زیر دسته های کلیدی موادی را که هرگز نباید با اسید نیتریک تماس پیدا کنند، به همراه مخاطرات و اقدامات پیشگیرانه خلاصه می کند:

اسید نیتریک و مایعات قابل اشتعال

یکی از خطرناک ترین حالت ها تماس اسید نیتریک با مایعات قابل اشتعال است. بنزین، الکل ها (مانند اتانول یا متانول)، استون و دیگر حلال های معمول می توانند بلافاصله و به شدت با اسید نیتریک واکنش دهند. چون اسید نیتریک اکسیژن فراهم کرده و گرما تولید می کند، می تواند یک مایع اشتعال پذیر را بدون هیچ جرقه خارجی فوراً به آتش بکشد. در یک ظرف دربسته، چنین مخلوطی ممکن است به سرعت فشار ایجاد کند و منفجر شود. برای مثال، حوادث آزمایشگاهی رخ داده است که در آنها اسید نیتریک به طور تصادفی با پسماند حلال های آلی مخلوط شده و باعث انفجار ظرف زباله به دلیل واکنش شدید و آزاد شدن گاز شده است. برای جلوگیری از این خطرات، هرگز اسید نیتریک را در همان محل با مایعات قابل اشتعال یا مواد سوختنی نگهداری نکنید. حلال های اشتعال پذیر باید در کابینت مخصوص مواد قابل اشتعال نگهداری شوند، در حالی که اسید نیتریک باید جداگانه در کابینت مواد خورنده یا اکسیدکننده و دور از آنها باشد. حتی یک قطره کوچک اسید نیتریک در یک حلال می تواند باعث آتش سوزی شود، بنابراین نهایت احتیاط را کنید و آنها را کاملاً از هم دور نگه دارید. این مخلوط ها بسیار خطرناک است و می تواند به آتش سوزی یا انفجار خارج از کنترل منجر شود.

اسید نیتریک و مواد قابل احتراق

نه تنها مایعات بلکه مواد جامد قابل احتراق نیز باید دور از اسید نیتریک نگه داشته شوند. مواد معمولی مانند کاغذ، مقوا، چوب، پارچه و روغن ها یا گریس می توانند در تماس با اسید نیتریک به طور خطرناک واکنش نشان دهند. قدرت اکسیدکنندگی بالای این اسید می تواند باعث دود کردن، زغال شدن یا حتی شعله ور شدن این مواد در اثر تماس شود. برای مثال پاک کردن یک ریزش اسید نیتریک با حوله کاغذی یا دستمال پارچه ای بسیار خطرناک است، کاغذ یا پارچه ممکن است خشک شده و چند دقیقه یا چند ساعت بعد خود به خود آتش بگیرد، زیرا اسید همچنان در حال واکنش با آن است. مواردی گزارش شده که ریختن اسید نیتریک روی میزهای چوبی یا پالت های نگهداری چوبی باعث آتش گرفتن آنها شده است. برای جلوگیری از چنین حوادثی، همیشه اسید نیتریک را دور از هرگونه زباله یا مواد سوختنی در اطراف محل کار نگه دارید. اسید نیتریک را بر روی قفسه های چوبی یا نزدیک جعبه های مقوایی یا زباله های قابل اشتعال نگهداری نکنید. اگر ریزشی رخ داد، هرگز برای تمیز کردن آن از خاک اره، دستمال یا سایر جاذب های آلی استفاده نکنید؛ در عوض از مواد جاذب خنثی و غیرآلی مانند ماسه خشک یا خنثی کننده مخصوص اسید استفاده کنید. با اطمینان از اینکه هیچ ماده قابل احتراقی با اسید نیتریک تماس پیدا نمی کند، یک عامل خطر عمده آتش سوزی را در محیط کار حذف می کنید.

اسید نیتریک و بازها (قلیاها)

ترکیب کردن اسید نیتریک با بازها یا مواد قلیایی بسیار خطرناک است، زیرا واکنش خنثی سازی بسیار گرمازا و شدیدی رخ می دهد. وقتی اسید نیتریک با یک باز قوی مانند سود سوزآور (سدیم هیدروکسید) یا پتاسیم هیدروکسید وارد واکنش می شود، به شدت واکنش داده و مقدار زیادی گرما آزاد می کند. این گرمای ناگهانی می تواند باعث جوشیدن مخلوط، پاشیدن مایع خورنده یا حتی انفجار ظرف شود. اگر اسید نیتریک به طور تصادفی با آمونیاک یا محلول آمونیاک مخلوط شود، نیترات آمونیوم تشکیل می شود، یک نمک با خاصیت اکسیدکنندگی بسیار بالا که تحت شرایطی می تواند منفجر شود، علاوه بر اینکه بلافاصله گرما و دود آزاد می شود. بازهای آلی (مانند آمین هایی چون آنیلین) به ویژه خطرناک هستند زیرا نه تنها اسید را خنثی می کنند بلکه ممکن است هم زمان واکنش نیتره شدن خطرناکی را نیز طی کنند. برای جلوگیری از هر گونه تماس بین اسیدها و بازها، اسید نیتریک را در یک کابینت اسید جداگانه و دور از هر گونه ماده قلیایی یا شیمیایی پاک کننده نگهداری کنید. هرگز برای خنثی کردن یک ریزش اسید نیتریک به سادگی یک باز را روی آن نریزید؛ خنثی سازی باید به آرامی، با رقیق سازی و خنک سازی مناسب، تحت شرایط کنترل شده انجام شود. با دور نگه داشتن کامل اسید نیتریک از تمام بازها و قلیاها، از خطر واکنش های گرمازای شدید و فوران های خورنده پیشگیری می کنید.

فلزات واکنش پذیر و عوامل کاهنده

اسید نیتریک باید از فلزات واکنش پذیر و عوامل کاهنده قوی نیز دور نگه داشته شود. وقتی این اسید با فلزاتی مانند سدیم، پتاسیم, منیزیم یا آلومینیوم پودر شده تماس پیدا می کند، یک واکنش اکسیداسیون کاهش بسیار شدید رخ می دهد. اسید به شدت به فلز حمله می کند و گرما تولید کرده و اغلب گازهای مضری ایجاد می کند (برای مثال دود قهوه ای رنگ دی اکسید نیتروژن یا حتی در برخی موارد گاز هیدروژن). چنین واکنش هایی می توانند بسیار شدید شوند و به آتش سوزی یا انفجار منجر شوند، به ویژه در مورد فلزات قلیایی که ممکن است شعله ور شوند. به همین ترتیب بسیاری از عوامل کاهنده (موادی که به راحتی الکترون می دهند) به شکل انفجاری با اسید نیتریک واکنش می دهند. ترکیباتی مانند سدیم سولفیت، سدیم تیوسولفات، هیدریدهای فلزی و دیگر معرف های آزمایشگاهی اگر با اسید نیتریک مخلوط شوند، واکنش ردوکس فوری ایجاد کرده و گاز داغ آزاد می کنند و می تواند ظرف واکنش را بترکانند. برای جلوگیری از این وضعیت های خطرناک، اسید نیتریک را دور از هر ظرفی که حاوی پودر فلزات یا ترکیبات معدنی واکنش پذیر است نگهداری کنید. از هیچ ابزار یا ظرف فلزی در تماس با اسید نیتریک استفاده نکنید (به جای آن از ظروف شیشه ای یا پلاستیکی استفاده کنید) تا تماس ناخواسته رخ ندهد. با جداسازی اسید نیتریک از همه فلزات و مواد کاهنده قوی، خطر واکنش های ردوکس خارج از کنترل که می توانند خسارات جدی به بار آورند را از بین می برید.

سیانیدها، سولفیدها و انتشار گازهای سمی

برخی مواد ممکن است در تماس با اسید نیتریک آتش نگیرند اما گازهای فوق العاده سمی تولید کنند. مهم ترین آنها سیانیدها و سولفیدها هستند. اگر اسید نیتریک (یا هر اسید قوی) با یک ترکیب سیانید (برای مثال سدیم سیانید یا پتاسیم سیانید) مخلوط شود، گاز سیانید هیدروژن آزاد خواهد شد، سمی مهلک که حتی در مقادیر کم استنشاق آن نیز کشنده است. به همین صورت، وقتی اسید نیتریک با سولفیدهای فلزی (مانند سولفید آهن) تماس پیدا می کند، می تواند گاز سولفید هیدروژن تولید کند که بسیار سمی و قابل اشتعال است. ماهیت اکسیدکنندگی اسید نیتریک ممکن است برخی از این گازها را به سایر دودهای خطرناک مانند تبدیل H2S به دی اکسید گوگرد تبدیل کند، اما آزاد شدن آنی گاز سمی خطر اصلی است. برای جلوگیری از چنین وضعیتی، همیشه اسید نیتریک را دور از هر ماده سیانیدی یا سولفیدی نگهداری کنید. این گونه مواد اغلب در بخش های جداگانه یا محیط های قلیایی نگهداری می شوند تا اسیدها نتوانند به طور تصادفی با آنها مخلوط شوند. هرگز اسید نیتریک را به گونه ای دفع نکنید که امکان داشته باشد با پسماند سیانیدی/سولفیدی برخورد کند (برای مثال در فاضلابی که احتمال اختلاط پسماندهای ناسازگار وجود دارد). جداسازی دقیق این مواد، خطر آزاد شدن ناگهانی گاز کشنده را در محیط کار شما از بین می برد.

روش های ایمن نگهداری و جداسازی

نگهداری صحیح یکی از ارکان اساسی جلوگیری از تماس اسید نیتریک و مواد ناسازگار است. اسید نیتریک باید در یک کابینت مقاوم در برابر خورندگی و ترجیحاً در مکانی خنک و دارای تهویه مناسب، دور از هر گونه ماده شیمیایی قابل اشتعال یا سوختنی ذخیره شود. هرگز اسید نیتریک را در همان کابینت با حلال های آلی یا بازها قرار ندهید. در صورت امکان، اسیدهای اکسیدکننده مانند اسید نیتریک در بخش یا قفسه اختصاصی خود نگهداری شوند. بسیاری از آزمایشگاه ها از سینی های نگهداری ثانویه (ساخته شده از پلاستیک مانند پلی اتیلن) برای جداسازی فیزیکی بطری های اسید نیتریک از سایر مواد داخل کابینت استفاده می کنند. به این ترتیب، اگر بطری نشتی داشته باشد یا چکه کند، اسید در آن سینی محصور شده و به سایر مواد یا سطوح ناسازگار در قفسه جریان نمی یابد. درب ظرف اسید نیتریک را محکم بسته نگه دارید و آن را مرتب از نظر نشتی یا خوردگی بررسی کنید. اطمینان حاصل کنید که محل نگهداری دور از نور مستقیم خورشید و منابع گرما باشد، زیرا حرارت می تواند تجزیه اسید نیتریک و افزایش فشار داخل ظرف را تسریع کند. همچنین توصیه می شود بطری های اسید نیتریک روی قفسه های پایین تر (زیر ارتفاع چشم) قرار داده شوند تا خطر افتادن و ریختن از ارتفاع کاهش یابد. با پیروی از اصول جداسازی دقیق و استفاده از زیرساخت های مناسب برای نگهداری، احتمال تماس تصادفی اسید نیتریک با هر ماده دیگر را به شدت کاهش می دهید.

ظروف و مواد سازگار با اسید نیتریک

انتخاب ظروف و مواد مناسب برای کار با اسید نیتریک بسیار مهم است. اسید نیتریک باید در ظروف ساخته شده از شیشه یا پلاستیک مقاوم در برابر اسید نگهداری شود که بتوانند خاصیت خورندگی و اکسیدکنندگی آن را تحمل کنند. بطری های شیشه ای (اغلب شیشه رنگی) معمولاً برای اسید نیتریک استفاده می شوند، زیرا شیشه در برابر اسیدها عموماً خنثی است. برخی پلاستیک ها مانند تفلون (PTFE) یا پلی اتیلن سنگین نیز سازگار هستند، به ویژه برای غلظت های پایین تر؛ بسیاری از بطری های تجاری اسید نیتریک از پلاستیک های ویژه مقاوم در برابر خورندگی ساخته شده اند. تمام درپوش ها، واشرها و قیف هایی که با اسید نیتریک استفاده می شوند باید از مواد خنثی (برای مثال درپوش های تفلون دار و قیف پلاستیکی) باشند نه از لاستیک یا فلز. درپوش ها یا واشرهای لاستیکی ممکن است در تماس با اسید نیتریک قوی تخریب شده یا مشتعل شوند و فلزات نیز به شدت خورده خواهند شد. ظروف فلزی به طور کامل برای نگهداری اسید نیتریک نامناسب هستند، اسید به سرعت به فلز حمله کرده و می تواند منجر به نشتی یا ترکیدن ظرف شود. استفاده از ظروف فلزی برای اسید نیتریک باعث خوردگی شدید و نشتی می شوند. همیشه دوباره بررسی کنید که هر ظرف ذخیره سازی، لوله انتقال یا ابزاری که قرار است با اسید نیتریک تماس داشته باشد از جنس توصیه شده و مقاوم در برابر اسید است. این کار از وقوع واکنش تصادفی بین اسید و ماده ناسازگار در ظرف نگهداری جلوگیری می کند.

برچسب گذاری واضح و سازماندهی مواد شیمیایی

حفظ برچسب های خوانا و سیستم انبارداری منظم نقش حیاتی در جلوگیری از تماس تصادفی اسید نیتریک با سایر مواد دارد. همه ظروف اسید نیتریک باید به طور واضح با نام ماده و علائم هشداردهنده مناسب (مانند خورنده و اکسیدکننده) برچسب گذاری شوند. این کار تضمین می کند هر کسی که آن را جابه جا یا ذخیره می کند، با یک نگاه از خطراتش آگاه شود. محل های نگهداری و کابینت ها نیز باید تابلو یا برچسبی داشته باشند که نشان دهنده حضور اسیدها یا مواد اکسیدکننده باشد. برای مثال ممکن است روی یک کابینت حاوی اسید نیتریک برچسبی مانند اسیدهای اکسیدکننده، دور از مایعات قابل اشتعال و مواد آلی نصب شود. این گونه علائم بصری کمک می کنند کسی به اشتباه یک ماده ناسازگار را در آنجا قرار ندهد. علاوه بر این مواد شیمیایی باید بر اساس گروه های سازگاری مرتب شوند، نه فقط به ترتیب حروف الفبا. اسید نیتریک باید مکان اختصاصی خود را دور از سایر گروه ها داشته باشد؛ می توان از کدگذاری رنگی یا جداکننده های مخصوص برای نشانه گذاری بخش های مختلف استفاده کرد. هنگام انتقال اسید نیتریک به یک ظرف ثانویه یا محلول کاری، همیشه بلافاصله روی ظرف جدید برچسب بزنید تا از بروز اشتباه جلوگیری شود. رعایت اصول سازماندهی مانند تفکیک و علامت گذاری واضح گروه های مواد احتمال اینکه اسید نیتریک به علت اشتباه انسانی به طور ناخواسته با ماده ناسازگاری تماس پیدا کند را به میزان زیادی کاهش می دهد.

رویه های احتیاطی در هنگام کار و انتقال

حتی در صورت ذخیره سازی صحیح، حین کار با اسید نیتریک نیز باید نهایت دقت را به خرج داد تا از هرگونه تماس یا واکنش ناخواسته جلوگیری شود. همیشه اسید نیتریک را در یک محیط کار تمیز و خلوت، ترجیحاً داخل هود شیمیایی که عاری از سایر مواد شیمیایی یا مواد قابل اشتعال باشد استفاده کنید. هنگام ریختن یا انتقال اسید نیتریک، از تجهیزاتی (مانند قیف، بشر یا پیپت) استفاده کنید که کاملاً تمیز بوده و از مواد سازگار (شیشه یا پلاستیک، هرگز فلز) ساخته شده باشند. اسید نیتریک را به آرامی و با دقت اضافه کنید، خصوصاً هنگام رقیق کردن آن: به یاد داشته باشید همیشه اسید را به آب اضافه کنید، نه آب را به اسید، تا از واکنش شدید و جهش مایع جلوگیری شود. تا حد امکان از مقادیر کم استفاده کنید و ظرف اصلی را در نزدیکی خود نگه دارید و وقتی استفاده نمی کنید درب آن را ببندید. اگر لازم است بطری اسید نیتریک را جابه جا کنید, آن را درون یک حمل کننده پلاستیکی محکم قرار دهید تا در صورت افتادن بطری، اسید داخل آن محفظه مهار شود. باید همه اقدامات لازم را برای پرهیز از پاشش یا چکیدن انجام داد، از تجهیزات حفاظت فردی مناسب استفاده کنید و در فاصله ای امن کار کنید. همچنین هرگز هنگام دفع، اسید نیتریک را با سایر پسماندهای شیمیایی مخلوط نکنید؛ از یک ظرف پسماند اختصاصی و دارای برچسب استفاده کنید تا مواد ناسازگار به طور تصادفی با هم ترکیب نشوند. با کار کردن با اسید نیتریک با دقت و استفاده از ابزار مناسب، احتمال اینکه این اسید با ماده غیرمنتظره ای تماس پیدا کند را به حداقل می رسانید.