مقدمه

هود شیمی آزمایشگاهی، هرگاه صحبت از آزمایشگاه‌های پیشرفته، محیط‌های علمی دانشگاهی یا حتی مراکز صنعتی می‌شود، تصویری که شاید در ذهن خیلی‌ها شکل می‌گیرد، وجود میزهای کاری با دستگاه‌های خاص و افرادی در لباس‌های مخصوص است. اما یک قطعه ثابت و تقریباً همیشه حاضر در نماهای آزمایشگاهی، هود شیمی آزمایشگاهی است. وسیله‌ای که شاید در نگاه اول یک کابینت فلزی ساده به نظر برسد، اما در اصل، خط ایمنی اول میان انسان و مواد شیمیایی خطرناک محسوب می‌شود.

از همان ابتدا که بشر شروع به ترکیب مواد کرد و دانش شیمی را بر بنیاد تجربه بنا نهاد، نیاز به امن‌سازی محیط برای کار با واکنش‌های پرخطر یا مواد سمی احساس شد. امروزه هودهای شیمی مهم‌ترین و پایه‌ای‌ترین ابزار کنترل مخاطرات شیمیایی در آزمایشگاه‌ها هستند. بیایید با هم سفر جامعی به دنیای آن‌ها داشته باشیم.

هود شیمی آزمایشگاهی چیست؟

هود آزمایشگاهی (Fume Hood) یک محفظه یا کابینت تهویه‌دار است که به منظور محافظت از کاربر و محیط در برابر بخارات، گازها، دودها و ذرات مواد شیمیایی خطرناک استفاده می‌شود. این وسیله با فراهم کردن یک جریان هوای مستمر از داخل محفظه به بیرون و فیلتر یا تخلیه هوای آلوده، محیط کاربری را از مواجهه مستقیم با عوامل پرخطر شیمیایی بازمی‌دارد. در یک بیان ساده؛ هود شیمی، یک سپر دفاعی است!

ساختار کلی یک هود شامل یک محفظه کاری با شیشه متحرک (سش)، سیستم روشنایی، فن (اگزاست)، سیستم فیلتر و تهویه و در موارد پیشرفته‌تر، سنسورهای کنترل حادثه است.

متریال ساخت هود شیمی آزمایشگاهی

مقاومت در برابر نیروها، مواد خورنده، گازها و بخارات شیمیایی، اولین ملاک در انتخاب متریال ساخت هود به شمار می‌رود. برای ساخت بدنه، اغلب از این مواد استفاده می‌شود:

١. ورق گالوانیزه با پوشش رنگ الکترواستاتیک: متداول‌ترین، ارزان‌ترین و البته استانداردترین ماده برای بدنه هودهای عادی است. ورق ضخیم گالوانیزه دوام کافی را به بدنه می‌دهد و رنگ الکترواستاتیک، مقاومت شیمیایی مناسبی ایجاد می‌کند. با این حال، مقاومت آن نسبت به مواد خورنده قوی مثل اسید‌های قوی کمتر است.

٢. استیل ضد زنگ (استنلس استیل): در هودهایی که برای کار با مواد بسیار خورنده، اسیدهای قوی یا محیط‌های فوق‌العاده حساس استفاده می‌شوند، بدنه از جنس استیل 304 یا 316 ساخته می‌شود. این نوع هودها گران‌تر هستند اما تحمل بسیار بالایی در مقابل خوردگی دارند.

٣. پی‌وی‌سی (PVC) و پلی‌پروپیلن (Polypropylene): در کاربردهای تخصصی‌تر، به ویژه برای کار با اسید کلریدریک، پراکسیدها و مواد فوق‌العاده خورنده، هودهایی با بدنه کاملاً از پی‌وی‌سی ساخته می‌شود. پلی‌پروپیلن نیز برای هودهای خاص مانند اسیدشویی کاربرد دارد.

٤. سرامیک و شیشه: برخی از قسمت‌های داخلی (سطح کار)، به خصوص وقتی مقاومت حرارتی نیز مهم است، ممکن است با سرامیک‌های مقاوم یا صفحات فولادی با روکش لعابی ساخته شوند. شیشه ایمن (سکوریت) نیز برای پنجره متحرک هود استفاده می‌شود.

٥. سایر مواد: برای قسمت‌هایی مثل اسکلت، اغلب از پروفیل آهنی با رنگ اپوکسی یا فولاد استفاده می‌شود.

جمع‌بندی، انتخاب متریال مناسب رابطه مستقیم با نوع آزمایش‌های مورد انتظار، مواد مصرفی و بودجه دارد.

اجزای اصلی یک هود شیمی

هود شیمی از نظر ظاهری کابینتی ساده به نظر می‌رسد اما داری اجزای فنی ویژه‌ای است:

– بدنه اصلی: محفظه‌ای بسته که فضای کاری را از محیط جدا می‌کند.
– سطح کار: معمولاً از سرامیک یا استیل ضد زنگ ساخته می‌شود.
– پنجره متحرک (سش): از شیشه نشکن ساخته می‌شود تا دید کاربر را فراهم کند و میزان باز بودن، تنظیم شود.
– سیستم تهویه و فن اگزاست: شرایط تضمین حرکت یک‌طرفه هوا به سمت بیرون و تخلیه کامل بخارات را ایجاد می‌کند.
– سیستم فیلتر: بسته به مدل، فیلتر کربن اکتیو یا HEPA برای جذب مواد آلی یا ذرات ریز.
– چراغ روشنایی: معمولاً لامپ فلورسنت یا LED با ایزوله‌سازی خاص.
– شیر آب، گاز و برق: برای رفاه کاربر طراحی شده‌اند.
– کنترل هوشمند یا سنسور: هودهای جدیدتر دارای کنترلرهایی برای تنظیم شدت فن، سنسور هشدار افت فشار یا نشت گاز هستند.

کاربردهای هود شیمی

هود آزمایشگاهی یک ابزار چندمنظوره است و تعدادی از رایج‌ترین کاربردهای آن شامل موارد زیر است:

– انجام آزمایشات شیمیایی با مواد سمی یا خطرناک: اولین و مهم‌ترین کاربرد، ایجاد ایمنی برای انجام آزمایشات با گازهای سمی (مانند کلر، آمونیاک، سولفید هیدروژن و…) یا بخارات مواد خورنده.
– محافظت از اپراتور در برابر پاشش مواد: یک شیشه محافظ میان کاربر و نمونه وجود دارد.
– کاهش خطر آتش‌سوزی: با مکش دائمی، بخارات اشتعال‌زا تخلیه و احتمال حوادث پایین می‌آید.
– جلوگیری از آلودگی متقاطع: مخصوصاً وقتی کار با میکرو ارگانیسم‌ها، داروسازی یا مواد حساس در جریان باشد.
– کنترل دما و فشار محیط: برخی هودها برای حفاظت از واکنش‌های حساس به اکسیژن یا رطوبت طراحی شده‌اند.
– انبار موقت مواد خطرناک: می‌توان برخی مواد را به شکل موقت زیر هود قرار داد تا ریسک کم شود.

مزایای هود شیمی آزمایشگاهی

بدیهی‌ترین مزیت، محافظت از جان افراد است! اما اگر بخواهیم دقیق‌تر بررسی کنیم:

– حفاظت شخصی: احتمال قرار گرفتن در معرض مواد سمی، خورنده، سرطان‌زا یا آلرژن‌ها را تقریباً به صفر می‌رساند.
– حفاظت محیطی: جلوگیری از نشت گازها به داخل محیط بسته و انتشار عمومی آن‌ها.
– کاهش ریسک آتش‌سوزی یا انفجار: خروج مداوم بخارات قابل اشتعال احتمال ایجاد یک محیط انفجاری را به حداقل می‌رساند.
– حفظ کیفیت آزمایش‌ها: در آزمایش‌های حساس، هود می‌تواند از ورود ذرات گرد و غبار و آلودگی به نمونه جلوگیری کند و داده‌های آزمایش را معتبر نگه دارد.
– امکان انجام واکنش‌های پرخطر: بدون هود، بسیاری از واکنش‌ها به دلیل خطر مستقیم، قابل انجام در آزمایشگاه‌های معمولی نیستند.
– امکانات جانبی: اغلب هودها دارای شیر گاز، آب، برق، نور موضعی و… هستند و بهره‌وری کار کاربر را چند برابر می‌کنند.

انواع هود شیمی آزمایشگاهی

در بازار ایران و جهان، با توجه به نوع مصرف و طراحی، انواع مختلفی از هودهای شیمی ساخته می‌شوند:

١. هود شیمی معمولی (Ducted Fume Hood)

رایج‌ترین مدل موجود، که هوای داخل هود را جذب و از طریق کانال اگزاست به بیرون از ساختمان هدایت می‌کند. این نوع برای کار با حجم زیاد مواد سمی و خورنده، بهترین گزینه محسوب می‌شود.

٢. هود شیمی Filtration (Ductless Fume Hood)

در این سیستم، هوای مکیده‌شده از درون هود از فیلترهای مخصوص (HEPA یا کربن فعال) عبور داده شده و بعد به همان فضای آزمایشگاه بازمی‌گردد. این مورد برای آزمایش‌های سبک‌تر که با مواد غیرسمی و مقادیر کم سروکار دارند، مناسب است. در پروژه‌هایی که امکان ایجاد کانال‌کشی وجود ندارد هم مورد استفاده قرار می‌گیرد.

٣. هود تخصصی اسیدشویی (Acid Digestion Hood)

بدنه کاملاً از پی‌وی‌سی یا پلی پروپیلن ساخته می‌شود و مقاومت مطلق در برابر اسیدهای قوی دارد. مخصوص استخراج فلزات با اسید یا کار با مواد بسیار خورنده.

٤. هود تخصصی مواد رادیواکتیو

بیشتر در مراکز پزشکی یا آزمایشگاه‌های هسته‌ای دیده می‌شود و علاوه بر تهویه، بعضاً دارای پوشش سربی برای مقابله با تشعشات است.

٥. هود شیمی فلزی – شیشه‌ای (Walk-in Fume Hood)

ابعاد بزرگ دارند و برای کار با دستگاه‌هایی که جابجایی آن‌ها درون هود ضروری است، ساخته می‌شوند. این نوع هودها بیشتر در پتروشیمی، شیمی نفت، پژوهش‌های صنعتی و آزمایشگاه‌های پیشرفته به کار می‌روند.

نحوه تولید هود شیمی

فرآیند تولید یک هود آزمایشگاهی، بستگی زیادی به نوع متریال و دقت لازم در کار دارد؛ اما اصول کلی عبارت است از:

١- طراحی و مهندسی: بر اساس استانداردهای بین‌المللی (مانند ASHRAE 110، EN 14175 و…) طراحی ابعاد و نحوه تهویه و قطعات انجام می‌شود.

٢- برش و خمکاری بدنه: ورق‌های خام گالوانیزه یا استیل طبق پلان برش خورده و با دستگاه خم، به شکل مورد نظر درمی‌آیند.

٣- ساخت اسکلت: پروفیل‌های فلزی جوش داده و اسکلت اصلی ساختار محصول را تشکیل می‌دهند.

٤- رنگ‌آمیزی و پخت: پس از زیرسازی، قسمت‌های فلزی رنگ الکترواستاتیک می‌شوند و در کوره پخت، سخت و مقاوم می‌شوند.

٥- مونتاژ قطعات: بدنه، صفحه داخلی، شیشه سش، اتصالات، سیستم فن و روشنایی نصب می‌گردد.

٦- نصب سیستم‌های فنی: فن اگزاست، فیلتر، سیستم برق، شیرها و … روی هود سوار می‌شوند.

٧- کنترل کیفیت: بررسی نشتی، تست فن، عملکرد تهویه، سلامت سیستم الکتریکی و… انجام می‌شود.

٨- بسته‌بندی و ارسال به محل مصرف.

کارخانجات بزرگ فرآیند اتوماتیک دارند؛ اما در تولید داخلی، بیشتر با نیروی انسانی ماهر و دستگاه‌های نیمه‌اتومات اجرا می‌شود.

نکات مهم در خرید هود شیمی آزمایشگاهی

اگر مدیر آزمایشگاه یا حتی یک پژوهشگر حرفه‌ای باشید، حتماً هنگام خرید با گزینه‌ها و سوالات متعدد مواجه خواهید شد. برخی از مهم‌ترین نکات عملی هنگام خرید هود شیمی:

١. نوع کاربرد و مواد مورد استفاده: بسته به اینکه با چه غلظت و نوع ماده شیمیایی سروکار دارید، باید متریال و ظرفیت تهویه انتخاب شود. مثلاً برای کار با اسید قوی، فقط هود پلی‌پروپیلن مناسب است.

٢. سرعت جریان هوا (Face Velocity): استاندارد جهانی برای سرعت جریان به سمت داخل هود معمولاً ۰/۵ متر بر ثانیه است. فن باید بتواند این سرعت را تأمین کند.

٣. ابعاد مورد نیاز: معمول‌ترین ابعاد هودهای شیمی، عرض ۹۰، ۱۲۰، ۱۵۰ و ۱۸۰ سانتی‌متر است. متناسب با محل نصب و تعداد کاربر انتخاب کنید.

٤. نوع سیستم تهویه: هود کانال‌دار (Ducted) یا بدون کانال (Ductless)? بسته به شرایط ساختمان و نوع کار.

٥. سیستم فیلتر: برخی مدل‌های بدون کانال مجهز به فیلتر HEPA یا کربن اکتیو هستند، کیفیت فیلتر، ظرفیت تعویض و قیمت آن اهمیت دارد.

ادامه

٦. میزان صدا: در محیط‌های علمی، صدای زیاد فن آزاردهنده است؛ بنابراین سیستم باید کم‌صدا باشد.

٧. امکانات جانبی: لامپ، شیر گاز و آب، پریز برق، سنسور افت فشار و نمایشگر عملکرد.

٨. گارانتی و خدمات پس از فروش: دستگاهی که تحت گارانتی شرکتی معتبر باشد و قطعات یدکی آن به راحتی قابل تأمین باشد ارزش خرید بالاتری دارد.

٩. استاندارد بودن: توجه به این که هود بر اساس استانداردهای به‌روز جهانی مثل ASHRAE ساخته شده باشد.

١٠. بودجه: بازه قیمتی قابل توجه است و باید متناسب با انتظارات خود انتخاب کنید.

نکات حیاتی در استفاده ایمن از هود شیمیایی

کاربرد هود یعنی کار با مواد خطرناک، پس رعایت نکات ریز و درشت در استفاده روزمره حیاتی است:

– پنجره شیشه‌ای تا حد ممکن پایین باشد: بالا بودن آن جریان هوا را مختل می‌کند.

– دست‌ها و ابزار فقط تا جایی که لازم است وارد هود شوند.

– همیشه هود را قبل از شروع کار روشن کنید و اجازه دهید چند دقیقه کار کند.

– مواد و دستگاه‌ها را داخل هود، تا جای ممکن عقب و وسط قرار دهید (نه نزدیک درب جلو).

– در پایان کار، هود را خاموش نکنید تا بخارات باقیمانده نیز تخلیه گردد (معمولاً ۵ دقیقه صبر کنید).

– هیچ وقت سر خود را داخل هود نبرید.

– فیلترها را طبق برنامه شرکت سازنده تعویض کنید (در مدل‌های بدون كانال).

– در صورت مشاهده هرگونه اختلال در سرعت فن یا خاموش بودن آن، سریع دستگاه را خارج از سرویس نمایید.

قیمت هود شیمی آزمایشگاهی (در ایران و سایر کشورها)

قیمت هود شیمی متأثر از چند عامل کلیدی است:

– جنس بدنه (گالوانیزه، استیل، پی‌وی‌سی)
– ابعاد
– نوع تهویه (کانال‌دار یا بدون کانال)
– امکانات جانبی
– سفارشی‌سازی یا تولید انبوه
– برند و کشور سازنده

نکات تکمیلی و تجربی

– راه‌اندازی و نصب هود توسط تیم حرفه‌ای: نصاب‌های آماتور ممکن است تنظیمات فن، کانال و فیلتر را به درستی انجام ندهند و کل کارکرد ایمنی دستگاه را زیر سؤال ببرند.

– سرویس دوره‌ای:
هر هود بسته به میزان کار باید ماهانه یا هر شش ماه یکبار سرویس و بازرسی شود.

– ارتقاء و بروزرسانی:
فن‌های جدید کم‌صدا، سنسورها و فیلترهای هوشمند باعث ایمنی و راحتی بیشتری می‌شوند.

– دوام دستگاه:
در صورت مراقبت و نگهداری صحیح، یک هود شیمی گالوانیزه می‌تواند تا ۱۵ سال و نوع پلی‌پروپیلن حتی تا ۲۵ سال عمر کند.

– دفع ضایعات:
هرگز از هود برای دفع کامل مواد سمی استفاده نکنید؛ حذف کامل برخی بخارات (مانند جیوه یا بعضی ترکیب‌ها) نیازمند فیلتراسیون پیشرفته یا سیستم‌های Scrubber است.

– محدودیت‌ها:
هود آزمایشگاهی برای محافظت اپراتور طراحی شده، نه حفاظت نمونه‌ها، بنابراین نباید بجای هود لامینار از آن برای آزمایش‌های میکروبیولوژی استفاده کرد.

آینده هودهای شیمی

توسعه صنایع، پیچیده‌تر شدن واکنش‌های شیمیایی و مقررات سختگیرانه‌تر زیست‌محیطی باعث شده است که فناوری ساخت هودهای آزمایشگاهی نیز رشد چشمگیری داشته باشد. امروزه بازار شاهد ظهور هودهای هوشمند، با قابلیت تنظیم اتوماتیک جریان هوا، اعلام خطر افت فشار، فیلترهای خودپاک‌شوند و حتی اتصال به اینترنت اشیا است. برخی از مدل‌ها نیز مصرف انرژی بهینه‌تری دارند و برای آزمایشگاه‌های سبز توسعه پیدا کرده‌اند.