Manipolazione sicura degli acidi minerali

Fonte: Robert M. Rioux & Taslima A. Zaman, Pennsylvania State University, University Park, PA

Un acido minerale (o acido inorganico) è definito come un acido solubile in acqua derivato da minerali inorganici per reazione chimica rispetto agli acidi organici(ad esempio acido acetico, acido formico). Esempi di acidi minerali includono:

• Acido borico (CAS No.10043-35-3)
• Acido cromico (CAS No.1333-82-0)
• Acido cloridrico (CAS No.7647-01-0)
• Acido fluoridrico (n. CAS 7664-39-3)
• Acido nitrico (n. CAS 7697-37-2)
• Acido perclorico (n. CAS 7601-90-3)
• Acido fosforico (CAS No.7664-38-2)
• Acido solforico (CAS No.7664-93-9)

Gli acidi minerali si trovano comunemente nei laboratori di ricerca e la loro natura corrosiva li rende un rischio significativo per la sicurezza. Poiché sono reagenti importanti nel laboratorio di ricerca e spesso non hanno sostituti, è importante che siano maneggiati correttamente e con cura. Alcuni acidi sono anche sensibili agli urti e in determinate condizioni possono causare esplosioni(cioèsali di acido perclorico).

Gli acidi minerali sono corrosivi e, se gli acidi vengono inalati, possono essere distruttivi per i tessuti delle mucose e il tratto respiratorio superiore, il che causerebbe bruciore alla gola e al naso, tosse, respiro sibilante, mancanza di respiro ed edema polmonare (ritenzione idrica). Il contatto con la pelle provoca ustioni e il contatto visivo può persino causare cecità. L'ingestione può causare danni permanenti al tratto digestivo, mentre il contatto con la pelle, gli occhi, le vie respiratorie e il tratto digestivo provoca ustioni e irritazioni.

Quando si diluiscono gli acidi, aggiungere l'acido all'acqua lentamente e in piccole quantità per evitare grandi quantità di rilascio di calore durante la miscelazione. Non usare mai acqua calda o aggiungere acqua all'acido. Grandi quantità di calore possono essere rilasciate, causando l'ebollizione vigorosa della soluzione e spruzzi di acido dal contenitore. Indossare DPI appropriati quando si mescola o si diluisce un acido.

Questo documento fornisce linee guida generali per l'uso e la manipolazione degli acidi minerali solo per classe di pericolo e non si applica alla manipolazione sicura dell'acido fluoridrico, dove devono essere seguite istruzioni speciali approvate dallo sperimentatore principale. È necessario prestare particolare attenzione quando si maneggia e si utilizza acido fluoridrico perché 1) dissolve la maggior parte dei materiali tra cui vetro e ceramica, quindi deve essere conservato utilizzando polietilene e 2) è altamente tossico, causando gravi ustioni, dove i sintomi dolorosi o visibili possono essere ritardati di 8 ore o più.

L'acido nitrico è un forte ossidante che reagisce con la maggior parte dei metalli, evolvendo idrogeno gassoso o ossidi di azoto a seconda della concentrazione e del metallo. Non scioglie oro o platino. L'acido solforico è reattivo all'acqua e l'acido solforico concentrato reagisce violentemente con molte sostanze chimiche organiche portando all'evoluzione del gas. L'acido cloridrico reagisce con l'acido nitrico per formare aqua regia, che provoca l'evoluzione dei fumi marroni, che consistono in ossidi di azoto tossici.

In alcuni casi, possono essere applicate più linee guida per l'uso di una sostanza chimica(ad esempio, l'uso precauzionale del benzene come liquido infiammabile e si applicherebbe un cancerogeno). Fare riferimento alla scheda di dati di sicurezza (SDS) per l'acido minerale specifico prima di utilizzarlo. Se non è possibile seguire le linee guida menzionate in questo documento, lo sperimentatore principale deve sviluppare una procedura operativa standard alternativa che fornisca un livello equivalente di sicurezza. Ci possono essere casi in cui il livello di sicurezza dovrà essere ancora più rigoroso.

1. Controlli tecnici

1. Gli acidi minerali devono essere maneggiati in una cappa chimica con l'anta tirata verso il basso tra il torace e ciò che viene lavorato con il cappuccio. L'altezza dell'anta dovrebbe essere quella che fornisce una sicurezza ottimale consentendo allo stesso tempo di eseguire le attività in modo libero.
2. Concentrazione di 3 M (M = molare) o meno può essere gestita su un piano di lavoro, ricordando che sono ancora corrosivi.
3. Utilizzare contenitori secondari quando possibile.

2. Dispositivi di protezione individuale (DPI)

1. Gli occhiali antispruzza chimici e/o una visiera devono essere indossati se si lavora all'esterno di una cappa aspirante o se l'anta non viene tirata verso il basso all'altezza corretta a causa di motivi di configurazione sperimentale.
2. Quando si utilizza acido fluoridrico, utilizzare neoprene o guanti di gomma butilica spessa. Per altri acidi utilizzare doppi guanti in nitrile, neoprene o PVC (vinile). Sostituire i guanti ogni volta che si verifica uno schizzo.
3. Il personale deve indossare camici da laboratorio di abbigliamento da laboratorio altrettanto appropriato con resistenza chimica agli acidi utilizzati. Sono appropriati cappotti da laboratorio o grembiuli composti da gomma, neoprene o polivinilcloruro (PVC). I cappotti da laboratorio a base di cotone o poliestere assorbono facilmente i liquidi e non sono raccomandati.
4. Devono essere indossati indumenti protettivi con maniche lunghe e pantaloni a tutta lunghezza, insieme a calzature chiuse.

3. Ulteriori precauzioni

1. Le reazioni con i metalli generano idrogeno gassoso, che può essere infiammabile e potenzialmente esplosivo.
2. Non mescolare acido nitrico con sostanze organiche, che possono causare un'esplosione o un incendio.
3. Il contatto della pelle con acido fluoridrico porta a ustioni chimiche, gravi danni ai tessuti e può persino portare alla dissoluzione ossea se non trattato immediatamente. Nel caso in cui l'acido fluoridrico entri in contatto con la pelle o i tessuti, lavare l'area di contatto con acqua tiepida per 5 minuti, applicare gluconato di calcio per contrastare gli effetti e quindi consultare un medico. L'insorgenza di effetti dall'acido fluoridrico può essere ritardata fino a 8 ore. È particolarmente importante consultare un medico per qualsiasi ustione HF a causa di questi effetti ritardati. L'HF scioglie essenzialmente la struttura ossea, quindi dovrebbe essere maneggiata con grande cura.

4. Conservazione

1. I contenitori di acido minerale devono essere conservati in un armadio corrosivo (acido) approvato. Questo armadietto dovrebbe essere chiaramente etichettato come contenente acidi. Quantità di acido inferiori a 1 L devono essere conservate in qualsiasi momento.
2. Gli acidi minerali sono chimicamente incompatibili con basi, agenti ossidanti, materiali organici e combustibili e devono essere conservati separatamente. Le corrette pratiche di conservazione sono per separare gli acidi da altri acidi immagazzinati all'interno dello stesso armadio utilizzando il contenimento secondario. Il contenitore secondario deve essere costruito in polietilene, PYREX o Nalgene.
3. Gli acidi minerali forti non devono essere conservati nello stesso armadietto.
4. Evitare di conservare gli acidi su ripiani metallici, o utilizzare contenitori secondari in plastica o, in caso di acido fluoridrico, polietilene.
5. Se gli acidi minerali devono essere trasferiti in contenitori di lavoro più piccoli, assicurarsi che il contenitore sia compatibile con l'acido ed etichettato con tutte le informazioni richieste che si trovano sulle etichette permanenti o dei contenitori dei produttori. L'etichetta permanente o del contenitore del produttore deve soddisfare lo standard OSHA per la comunicazione dei pericoli [29 CFR 1910.1200(f)(1)] fornendo le seguenti informazioni:
   • Identità chimica e avvertenze di pericolo appropriate.
   • Le avvertenze di pericolo devono fornire un riconoscimento immediato dei pericoli primari per la salute e/o fisici utilizzando pittogrammi, parole segnaletiche e consigli di prudenza. L'etichetta di pericolo deve inoltre essere permanente, leggibile e scritta in inglese.
   • Il nome, l'indirizzo e il numero di telefono del produttore chimico, dell'importatore o di un'altra parte responsabile.
6. Gli inventari acidi dovrebbero essere grandi solo quanto ciò che può essere conservato in laboratorio in modo sicuro.
7. Maneggiare sempre gli acidi minerali in una cappa aspirante chimica correttamente funzionante. Assicurarsi che l'anta funzioni correttamente, che la gestione dei gas di scarico sia appropriata e verificata di recente. Inoltre, praticare una buona pulizia nel cappuccio prima di utilizzare l'acido minerale. Rimuovere i materiali incompatibili e garantire che il disordine nella cappa sia ridotto o eliminato a un livello che consenta una manipolazione e una manipolazione sicure.
8. I contenitori devono essere tenuti in posizione verticale e chiusi in ogni momento e conservati in un luogo asciutto e ben ventilato, idealmente in un armadio corrosivo (acido). Una volta aperti, i contenitori devono essere risigillati per evitare fuoriuscite.
9. Conservare e maneggiare lontano da fonti di accensione ed evitare calore e urti o attrito.

5. Procedure di emergenza

1. Esposizioni/Contatto non intenzionale
   1. In caso di contatto con la pelle, rimuovere immediatamente gli indumenti contaminati e risciacquare accuratamente la parte del corpo interessata con acqua per almeno 15 minuti.
   2. In caso di esposizione acida agli occhi, sciacquare immediatamente gli occhi con una quantità significativa di acqua per un minimo di 15 minuti, quindi consultare immediatamente un medico.
   3. In caso di grandi quantità di inalazione di vapore, spostare la persona interessata all'aria aperta, quindi contattare il personale medico appropriato.
   4. In caso di ingestione, consultare immediatamente un medico.
2. Fuoriuscite
   1. Nel caso di una fuoriuscita di sostanze chimiche, prima viene controllata, meno danni può causare. Poiché la fuoriuscita è controllata, la fuoriuscita dovrebbe anche essere contenuta in un'area il più piccola possibile e impedire che si diffonda ulteriormente.
   2. La fuoriuscita deve essere pulita immediatamente. I laboratori che richiedono la manipolazione di acidi minerali dovrebbero disporre di kit di fuoriuscita prontamente disponibili.
   3. Può essere necessaria la decontaminazione o la neutralizzazione, per la quale si raccomanda il bicarbonato di sodio solido o il carbonato di calcio. La fuoriuscita può essere coperta con il neutralizzatore acido e quindi spazzata via con cuscinetti assorbenti o una scopa. Se questo deve essere gestito da uno sperimentatore di laboratorio, si raccomanda la consultazione del livello appropriato di DPI. Una procedura operativa standard (SOP) dovrebbe essere sviluppata per gestire questo tipo di problemi di sicurezza in laboratorio prima di qualsiasi lavoro sperimentale che richieda l'uso di acidi minerali.
   4. In caso di fuoriuscita di grandi dimensioni, evacuare l'area allertando immediatamente gli altri e chiamare il 911. Assicurati che qualcuno sia vicino alla scena per fornire informazioni ai soccorritori. Avere a disposizione le informazioni sul prodotto e la scheda di dati di sicurezza (SDS).
   5. Tutte le fuoriuscite, minori o di grandi dimensioni, devono essere segnalate alle agenzie di regolamentazione competenti. Environmental Health and Safety (EHS) esegue tutte le notifiche normative e verifica che la pulizia delle fuoriuscite soddisfi i requisiti e gli standard normativi.

6. Smaltimento dei rifiuti

1. I rifiuti acidi devono essere tenuti separati dagli altri materiali di scarto e utilizzati con contenitori secondari.
2. Controllare periodicamente le soluzioni di scarto per l'evoluzione del gas ed evitare contenitori sovrapressurizzati, che potrebbero eruttare violentemente.
3. Smaltisti i rifiuti attraverso il sistema di gestione dei rifiuti chimici della tua organizzazione.
4. Se la soluzione di scarto non contiene metalli pericolosi, può essere presa in considerazione la neutralizzazione elementare. I rifiuti acidi possono essere versati in una grande quantità di ghiaccio (500 g di ghiaccio per 100 ml di acido) e neutralizzati con una soluzione basica acquosa, come idrossido di sodio (NaOH) 1 M o 10% o bicarbonato di sodio saturo (NaHCO₃) in acqua fino a quando il pH è neutro. La soluzione neutralizzata può quindi essere versata nello scarico.
5. Se la soluzione di rifiuto contiene metalli pericolosi come oro, platino, piombo o cromo, la soluzione deve essere etichettata e smaltita attraverso il sistema di gestione dei rifiuti chimici.

L'uso di acidi minerali nei laboratori comporta notevoli rischi per la salute e la sicurezza, ma con una corretta manipolazione, i potenziali pericoli possono essere mitigati. Mentre qui viene fornita una linea guida di base, questo documento non si applica alla manipolazione sicura dell'acido fluoridrico e devono essere seguite istruzioni speciali approvate dallo sperimentatore principale. I pericoli possono variare a seconda degli esperimenti o dei laboratori, che dovrebbero essere valutati attentamente per ridurre le possibilità di incidenti di laboratorio.

1. University of Illinois at Urbana-Champaign Division of Research Safety: Mineral Acids at https://www.drs.illinois.edu/SafetyLibrary/MineralAcids#
2. Central Washington University Laboratory Standard Operating Procedure for: Mineral Acids at https://www.cwu.edu/facility/sites/cts.cwu.edu.facility/files/documents/Mineral%20Acid%20SOP.pdf
3. Eastern Washington University Standard Operating Procedure for Mineral Acids at https://access.ewu.edu/Documents/HRRR/ehs/Procedures/Mineral%20Acids.pdf
4. Resource Conservation and Recovery Act (RCRA) Regulations at https://www.epa.gov/rcra/resource-conservation-and-recovery-act-rcra-regulations#haz
5. Penn State EHS Chemical and Oil Spill/Release Clean-Up and Reporting Requirements at http://legacy.ehs.psu.edu/envprot/SpillReporting.pdf
6. Occupational Health and Safety (OSHA) Hazard Communication (Standard-29 CFR 1910.1200(f)(1)] at https://www.osha.gov/Publications/laboratory/OSHAquickfacts-lab-safety-labeling-chemical-transfer.pdf
7. The University of Iowa EHS Chemical Storage: Nine Compatible Storage Group System at https://ehs.research.uiowa.edu/chemical-storage-nine-compatible-storage-group-system
8. The University of Maine Storage of Chemicals in Laboratories at http://chemistry.umeche.maine.edu/Safety/Storage.html