Microsoft PowerPoint - Safety 2020 Ming chi Tech University final 1028.pptxBefore starting your research  work, you better know  laboratory safety
1 1
Department of Chemistry,
National Taiwan University
Lab Safety:                Is your lab safe?
3
WHAT would happen IF chemicals are injected into your body
A rough estimate suggests the  amount would be less than 100  μL of CH2Cl2 in the fingerμ g ACS Cent. Sci. 2020, 6, 2, 83–86
2020/10/29
3
Lab is never a casual place
• Laboratories are potentially dangerous  work environments:
f i id i f i• Often contains a wide variety of toxic,  flammable, corrosive, or reactive  compounds. 
• Potentially infectious or pathogenic  organisms are handled.
• Research often involves the use of  radioactive isotopes.
5
Major Contents
• Research lab may not be safe • Creating and understanding safety culture is important • Safety education has to be  broadbased, only small group of y , y g p professional people understanding safety issues is not enough  to secure safety
Safety Guidelines Don’t work alone Don’t scaleup Check all precautions Protect yourself and call for help
6
2020/10/29
4
• (1)  Safety in Academic Chemistry Laboratory Vol 1. 7 Ed.  Accident prevention for college and university  students, ACS 2003
• (2)  Safety in Academic Chemistry Laboratory Vol 2. 7 Ed Accident prevention for faculty and administrators  and university students, ACS 2003
• (3)  Chemical Safety Manual for Small Businesses 3 Ed, ACS 2007 • (4) Creating Safety Cultures in Academic Institutions Robert H Hill Jr and the Safety Culture Task Force of
•References for Chemical Safety
• (4)  Creating Safety Cultures in Academic Institutions, Robert H. Hill, Jr. and the Safety Culture Task Force of  the ACS Committee on Chemical Safety, ACS 2012
• (5)  Handbook of Chemical Health and Safety, Edited by Robert J. Alaimo American Chemical Society 2001 • (6)  A Comprehensive Guide to the Hazardous Properties of Chemical Substances. 3 rd ED. ACS, P. Patnaik
American Chemical Society 2007 • (7)  Prudent Practices in the Laboratory Handling and Disposal of Chemicals National Research Council 1995 • (8)  Laboratory Waste Management: A Guidebook ACS Task Force on Laboratory and Chemical Waste 
Management, ACS 2012 • (9)  Identifying and Evaluating Hazards in Research Laboratories: A Guidebook ACS Task Force on Laboratory 
and Chemical Waste Management, ACS 2013 • (10)  Wiley Guide to Chemical Incompatibilities 2 ed, R. J. Pohanish, S. A. Greene , Wiley, 2006  • (11)  The SigmaAldrich library of regulatory and safety data / [edited by] Robert E. Lenga, Kristine L. 
7
Votoupal, [Milwaukee, Wis.]: SigmaAldrich Co., c1993  • (12)  The poison paradox: chemicals as friends and foes / John Timbrell, Oxford ; New York : Oxford University 
Press, 2005. [electronic resource] • (13)  Explosive material Wikipedia, the free encyclopedia http://en.wikipedia.org/wiki/Explosive_material • (14)  CRC Handbook of Laboratory Safety, 5th Edition/ A. Keith Furr, CRC Press, Boca Raton, Floride( ISBN 0
849325234, QD51.C73.2000 ) • (15) , , 2014, 72,
8
2020/10/29
5
Please dial and call: Fire Department/Ambulance          119 Police/Rescue 110 University Security 4119 Office of ESH 4053/4056
Your Professor or director
Chemical reagents Electrical hazard Mechanical hazard High pressure vessel
Personal protection 
Laws
121212
2020/10/29
7
•Toxic Chemical Substances (TCS) Control Act Prevent TCS from polluting the environment and endangering human health. P d i ti f TCS h t i th h t i i b t
Laws and Regulations in Taiwan
Persons engaged in operation of TCS have to receive a threehour training course about   regulation of labeling and hazard communication of hazardous chemicals.
•Radiation protection  High intensity radiation, radiation materials, equipment producing ionizing radiation.  Persons engaged in operation based on educational need have to receive a threehour  training course under the direction of qualified personnel.
•Biosafety on Infectious Biological Materials New members: 8 hours of training. Continuing education: minimum of 4 hours of continuing education every year. New recruits for Biosafety level 3 laboratories have to  receive biosafety training certified   by the central competent authority.
•Animal Protection Animal Protection Act for animal rights
13
S tti fi
Endanger public safety by 
• Setting fire • Causing flooding • Using an explosive without license • Releasing nuclear energy or radioactivity • Using radioactive without a justified reason and causes damage to   another’s body or health
• Throwing, abandoning, draining or releasing poisonous substance or any  other harmful thing to health, to pollute air, soil, rivers, or other bodies g , p , , , of water
14
2020/10/29
8
Offenses of Causing Injury and of Homicide
Penalty: A person who negligently causes injury or the death to another shall be  sentenced to imprisonment.
Your obligation: Make every effort to  avoid accidents
Safety Precautions and training
Arrangements in place to deal with  accidents
15
Fire accident
Fire growth develops and become out of control quickly within a few minutes.
http://iaff266.com/flashover
17
• At the very beginning of a fire accident, you may have good chance to put out the  fire promptly. You can try to suppress and extinguish the fire by fire extinguishers,  fire sand, or blanket. 
There are many different types of extinguishers, including drypowder type,  carbon dioxide, water and foam extinguishers and halon or substitute (e.g. 
Putting out the fire
Halotron) . You can also use the Fire Hydrants in the building.
If the fire accident is going to be out of control, evacuate immediately: (a) Leave  the lab, (b) Close the doors to confine the fire and smoke inside the lab. (c) Cry for  help to raise attention. (d) Press the fire alarm. (e) Dial 119 to call the fire station  for help. (e) Call your university security. They will guide the firemen to the scene  of the accident. (f) Evacuate and contact your professor.
18
2020/10/29
10
•Be familiar with your evacuation plan •Never ignore any firm alarm or warning, and fire drill •Don’t take elevator •Approaching the nearest exit  Al h th t th t i f t th ith th
Evacuation
•Always choose the escape route that is safest – the one with the  least amount of smoke and heat – but be prepared to escape  under toxic smoke if necessary. •Getting low and going under the smoke to your exit. •Closing doors on your way out slows the spread of fire, giving  you more time to safely escape. •Once your escape from the scene, report immediately to your  safety office that you are safe. •If in case you get trapped sealing yourself in a place for safety
19
If in case you get trapped, sealing yourself in a place for safety.  Contact fire department about your location. Use duct tape or  towels to seal the door cracks and cover air vents to keep smoke  from coming in. If possible, open your windows at the top and  bottom so fresh air can get in.
Class A: involving ordinary materials like burning paper, lumber, cardboard, plastics etc. Class B: involving flammable or combustible liquids such as gasoline, kerosene, and  common organic solvents used in the laboratory. Class C: involving energized electrical equipment, such as appliances, switches, panel 
Classification of fires
boxes, power tools, hot plates and stirrers. Water can be a dangerous extinguishing  medium for class C fires because of the risk of electrical shock unless a specialized water  mist extinguisher is used. Class D: involving combustible metals, such as magnesium, titanium, potassium and  sodium as well as pyrophoric organometallic reagents such as alkyllithiums, Grignards and  diethylzinc. These materials autoignite at high temperatures and will react violently with  water, air, and/or other chemicals. 
Dry powder extinguishersDry powder extinguishers Type BC fire extinguishers contain sodium or potassium bicarbonate. Type ABC fire extinguishers contain ammonium phosphate. Clean fire extinguishers: CO2/halotron for sensitive electronics or library.
20
2020/10/29
11
Fire can generate “Heat” and “Light”
Good or Bad
Forrest fire: Your nightmare Because it is out of control
22
2020/10/29
12
Basic Causes Indirect Causes Direct Causes
Policy A id t Unsafe conditions
UnexpectedPolicy Management  Decision  Personal factors  Environmental  factors
Accident personal injury  property damage
Unsafe acts
and/or  hazardous 
material emission
U.S. Department of Labor, Mine Safety and Health Administration Safety Manual No. 10 Accident Investigation, 1990
Unsafe acts
Ignoring safety knowledge and guidelines
Accidents always follow  physical rules
24
2020/10/29
13
Total risk, a function of  Severity and Probabilistic risk
Risk in a feasible detrimental outcome of an activity or action is determined by 
Total risk (expected loss) =  f(Severity; Probability)
e.g. Estimated total damage each year = the number of people potentially hurt or killed in each  accident  x  occurrence frequencies
Reduce reaction scale Reduce severity in each accident
Follow SOP or guidelines Reduce the probability of human errors
25
26
2020/10/29
14
Understanding probable factors behind accidents
How to prevent accidents or disasters reducing probabilistic risks
The Weaknesses on Human Reliability CommonCauses for accidents SpecialCauses for accidents
Factors affecting the quality of safety management Emergency Preparedness Damage control capability Maintenance
Risk Controls Engineering Control Administration Control Safety Training Personal Protection Hazards controls Emergency responses 27
Examples of Common causes (poor  maintenance and management) •Lack of clearly defined standard operating  procedures
Commoncause for Lab Accidents
p •Inappropriate procedures •Poor lab and experimental area design •Normal wear and tear, and poor maintenance  of machines •Poor working conditions, e.g. lighting, noise,  dirt, temperature, ventilation,  ambient  temperature, and humidity •Substandard raw materials Wearing of the drying oven
•Measurement error •Quality control error etc.
28
2020/10/29
15
Special causes •Faulty Instrument or machine malfunction •Fall of cabinet in a laboratory •Power surges E th k
Specialcause always arrives as a  surprise 
Specialcause variation for Lab Accidents
•Earthquake •Fire accident •Unexpected water leak or water shut off •Unexpected outcome from chemical research
After earthquake
EHS, NTU
29
Thea EkinsCoward, postdoctoral researcher,  29, lost an arm and suffered other injuries in a  lab explosion at the University of Hawaii
Researcher loses arm in Hawaii explosion
Explosion at  University of Hawaii 
lab explosion at the University of Hawaii
Photos when she was a research associate and PhD student on Low Cost Algae Harvesting Technologies in Newcastle University
C&EN, 2016, 94 (13), pp 6–6March 28, 2016
2020/10/29
16
Disaster Scene These photos, released by the Honolulu Fire Department, llustrate the force of the March 16 explosion and its consequences.
• The gas mixture 70% H2, 25% O2, and 5% CO2 was “food” for  bacteria being used to produce biofuels and bioplastics. • The gas gauge is supposed to be an “intrinsically safe” model designed to  prevent ignition. • EkinsCoward purchased a 49L steel gas tank a different gauge not rated
Report about the accident
• EkinsCoward purchased a 49L steel gas tank, a different gauge not rated  as intrinsically safe, a pressurerelief valve, and fittings, and she put them  together. • In the week before the incident, a similar setup with a 3.8L tank  resulted in a “small internal explosion” when EkinsCoward pressed the off  button on the gauge. • She also occasionally experienced static shocks when touching the tank,  which was not grounded. • She reported the shocks and possibly the small explosion to Yu, who told p p y p her not to worry about it • After explosion, she did not lose consciousness or hit her head; she was  aware that she lost her arm in the explosion. She couldn’t open the door to  the lab, the door was stuck closed. Security officers and a graduate student  kicked in the door to help EkinsCoward get out. Her right arm was severed  just above the elbow.
University of Hawaii fined $115,500 for  lab explosion
2020/10/29
17
Nearly 400 Accidents with  Dangerous Pathogens and  Bi i R d i U S
Scientific American 2011 Oct Observations
Biotoxins Reported in U.S.  Labs over 7 Years
Woman infected with Zika in  Pittsburgh lab accident. The  needle stick occurred May
33
needle stick occurred May  23, according to a university  statement. The woman  developed symptoms of Zika June 1 2016, including a  fever
Elizabeth R. Griffin, a 22yearold primate 
researcher,  completed a double major in biology and  psychology and was a paid researcher in the biology 
Research worker killed by virus from monkey
department.  She was careful to follow the precautions intended to shield  her from the diseased animals she handled. She always wore  gloves and a mask, and she was usually separated from the  primates by a mesh cage. Miss Griffin was helping to move a caged rhesus monkey  infected with the herpes B virus at the Yerkes Regional Primate  Research Center here, when the animal flung a tiny drop of  fl id h i f t h f
34
fluid  perhaps urine or feces  at her face. It struck her in the eye. On Wednesday, paralyzed and  weakened, she died of complications from herpes B, which is  common in primates but rare and deadly, 70 percent of the  time, in humans.
2020/10/29
18
An explosion in an inorganic lab Scaling up the process
January 2010 Texas Tech Laboratory Accident
Preston Brown, a senior graduate student and  another yearone student synthesized a derivative of  nickel hydrazine perchlorate (NHP)nickel hydrazine perchlorate (NHP)
• Had no formal training with the material/hazards • No personal protection equipment (no shield, on  bench  top, not even safety glasses) • Exceeded the 100 mg limit and scaled up to 10 g. • They believed that keeping NHP wet with a solvent  (hexane) would prevent it from exploding. • When 5 g of NHP was pressed and grinded by the pestle,  it detonatedit detonated.  •His left hand severely injured by the force of the explosion,  causing the loss of three fingers, perforation of his eye, and  cuts and burns to other parts of his body.  They had nearmisses experience before.
Ni(N2H4)5(ClO4)2 Ni(N2H4)3(NO3)2RSC : Ionic polymers open door to greener, safer  explosives. (JACS 2012, 14221425. )
35
On June 17, 2014 an explosion in a  chemistry lab at the University of  Minnesota injured graduate student  W l P l H ki
Another Scenario
Tolman, Sitek, and other investigators have not been able to definitively identify  what went wrong with the reaction, Tolman says. One explanation is that the  explosion was from hydrazoic acid, which could have formed from wet PEG
Walter Partlo. He was making  trimethylsilyl azide, starting with 200 g  of sodium azide. The incident originated  in lack of hazard awareness
explosion was from hydrazoic acid, which could have formed from wet PEG  providing water to react with sodium azide, or the PEG itself reacting with sodium  azide. Another explanation is that the sodium azide overheated. More important than the reaction, Tolman emphasizes, is the deeper root cause of  the incident: insufficient recognition of the reaction’s hazards. Warnings included  with literature protocols were “pretty lame”…. He has set a limit of 5 g.  …
http://cenblog.org/thesafetyzone/2014/07/moredetailsontheuniversityofminnesotaexplosionand
response/ 36
2000.10.24, 3 PM
• A senior student, Mr. Lin, tried to  clean up the molding machineclean up the molding machine  when it was not turned off. Two  of his fingers were cut off.
•Always follow standard procedures
NTUST ChE Laboratory caught Electric shock on 2013/9/17
- A graduate student, Mr. Lin accidentally
Lucky (near miss) cases
g , y touched the high-voltage transformer on the floor at 15:40 in the laboratory, and caused burns on right elbow.
2020/10/29
20
Short summary
Understand risks and hazards, and knowing the  way of controlling the risk and hazards
Y D ti d d h th h th diYour Destiny depends on whether we can have the dino chained. (
http://www.zazzle.com/to_the_pub_dinosaur_t_shirt235476849649830389 40
Undergraduate Laboratory Safety  Learning Objectives
• The learning outcomes in these guidelines were developed using the RAMP  concept for scientific safety, developed by Robert H. Hill and David C. Finster in  their textbook Laboratory Safety for Chemistry Students. a 
• The goal is to help those working in a laboratory environment keep chemical safety  a top priority. RAMP stands for: 
R Recognize the hazards 
A Assess the risks of the hazards (able to determine the relative severity of  a specific hazard and to give an estimate of the likelihood of  exposure under certain circumstances)
M Minimize the risks of the hazards 
P Prepare for emergencies from uncontrolled hazards (including self 
protection)
Source: Hill, R. H.; Finster, D. C. Laboratory Safety for Chemistry Students; John  Wiley & Sons, Inc.: Hoboken, NJ, 2010; p 17.
Sometimes only when several mistakes  happen coincidentally would lead to a
Why safety being overlooked?
happen coincidentally would lead to a  disaster. Since the probability is low, many  principal investigators (PI) and  researchers simply ignore the risk.
However, when all check points go wrong  i id t ll di t b
Accident Pyramid Diagram by the US safety researcher,  Frank Bird, 2013MSHA
coincidentally, disaster becomes  inevitable . If any one of these can be  eliminated, the tragedy could be avoided.
42
2020/10/29
22
Basic Causes Indirect Causes Direct Causes
Policy A id t Unsafe conditions
UnexpectedPolicy Management  Decision  Personal factors  Environmental  factors
Accident personal injury  property damage
Unsafe acts
and/or  hazardous 
material emission
U.S. Department of Labor, Mine Safety and Health Administration Safety Manual No. 10 Accident Investigation, 1990
Unsafe acts
Ignoring safety knowledge and guidelines
Accidents always follow  physical rules
43
A must before handling chemicals
• Read the SDS carefully • Receive safety training • Discuss with your professor about the standard• Discuss with your professor about the standard  operating procedures • Make an emergency evacuation plan in advance  before experiment • Should know how to handle the hazardous waste  from the experiment • Make sure that you are not working aloneMake sure that you are not working alone • Put on appropriate personal protective equipment • Be aware of whether the chemicals are controlled  chemicals or not in Taiwan
2020/10/29
23
Postgraduate Laboratory Safety Learning  Objectives
• Recognize the Hazards Graduate students
• Assess the Risks of the Hazards Graduate students should be able to accurately assess
the risks of specific hazardsthe risks of specific hazards.
• Minimize the Risks of the Hazards Graduate students should be able to identify how
the risk level can be lowered by using appropriate engineering controls (equipment such as hoods, ventilation systems, and safety interlocks), administrative controls (training, methods, procedures, and processes), and personal protective equipment (PPE). They should be able to extrapolate from known compounds and processes to new experimental situations where the compounds and processes being proposed have never before existed.
• Prepare for Emergencies from Uncontrolled Hazards Graduate students should be
prepared for emergencies by practicing how to respond to various common emergencies that could occur in laboratories, such as fires, explosions, chemical exposures, injuries, and chemical spills. Students should be able to explain the selection and use of emergency equipment such as fire extinguishers, eyewash stations, safety showers, spill kits, first aid kits, fire alarms, and fire blankets.
2020/10/29
24
WHATIF ANALYSIS
• WHATIF ANALYSIS A whatif analysis is a structured way to anticipate what might  go wrong, and then judge the likelihood of occurrence and the harm that might  result from each possible scenario. This technique can be used to analyze existing  or new processes or procedures.or new processes or procedures.

Personal attitude  or Culture

2020/10/29
25
2012 survey of safety in US academic laboratories (about 2400 researchers) 
86%  They believed their laboratories were safe places to work. 94%  Senior researchers felt that appropriate safety
Just paying lipservice to the concept of safety  rather than actually backing it up in practice
80%   Working in their laboratory alone at least once a week !!!! 54%  Sometimes didn’t wear a lab coat. 40%  Not to have received safety training on specific agents or hazards.  60%  Thought that safety in their chemical laboratories could be improved. 30% Aware of at least one ‘major’ injury occurring in their laboratory.
Safety first? 29 May 2014, by Jon Evans http://www.rsc.org/chemistryworld/2014/05/safetyfirst
49
Dana Ménard and John Trant Nature Chemistry  November 2019
2538%  unreported accident  27%  never conducted risk assessment  40%  wearing PPE at all times when working. 25%  had not been trained in the specific hazard
Articles in journals seldom mention safety  information 
11 hazardous compound were mentioned 107 times in journal articles but  l ti l id d ti i f ti Vi t ll id ti l i id tonly one article provided cautionary information. Virtually identical incidents 
occurred at the same institutions within 10–15 years, resulting in the  destruction or temporary closure of the buildings.
Teaching labs are not safe: 1966 1984, 81% of accidents occurred in teaching labs, 13% in research labs 
fand 2% in fabrication rooms. 
2020/10/29
26
Laboratories are potentially dangerous work environments for exploring unknowns.
….Since 2001, more than 120 university lab accidents have caused injuries, millions of dollars in 
damages, and one death, according to the federal Chemical Safety & Hazard Investigation Board (CSB)… (2011) ….There were nearly 10,000 accidents in research laboratories in 2005 injuring nearly 2 out of every 100 researchers, 
i j i 2% f h
Endless Accidents in Laboratory
• Explosion in a chemistry lab at the University of Minnesota (6/2014)  • University of Texas Gas Explosion/Projectile (6/2012) • Princeton Solvent Explosion (5/2012) • VA Medical Center San Francisco Neisseria meningitidis Infection (4/2012) • University of Florida Sodium Azide Explosion (1/2012) • University of Chicago Bacillus cereus Infection (8/2011) • Yale Lathe Accident (4/2011) Yale Lathe Accident (4/2011) • University of Missouri Hydrogen Explosion (6/2010) • Texas Tech Nickel Hydrazine Perchlorate Explosion (1/2010) • University of Chicago Yersina pestis Infection (9/2009) • UCLA tertButyllithium Fire (12/2008) • Ohio State Hexane Lab Fire (4/2005) • Dartmouth Dimethylmercury Exposure (8/1996)
Summarized by OSEH, Univ. of Michigan (http://www.oseh.umich.edu/research/labaccidents.shtml) 51
Why safety being overlooked?
Accident Pyramid Diagram by the US safety  researcher, Frank Bird, 2013MSHA
52
52
Disasters starting from ignorance & overlooking disciplines 

Sheharbano Sangji A 23 year old female RA employed in the lab for about 3 months
Th fi i it d th l d th t
Jyllian N. Kemsley,  Chemical and Engineering News. Volume  87 Issue 31 | pp. 2931, 3334, August 3, 2009
•The fire ignited the gloves and the sweater. •Caused second degree burns on her arms and third  degree burns on her hands, a total of about 40% of  her body.  •Died in the hospital few days later.
54
2020/10/29
28
Sheharbano Sangji
A 23 year old female RA employed in the lab for about 3 months Accompanion:Two post doctoral researchers in the lab  Training: The principal investigator had trained the employee  Time: Dec. 29, during the UCLA holiday shutdown between Christmas and New Years Protection: She was wearing nitrile gloves and synthetic sweater. 
lab coat ? safety glasses lab coat. ? safety glasses
Emergency:
Scaling up and generating three times of material (using 160 mL of tBuLi) Using a 60 mL syringe to pull up 50  mL of tBuLi each time. Speculation: Syringe plunger popped out because of pressure or was pulled out of the  syringe barrel, splashing the employee with tbuLi and pentane. The mixture caught fire,  upon contact with air.  An open flask of hexane in the hood and Sangji knocked it over. The fire became out  of control.
55
Emergency: (1)Six feet from the fume hood was an emergency shower, but she did not use the shower. (2) One of the postdocs used his lab coat to smother the flames.  (3) 911 was called.  (4)The EMTs put her in the safety shower for gross decon and transported her to the ER.  Consequences: Caused second and third degree burns, a total of about 40% of her body. Died in the hospital few days later.
• Shortcuts (generating three times of materials at once) • Overconfidence (carrying out experiments during the UCLA holiday shutdown)  • Poor, or Lack of Housekeeping (an open flask of hexane in the hood) 
Seven most common causes of workplace accidents
• Starting a Task Before Getting All Necessary Information (not using the  emergency shower immediately)
• Neglecting Safety Procedures (not wearing lab coat) • Mental Distractions • Lack of Preparation (Using a 60 mL syringe to pull up 50  mL of tBuLi )
When students begin a task without thinking through the process beforehand, or  h til t t ith t l i th tti th l f f ilhastily start without any planning, they are setting themselves up for failure.  Make sure you plan your work, then work your plan.
http://www.safetypartnersltd.com/7mostcommoncausesofworkplaceaccidents/#.ViuOdtIrK9I
56
2020/10/29
29
Understanding  the Causes
• The Weaknesses on Human Reliability • CommonCauses for accidents • SpecialCauses for accidents
57
Scenerio: An OSU grad. student was distilling a mixture of CH2Cl2 and crude material from 
an ozonolysis of allyl bromide, which he mistakenly thought was bromoacetaldehyde.  Unknown to the student, he was trying to distill a mixture of peroxides (that resulted from  the ozonolysis). An explosion occurred when the temperature reached 50 oC. The explosion 
An explosion in a synthetic organic lab misunderstanding the operation procedure
destroyed the heating mantle and the ceramic top of the stirrer/hotplate. The ceramic top  fragmented and sent chards into the face, chest, shoulders, and hands of the student. One  chard hit the left lens of his safety glasses with such force that it shattered but remained  within the frame.
John Herrington H l h d S f Offi C ll f M h d Ph i l S i Ohi S U i i
Br O3 Me2S O
× Wrong handling (Perhaps misunderstanding the operation procedure. Reduction of the  peroxides with Me2S is necessary according to the published procedure (Organic Preparations  and Procedures International: The New Journal for Organic Synthesis Volume 25, Issue 4, 1993)
• × Fumehood Sash open (violate safety guidelines)
•√ Safety glasses (save his eye)
Health and Safety Officer , College of Math and Physical Sciences, Ohio State University http://www.chemistry.ohiostate.edu/ehs
58
2020/10/29
30
University of Wisconsin April 2012
A researcher placed Pd/C into a  plastic waste container in the lab. It 
Improper Handling of Unwanted Chemicals
was fortunate that a member of the  custodial staff was near the lab when the fire started and was able to  put the fire out before potentially  spreading.
M t i l h R Ni k l Pd/C h d id d di d t i
www.ehs.wisc.edu/chem/HandlingUnwantedChemicals.pdf
Many materials such as Raney Nickel, Pd/C, hydrides, and sodium and potassium  used for chemical reactions still remain active after workup. Pd/C is regularly used  as a catalyst in hydrogenations and has  been responsible for numerous accidents in  academic labs nationwide. These catalysts require special handling and disposal  procedures after manipulations, and cannot be simply placed in the trash. 
59
Simple things can cause great harm
KMnO4/H2SO4/Organic compounds (fire)  Mixing organic waste with waste acids (explosion) Overheated organic solvents (explosion)
Extensively use corrosive acids  causing electrical short circuit and   fire accidents
Mixing KMnO4/H2SO4/toluene 
causes fire
60
2020/10/29
31
Ignoring safety regulations (slippers) Inappropriate electrical setups  (Near water sink)
Drinks in research area Poor Lab management  (blocking the emergency exit)
61
•Repair or replace old instruments, machines and  electrical applications
Commoncause for Lab Accidents
electrical applications
Management •Keep clean the lab: no food and garbage in the lab area •Establish standard operating procedures •Improve the lab and experimental area design •Improve working conditions, e.g. lighting, noise, dirt,  temperature, ventilation,  ambient temperature, and  humidity Wearing of the drying oven
Over 40 % of fire accidents caused by electrical incidents (Taiwan statistics)
62
2020/10/29
32
Special causes •Faulty Instrument or machine malfunction •Cabinet in a laboratory falling down •Power surges E th k
Specialcause always arrives as a  surprise 
Specialcause variation for Lab Accidents
•Earthquake •Fire accident •Unexpected water leak or water shut off •Unexpected outcome from chemical research
After earthquake
EHS, NTU
64
2020/10/29
33
Foundation of this working knowledge • Hazard recognition and evaluation  • Risk evaluation
l / f f k
The quality of safety management Laboratory accident prevention and Emergency Preparedness
• Elimination / minimization of identified risks • Attention to tasks being performed.
Reference: How Can I Prevent Laboratory Accidents? Kathryn G. Benedict, MS CSP, Pfizer Global Research  and Development, Ann Arbor, Michigan 48105
When chemical accidents cause harmful, or even catastrophic results, such as toxic  fumes, fires, and explosions.  Enough preparedness enable:
Good planning, training, and emergency preparedness
• fast response to a crisis • appropriate actions to a wide spectrum of emergencies • damage control • laboratory rescue
65
A must before handling chemicals
• Read the SDS carefully • Receive safety training • Discuss with your professor about the standard• Discuss with your professor about the standard  operating procedures • Make an emergency evacuation plan in advance  before experiment • Should know how to handle the hazardous waste  from the experiment • Make sure that you are not working aloneMake sure that you are not working alone • Put on appropriate personal protective equipment • Be aware of whether the chemicals are controlled  chemicals or not in Taiwan
2020/10/29
34
2020/10/29
35
•Preparationplanning for emergency drills and practices •Lab inspection  •Risk assessment 
When accident happens, there might be no time to think before making a decision. 
Preventive and corrective actions
• The scope of the project or experiment. • Substances, processes/techniques and    disposal of waste.
• Determine the potential hazards involved: • Evaluate the level of risk: • Determine the actions and controls to be
Lab inspection  Risk assessment 
taken • Continuous monitor and review
• Chemical substances and waste storage (chemical inventory and management)
• Biological safety • Radiation safety
This give a chance to reset the lab conditions regularly Do forget to allocate budget for maintenance and replacement
69
• Keep clear the exit • Do not handle selfigniting chemicals  or inflammable solvents nearby the exits. S l d h i l h ld b
The laboratory
• Solvents and chemicals should be  stored in cabinets, not in fumehoods. • MSDS, fire sand bucket, fire blanket,  extinguisher, evacuation plan and map,  firstaid kit, chemical absorbers,  updated emergency phone list should  be available and accessible. • Keep clear the location around  emergency showers eyewashes
>1.5 m
> 1 m
>1.5 m
Protective actions in Laboratory https://osha.europa.eu/en/publications/efacts/efact20
We may not be able to stop the accident for sure, we have to, at least, reduce the damage
Safety equipment and tools
• Safety goggles • Lab coats • Shoes  • Gloves • Masks • Shields • Fumehoods and Ventilation • Emergency showers and eyewashers
• Mandatory use of personal  protective equipment (PPE)
• Mandatory buddy system • MSDS  • Separate storage of incompatible chemicals and waste
• Appropriate dress guidelines • Guidelines for poison chemical  Emergency showers and eyewashers
• Fire extinguisher, sand, and blanket • FirstAid kit
The most basic investment
• Emergency personal contact  information 
73

74
Secondary container for spills
78
2020/10/29
40
PI, students, workers, visitors have to wear goggles in the lab. In particular, for the working area with any subject that has potential threats to your eyes,  goggles is necessary. • Working place having airborne abrasive materials from cutting, grinding, carving, 
wood and metal shop, and glass shop.
Safety Goggles
wood  and metal shop, and glass shop. • Working place with high temperature facilities like furnaces, cast molding, welding,  laser cutting, and other operations generating high temperature • High pressure system or projectile  • Working in chemical labs
• Safety glasses must have top and side shields • Safety goggles should have a soft, pliable flange that seals around the eyes tightly to  protect the eye from a variety of hazards and chemical splash. • Faceshield is required for handling low temperature liquid like liquid nitrogen or
79
1. Safety Glasses 2. Safety goggles 3. Face shield
Face shield is required for handling low temperature liquid like liquid nitrogen or  corrosive liquid..
• The first 10 to 15 seconds after exposure to a  hazardous substance, in particular, a corrosive substance,  are critical. Delaying treatment, even for a few seconds,  may cause serious injury 
E h d h t ti id
Emergency Shower and Eyewash
• Emergency showers and eyewash stations provide  onthespot decontamination. Workers can flush away  hazardous substances that can cause injury. • In case of emergency, flushing your eyes with eye  washer for at least 30 min. If possible, taking off your  contact lens and flushing your eyes thoroughly. At the  same time, call an ambulance to send the patient to  hospital.
80
2020/10/29
41
Diphoterine®) 20090615
198% 34%1 100ml 
2100%(Phenol)  67%1 100ml 
Shoes and Lab coat
Shoes: Generally speaking, closed toe and heal shoes are required for lab work. Shoe  material should be nonabsorbent, such as leather.  Canvas shoes, sandals or slippers, and shoes with ventilation should be avoided. Safety shoes incorporating steel toe caps are appropriate for machine shop
82
Safety shoes incorporating steel toe caps are appropriate for machine shop.
Clothing – long pants or skirts should be worn in the lab, not shorts. Lab coats should  be button front coats so that they can be taken off easily if in case of accidents.  Launder the lab coats frequently somewhere. Don’t use your home washing machine  in order to avoid contamination. Sweat shirts are inappropriate because they are difficult to be taken off in case of  contamination or catching fire.
2020/10/29
42
Long hair, tie and bulky clothing are dangerous in lab
• Long hair, tie and bulky clothing can accidentally fall into  flames or chemicals. • Long hair, tie and bulky clothing can be caught in the  machine's rotating drive g
• Long hair must be pulled back and properly restrained. • Tie and bulky clothing should be taken off.
83
A safety mask can prevent dirt, dust, fumes, vapor, gas, contamination, airborne droplets  (mist), and bacteria from entering the body. 
Common hazards: dust, vapor, gas, oxygendeficient atmospheres.
Safety Mask
• The tightness of the seal is the critical factor determining whether a mask will be  effective. Please test the mask and monitor the result of fit test and adjust in time, before  use.
84
2020/10/29
43
Professor Karen Wetterhahn died of dimethylmercury poisoning  Tests later revealed that dimethylmercury can in fact rapidly  permeate different kinds of latex gloves and enter the skin within  about 15 seconds
Safety Gloves
Picture from The Scientist Library
Permeation is the process by which a chemical moves into and  through a chemicalresistant glove film by adsorption on the  outside, diffusion through, and then desorption on the inside.  Gloves can only delay the chemical permeation. 
• Your latex gloves should be disposed after use. • When you take off the gloves, you should follow the guideline  below to avoid direct touching with you skin.
85
chemical resistant gloves)
Surgical and PE gloves Nitrilechemical and  solvent resistant
86
86
2020/10/29
44
Fumehood
The fume hood is the primary control  device for protecting researchers when  working with flammable and/or toxic  chemicals. The continuous airflow will  bring all contaminants out of the lab Youbring all contaminants out of the lab. You  should be trained to use it properly
• Ensure that the hood is on • Make sure that the sash function properly • Never allow your head to enter the plane of the hood opening • For vertical rising sashes, keep the sash below your face;  • For horizontal sliding sashes, keep the sash positioned in front  of you and work around the side of the sash. K ll t i l i id th h d t l t i i h f th• Keep all materials inside the hood at least six inches from the  sash opening. 
• When not working in the hood, or after finishing the setup for  the experiment, close the sash.
• Fume hood is a place of high risk. Don’t keep unused  chemicals inside the fume hood.
87
Coating Workshop
•Ventilation •Eyes protection •Head shields •Work coats •Safety mask
2020/10/29
45
Summary
89
Electrical Shock Hazards Noise pollution Low temperature hazards Suffocation hazards Radiation Hazards Mechanical Hazards Dust and fume hazards Human engineering problem
91
92
2020/10/29
47
How can we prevent from electrical hazards?
• Outlets, plates , covers and switches have to be in good condition.
All switches have to be protected  by a cover plate A student died ofby a cover plate. A student died of  electrical shocks when his body  touch the 220 V electrical wire. 
• Electrical cords have to be in good condition
Cords have two layers of insulation – a protective coating that wraps around each wire a larger coating that wraps around all the wrapped wires. 
X
93
How can we prevent from electrical hazards?
• Walking areas have to be free of cords that  could pose trip hazards
• Cords and connections have to be kept away
X • Cords and connections have to be kept away  from water source by at least 1 meter.
• Don’t overuse of extension cords.
X
94
2020/10/29
48
Extension electrical cords
• Extension cords can only be used temporarily, otherwise you need to have  an outlet installed. • Only certified extension cords are allowed to be used in laboratories. E i d h ld h i i b k f l d i I i• Extension cords should have circuit breakers for overload protection. It is a 
potential fire hazard if you are not using a cord equipped with electric  circuit breakers. • The sockets should have safety covers • Keep away from corrosive chemicals, inflammable solvents and chemicals.
Circuit Breaker
Lathe, Milling machine, or Grinder
Moving machine parts have the potential to cause severe workplace injuries, such as crushed fingers or hands, amputations, burns, or blindness.
• Safeguards and emergency stop button are essential for protecting workers from these preventable injuries
96

97
from accidental asphyxia by neck compression.  Her hair is thought to have been caught in the  machine's rotating drive and dragged her onto  it while using a fastspinning lathe in the  student machine shop.
She worked alone when the accident happened. 97
Mechanical Hazards
Woodworking circular saws
Typical table saw
Circular saw mounted on a table with  protective shield. Face shield is required  for the operator. Inexperienced students  should be supervised by instructor.
Crosscut Sled
In my middle school shop class,  someone was ripping a piece of  2x4. The kickback shot it about 35' 
Kickback Incidents
across the classroom area of the  shop (where all the desks were) and  left a huge dent in the chalkboard  right behind the teacher's desk.  Definitely an important issue! – FreeMan Mar 17 '15 at 20:23 https://woodworking stackexchanghttps://woodworking.stackexchang e.com/questions/21/howdoi preventdangerouskickbackona tablesaw#comment142_21
2020/10/29
51
The major hazard with kickbacks is the stock being hurled back at the operator Hazards due to kickbacks are most likely when there
https://www.osha.gov/SLTC/etools/woodworking/kickbacks.html
US Department of Labor Machine Hazards > Kickbacks
the operator. Hazards due to kickbacks are most likely when there is a lack of safeguards, such as spreaders, antikickback fingers, and gauge or rip fences.
Kickbacks occur when a saw seizes the stock and hurls it back at the operator. This can happen when the stock twists and binds against the side of the blades or is caught in the teeth. A blade that is not sharpened, or that is set at an
(incorrect height, can cause kickbacks. Poorquality lumber (in other words, frozen lumber or lumber with many knots or foreign objects such as nails) can also result in kickbacks. Kickbacks occur more often when cutting parallel to the wood grain (ripping) than when crosscutting.
Drilling machine
https://technologystudent.com/prddes1/healthandsaf1.html
2020/10/29
52
Cryogenic liquids: liquefied gases at very low  temperatures. Dryice is low temperature solid CO2. When  vaporized, the volume dramatically increase • Cryogenic liquids and the cold vapors and gases can 
Low temperature hazards
cause frostbite, similar to a thermal burn of skin.  • Brief exposures might not affect skin immediately but  can damage delicate tissues such as the eyes.  • Unprotected skin can stick to metal that is cooled by  cryogenic liquids. The skin can then tear when pulled away.  Even nonmetallic materials are dangerous to touch at low  temperatures.  • Prolonged breathing of extremely cold air may damage 
th l
Personal Protection Equipment :  faceshield, thermal insulated gloves, covered shoes.
! Don’t escort the filled nitrogen tank into an elevator. ! Cryogenic liquids and dryice can only be used in well 
ventilated rooms
Noise Hazards
Normally, sounds at normal levels don’t damage our hearing. But they can be harmful when they are too loud, even for a short time, or when they are both loud and longlasting. These sounds can damage
• Noise cancelling headphones with talk through function  allows you to talk undisturbed while wearing headphone
sensitive structures in the inner ear and cause noise induced hearing loss (NIHL)
For working area with average noise level higher than 85 db (level leading to permanent damage), all workers have to be protected by ear protector.
104
allows you to talk undisturbed while wearing headphone • Regular health check • Noise level monitor
2020/10/29
53
source
105
• Moderate and highpower lasers are potentially hazardous because they can burn  the retina of the eye, or even the skin. • Damage control according to ANSI Z136 in the US and IEC 60825 internationally. • Receive training and education before use.
High pressure gas cylinders, tanks, or vessels
Handling and Use
Gas cylinders must be secured by chains or sturdy at  all times to prevent tipping.
Check the pressure gauge regularly. If a leaking  cylinder is discovered, move it to a safe place.
Under no circumstances should any attempt be made  to repair a cylinder or valve.
Cylinders should be placed with the valve accessible at  all times. The main cylinder valve should be closed as  soon as it is no longer necessary that it be open.
Temperature of the storage place should not exceed  40°C.
106
2020/10/29
54
High pressure gas cylinders, tanks, or vessels
• Although different gases are stored in cylinder with different color, the colorcoding is  not a reliable means of identification. Check the label carefully before use. • Explosive, corrosive, and toxic gases should be stored separately in a well ventilated  cabinet or area. Sensor and warning alarm are required. O h ld t b t d ith fl bl l t d h i l• Oxygen should not be stored with flammable solvents and chemical
• Cylinders containing flammable gases such as hydrogen or acetylene must NOT be  stored nearby open flames, areas where electrical sparks are generated, or where other  sources of ignition may be present.
107


2020/10/29
55
•Empty and full cylinders should be stored in separate areas. •The valve cap shall be replaced, the cylinder clearly marked as "empty" •The use of purposebuilt trolleys or other suitable devices for gas cylinder transportation. •Securing the gas cylinder valve, disconnecting and removing associated distribution equipment •A requirement that only properly trained personnel are permitted to move cylinders
High pressure gas cylinders


• Make sure that the unused items are shut off
Tapwater
Hot plate
Natural Gas
Hood sash
• Wash your hands
2020/10/29
56
Summary
• Research lab may not be safe • Creating and understanding safety culture is important • Safety education has to be  broadbased, only small group of y , y g p professional people understanding safety issues is not enough  to secure safety
Safety Guidelines Don’t work alone Don’t scaleup Check all precautions Protect yourself and call for help
111
Thanks for your attention
Fume Hoods

113
 Position apparatus and material to the centre and rear of the fume cupboard.  Check that the fume cupboard is working correctly before use  Keep the sash of the cupboard as low as possible.  Remove all waste from the cupboard and decontaminate after completion of the  experiments  Exhaust fan should be kept running whenever hazardous chemicals are in the cupboard.   For use of perchloric acid, specifically designed for use with perchloric acid is required.
Drafts from windows and doors, or turbulence from ventilation fans can affect  the performance of the cupboard. 
Drafts and turbulence
2020/10/29
58
•Flammable liquids are not stored in general refrigerator. Sparks from thermostats  and light switches can ignite fumes leading to explosion.  •Signage indicating “No food or drink, No flammable material “ •Flammable liquids requiring refrigeration should be stored in refrigerators with 
k f i i
Refrigerator


• ChemSorb is a fine absorbent particulate suitable for use on chemical  spills. Light in weight, ChemSorb offers excellent absorption per density  mass. Non toxic, inert, safe to use. Can also be used on body fluid spills as  well.
• Organics use vermiculite as absorbent Vermiculite is a hydrated
Chemical Spills Clean Up
Organics  use vermiculite as absorbent. Vermiculite is a hydrated  magnesium aluminium silicate.
• Vermiculite, in its exfoliated (expanded) form, is lightweight,  noncombustible, compressible, highly absorbent, nonreactive and may  have high cation exchange capacity. Vermiculite is one of the safesty, most  unique minerals in the world. Vermiculite is readily available around the  world and is used in numerous applications
• Acids or alkalis,  first neutralise then absorb with paper towel, cloth or  mop.  A id N t li
116
• Acid Neutraliser • Ideal for use in any area where acid spills could occur, Ecospill Acid 
Neutralisers work to ensure the dangers of the acid are neutralised, so  that safe clean up and absorption can occur.  Suitable for all acid spills,  including battery acid, except for hydrofluoric acid.  Ecospill offers both  Colour Change Acid Neutralisers as well as standard acid neutralisers, such  as Soda Ash.  Environmentally friendly and easy to use
2020/10/29
59
Hazard Type Example
A t C i i t t i i h i t i t i
Hazards in Research Activities
Condition High pressure, low pressure, electrical, uneven surfaces, pinch points,  suspended weight, hot surfaces, extreme cold, steam, noise, clutter,  magnetic fields, simple asphyxiant, oxygendeficient spaces, lt i l t di ti l li htultraviolent radiation, or laser light
Activity Creation of secondary products, lifting, chemical mixing, longterm use of dry boxes, repetitive pipetting, scale up, handling waste, transportation of hazardous materials, handling glassware and other sharp objects, heating chemicals, recrystallizations, extractions, or centrifuging
117
Flammable or combustible substances catch fire or burn in air. The process of burning  requires: • a combustible substance • a supporter of combustion
Flammable or combustible substances
• a supporter of combustion
• The vapors from a flammable liquid burns. • Flash point of a liquid: Temp at which the liquid releases vapor in a  sufficient amount to form an ignitable mixture with air near its surface. • Liquids with flash points <100F are generally termed flammable liquids • Liquids with flash points of 100–200F are called combustible liquids. • Autoignition temperature is the temperature required to cause selfsustained combustion, independent of the source of heat., p • Vapor (with density >air) concentrates in lower areas can spread over a  considerable distance, causing flash back to the source of the vapors
118
2020/10/29
60
“Pyrophoric” if a small quantity of the material will ignite within 5 minutes after  coming into contact with atmospheric oxygen. Spilling of pyrophoric material may  cause a flash fire.
Pyrophoric substances
119
2020/10/29
61
I have had Raney Ni go up on me before It's an exciting time when you have a fire in a
Experience about Raney Nickel
Raney Ni is a common catalysis in green chemistry application, but please listen to the  following story….
…I have had Raney Ni go up on me before.  It's an exciting time when you have a fire in a  Buchner funnel and all you are holding is a bottle of ethanol.
Weighing it out is easy because you buy it as a slurry in water.
The key is that when you filter the solids at the end of the reaction, never let the filter  cake go dry.  As long as there is a film of water/ethanol covering the metal surface it  should be fine.  ….
http://www.chemicalforums.com/index.php?topic=16289.0 on Raney Ni and not burning  alive
121
• Category 1 – gases emitted ignite spontaneously or the rate of flammable gas evolution is  ≥10 liters/kg of substance/minute  • Category 2 – rate of flammable gas evolution is ≥20 liters/kg of substance/hour  • Category 3 – rate of flammable gas evolution is ≥1 liter/kg of substance/hour 
Substances and mixtures emit flammable gases  when in contact with water
g y g / g /
• Alkali metals (e.g., lithium, sodium, etc.)  • Metal hydrides (e.g., sodium hydride, lithium hydride, etc.)  • Complex metal hydrides (e.g., lithium aluminum hydride, sodium aluminum hydride,  etc.)  • Calcium carbide 
122
2020/10/29
62
For example, the surface of a hot plate can ignite diethyl ether, which has  an autoignition temperature (AIT) of 160C (320F).
The incident in Stanford 2013
Substances and mixtures emit flammable gases  when in contact with water
The incident in Stanford 2013 http://web.stanford.edu/dept/EHS/prod/documents/132351.pdf
• Reduction using LAH (5 g) in THF (100 mL)( FP 14 oC, AIT 321C) • The remaining LAH (95 g) was placed next to the reaction apparatus • Adjacent was an unrelated experiment involving pentane • Minutes after start of the reaction, the reaction flask overpressurized causing the  flask septum to pop off, initiating a fire in the hood.  • Initially used a CO2 fire extinguisher spread the fire igniting the adjacent setup 2
containing pentane.  • Next used MetLX®dry powder fire extinguishers to put out the hydride portion of  the fire (FP 49 oC).  • Finally, a CO2 extinguisher was used to extinguish the remaining other fuel sources..  • Several researchers reported smoke inhalation.
123
Explosives
124
2020/10/29
63
Chemical absorbers and spills
• ChemSorb is a fine absorbent particulate suitable for use on chemical spills. Light  in weight, ChemSorb offers excellent absorption per density mass. Non toxic, inert,  safe to use. Can also be used on body fluid spills as well.
• Organics  use vermiculite as absorbent. Vermiculite is a hydrated magnesium  aluminium silicatealuminium silicate.
• Vermiculite, in its exfoliated (expanded) form, is lightweight, noncombustible,  compressible, highly absorbent, nonreactive and may have high cation exchange  capacity. Vermiculite is one of the safesty, most unique minerals in the world.  Vermiculite is readily available around the world and is used in  numerous applications
• Acids or alkalis  first neutralise then absorb with paper towel, cloth or mop.  • Acid Neutraliser • Ideal for use in any area where acid spills could occur, Ecospill Acid Neutralisers
work to ensure the dangers of the acid are neutralised, so that safe clean up and 
125
g p absorption can occur.  Suitable for all acid spills, including battery acid, except for  hydrofluoric acid.  Ecospill offers both Colour Change Acid Neutralisers as well as  standard acid neutralisers, such as Soda Ash.  Environmentally friendly and easy to  use
The incident occurred on August 14, 1996. Protective gloves in  use at the time of the incident provided insufficient 
Cases of Insufficient protection
protection, and exposure to only a few drops of Me2Hg  absorbed through the gloves proved to be fatal after less than  a year for Prof. Karen Witterhan. Later tests showed that M