静電気に注意

分析の留意点

 空気が乾燥する冬場は静電気を経験します。セーターを脱ぐ時にパチパチ音がする原因は,衣服同士の摩擦により発生した静電気です。また絨毯の上を歩きドアのノブに触れると軽い痛みを感じることもありますが,これも絨毯をこすって人体に帯電した静電気が手とドアのノブとのわずかな隙間を通して放電したためです。
 このような経験は多く静電気は割合身近な存在とも言えるので,日常はあまり注意を払わない場合も多いと思います。
 一方,電子部品にとっては静電気はやっかいなもので,人体は数kVの電圧で軽い痛みを感じるだけ(電流量がごくわずかの場合)なのに対して,0.1kVで破損してしまう電子部品もあります。
 分析機器本体では対策が取られていますが,大きな静電気は装置の誤作動を引き起こしかねません。

 そして,ラボで可燃性の有機溶媒を使用するHPLC(高速液体クロマトグラフ)のような分析機器では,静電気が火災などを引き起こす危険性もあるため,静電気には十分に注意を払う必要があります。
 また,主として静電気が原因と思われる事故は,発生のメカニズムを把握しにくく,また偶然が重なった時にのみ事故に至るという面があるため,注意が疎かになりがちだからです。  大量の溶媒を使用する場合は,ひとたび事故が発生しますと大きな被害が生じる恐れがあり,いっそうの注意が必要となってきます。

 本ページでは,HPLCにおける排出液-廃液容器の部分について説明しますが,HPLC以外でも導電性の低い溶媒が導電性の低い容器を流れる場合は,同様に危険性がありますので,これを参考にしていただきたいと思います。

●液体流動で生じた静電気による事故の可能性

 HPLCの排出液-廃液容器付近で,静電気事故が発生する可能性がありますので,メカニズムを説明します。

1.静電気の発生

 HPLCの配管のような細いチューブに高速で液体を送ると,図1のような静電気が発生します(流動帯電)。 (導電性の低い溶媒が,樹脂チューブを流れる場合は帯電量が大きくなります。また気泡が多く通過する場合は静電気が増幅されることがあります)

固体,液体類の流動による静電気発生

図 1.固体,液体類の流動による静電気の発生

A:液体の流動とともに移動する電荷
      B:固体表面に固定され移動できない電荷

事故発生の危険性がある状態

図 2.静電気事故の危険性がある状態

2.静電気の帯電および蓄積

 帯電した液が電気的に絶縁された容器にたまると帯電した電荷量も徐々に大きくなり,容易に数kVの高電圧が発生します。

チューブの繋ぎ目からの気泡の混入に注意

図 3.気泡を吸い込むと静電気が大きくなる

3. 放電によるエネルギーの放出

 これに他の導電体が近づくと,ある距離で放電が起こり,熱エネルギーが放出されます。

4.可燃性物質への着火

 このとき,周りに十分な濃度の可燃性ガスがあると着火しやすくなります。

 事故発生の危険性がある状態を図2に示しました。

●静電気事故の防止対策

 静電気事故を防止するためには,「静電気の帯電および蓄積を防止」することが中心になります。 そして事故防止をより確実にするためには,複数の防止対策を同時に行うことが大切です。 特に,大量の可燃性溶剤を使用する場合等は以下の対策を行ってください。

対策1

 廃液容器を金属製(内壁が導電性のあるもの,メッキ缶など)にして,これにアース(接地)をしてください。
 廃液容器は正しくアースします。接地コードが外れたり,アースを忘れたりすると金属容器を使用した意味が無くなります。(接地コードとしては PN 228-21353-91も利用できます)これにより廃液や容器に静電気がたまることなく大地に流れて逃げていきます。
 金属製の缶でも,表面に酸化皮膜やラミネート処理がなされていて,導電性が無い場合があります。容器がアースされていることをテスターで確認してください。導電性のほとんど無い液体(10-10S/m以下の液体)だけが廃液容器に排液される場合は,導電性があり危険の無い液体を混合させる方法もあります。

静電気防止対策をした状態

図 4.静電気防止対策をした状態

対策2

 廃液容器の出入口のすき間はできるだけ小さくし,廃液容器の外で発生した火花が内部に入らないようにしてください。
 (隙間を小さくするために,18L/4L缶用キャップ PN 228-21354-91も利用できます)

対策3

 廃液容器の近くに人体を含め帯電している物体を近づけないようにしてください。
 人体の帯電防止は,静電防止服や静電防止シューズを身につけたり,静電防止用リストストラップ(人体保護のため,1MΩ程度の抵抗を付けてください)を用いて人体のアースを行ったり,静電マットを床に敷くなどして作業床を導電させ帯電しないようにするのが効果的です。 帯電防止対策を行っていない人は,廃液容器に近づく前に,接地された金属に触れるなどして人体に溜まった静電気をアースしてください。

対策4

 大量の液が流れる排出液流路の配管は,内径が太いもの(例えば2mm以上)にしてください。
 配管の中に気泡が混入すると,帯電量が数10倍の大きさになることがあります。 配管の接合部から,空気の混入がないか確認してください。

対策5

 廃液容器を導電性にできない場合は,配管の廃液出口が常に,廃液容器内の液面の下になるようにしてください。 または,アース(接地)された金属を液につけてください。
 ただし,この方法は導電性の小さな液(10-10S/m以下の液体)に対しては効果がほとんどありません。

対策6

 廃液容器はできるだけ小さいものにして,万一火が出ても被害が最小になるようにしてください。

対策7

 湿度を上げると(例えば65%以上),帯電防止効果ができます。 部屋を乾燥させないようにしてください。

 以上述べました注意事項を守ることにより静電気による事故は防止できます。 少々対策が面倒と思われるかもしれませんが,万が一に備えるという事もまた重要と思われます。
 またHPLCを供給するメーカー側としましても今後は装置の周囲の部分にも安全という事を十分考えてより使いやすいものが提供できるようにしていきたいと考えています。

 

追記  ラボでの静電気はHPLC以外でもさまざまなところで要注意です。
  1. 可燃物:ラボには有機溶媒など多くの可燃物があります。 可燃物は露出しないようフタをする,可燃蒸気対策では換気を行うなどの対策を採りましょう(多くの溶媒は空気より重く,水素は空気より軽いので,換気扇高さにもご注意)。
  2. 電気系:電子基板は静電気に弱く,特に帯電した人が金属工具で電気機器に触ると誤動作・瞬間停電や故障の原因になることがあります。 電気機器に触るときは人の帯電をあらかじめ建物や水道管を触って取り除くクセをつけましょう。
  3. 粉末:粉末は容器とこすれあったり,人の静電気が移ったりすることで,粉末が付着したり飛び跳ねることもあります。 また,粉末の秤量時には静電気を除去する 除電器を利用することができます。 → 除電器 STABLO
一般的な対策は,まずは「室内の湿度を上げる」です。 また人が除電マットを踏んで室内に入る,もあります。


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