În cercetarea experimentală modernă, multe reacții chimice, proceduri de preparare a materialelor și procesare a probelor au cerințe extrem de stricte pentru mediu, cum ar fi lipsa apei, oxigenului, prafului sau atmosfere specifice de gaze inerte.eltorpedou, ca unUn dispozitiv experimental care poate izola eficient interferențele externe ale mediului, a devenit un instrument de bază indispensabil în domenii precum chimia, știința materialelor, electronica și biomedicina.torpedou oferă cercetătorilor un spațiu de operare închis și controlabil, asigurând că experimentele sunt efectuate cu precizie în condițiile de mediu prestabilite, extinzând semnificativ limitele cercetării experimentale.
Structura de bază a torpedoului
Funcția principalăScopul torpedo-ului este de a crea și menține un mediu intern specific. Designul său structural este centrat în jurul acestui obiectiv și constă în principal din următoarele componente cheie:
Cutia este zona principală de lucru a torpedoului, de obiceiFabricate din oțel inoxidabil și cu rezistență ridicată, rezistență la coroziune și etanșeitate excelentă. Dimensiunea cutiei este determinată în funcție de cerințele experimentale. Cutiile mici cu mănuși pot fi utilizate pentru manipularea probelor mici, în timp ce cutiile mari pot găzdui configurații experimentale complexe. Ferestre transparente de observare sunt încorporate pe pereții cutiei, de obicei din policarbonat sau sticlă securizată, pentru a permite operatorilor să observe clar operațiunile interne, rezistând în același timp la posibilele schimbări de presiune din interiorul cutiei.
Camera de transfer este pasajul cheie care leagă cutia de lumea exterioară, utilizat pentru transferul de probe, reactivi sau echipamente experimentale fără a perturba mediul intern al cutiei. Camera de transfer este de obicei cilindrică sau pătrată, cu uși etanșe la ambele capete care se conectează la interiorul cutiei și la exterior. Atunci când transferați obiecte, așezați mai întâi obiectele în camera de transfer și închideți ușa exterioară. Apoi, prin vidare, umplere cu gaze inerte etc., mediile interne și externe ale camerei sunt echilibrate, iar ușa interioară este deschisă pentru a muta obiectele în cutie și invers. Unele camere de transfer avansate au, de asemenea, funcții de încălzire și răcire pentru a satisface nevoile speciale de transfer al probelor.
Mănușile de operare reprezintă o punte între operator și mediul intern al torpedoului. De obicei, sunt fabricate din materiale rezistente la coroziune chimică și cu o bună flexibilitate, cum ar fi cauciucul nitrilic, cauciucul cloropren sau cauciucul fluorurat. Mănușile sunt conectate etanș la torpedo prin interfețe speciale cu flanșă, permițând mâinilor operatorului să intre flexibil în torpedo pentru diverse operațiuni, evitând în același timp scurgerile de gaze din torpedo și pătrunderea gazelor externe. Mărimea și grosimea mănușilor pot fi selectate în funcție de cerințele operaționale. Unele mănuși au, de asemenea, proprietăți anti-uzură, rezistență la temperaturi ridicate și rezistență la temperaturi scăzute.
Principiul de funcționare al torpedoului
Principiul de funcționare fundamental al glove box-ului este de a crea și menține un mediu gazos specific într-un spațiu etanș prin controlul și purificarea gazelor. În același timp, permite transferul și operarea în siguranță a probelor.
În primul rând, mediul inițial al cutiei de compresie trebuie stabilit prin înlocuirea acesteia cu gaze inerte (cum ar fi azot, argon). Când echipamentul este pornit, cutia și camera de tranziție sunt evacuate până la un anumit nivel de vid pentru a elimina aerul intern (care conține oxigen, umiditate etc.), iar apoi se introduce gaz inert până la presiunea setată. Acest proces de vidare - umplere cu gaz poate necesita repetare de mai multe ori pentru a se asigura că aerul din interiorul cutiei este complet înlocuit, reducând concentrațiile de oxigen și umiditate la nivelul necesar (de obicei sub 1 ppm).
În timpul experimentului, sistemul de purificare a gazului funcționează continuu. Gazul din interiorul cutiei curge prin coloana de purificare acționată de ventilatorul de circulație. Când gazul trece prin sita moleculară, umiditatea este adsorbită; când trece prin deoxigenator, oxigenul reacționează chimic cu deoxigenator (cum ar fi deoxigenatori pe bază de cupru care reacționează cu oxigenul pentru a forma oxid de cupru) și este îndepărtat; dacă există substanțe organice volatile, cărbunele activ le va adsorbi. Gazul purificat se întoarce în cutie pentru a forma o buclă închisă, menținând concentrația de impurități, cum ar fi umiditatea și oxigenul, la niveluri extrem de scăzute pe o perioadă lungă de timp.
Principiul de funcționare al camerei de tranziție se bazează pe echilibrul presiunii și înlocuirea gazului. Când este necesar să se transfere proba în cutie, se deschide ușa exterioară a camerei de tranziție, se introduce proba în interior și se închide ușa exterioară. Apoi, camera de tranziție este evacuată pentru a elimina aerul din interior și se introduce gaz inert pentru a atinge un echilibru de presiune cu cutia. În final, se deschide ușa interioară, iar proba este mutată în cutie. În cazul opus, la scoaterea probei, aceasta este plasată în camera de tranziție, se închide ușa interioară, se evacuează camera de tranziție, apoi se introduce aer (sau alte gaze, după cum este necesar) și se deschide ușa exterioară pentru a scoate proba. Acest proces asigură că mediul de gaz inert din interiorul cutiei nu este perturbat de aerul exterior în timpul transferului probei.
Clasificarea cutiilor cu mănuși
Pe baza diferitelor criterii de clasificare, cutiile cu mănuși pot fi împărțite în diverse tipuri, fiecare cu propriul design unic și scenarii aplicabile.
În funcție de mediul gazos intern, cutiile cu mănuși pot fi clasificate în cutii cu mănuși pentru gaze inerte și cutii cu mănuși anaerobe. Cutiile cu mănuși pentru gaze inerte sunt utilizate în principal pentru a menține un mediu cu gaze inerte și sunt potrivite pentru experimente sensibile la oxigen și umiditate, cum ar fi sinteza compușilor metalo-organici și prepararea materialelor pentru baterii cu litiu. Gazele inerte utilizate în mod obișnuit sunt argonul sau azotul. Cutiile cu mănuși anaerobe sunt special concepute pentru a crea un mediu anaerob și, de obicei, controlează concentrația de dioxid de carbon pentru a îndeplini cerințele experimentale ale cultivării microbiene anaerobe și degradării materialelor biologice. Gazul intern din cutiile cu mănuși anaerobe este în mare parte un amestec de azot, hidrogen și dioxid de carbon (hidrogenul este utilizat pentru a elimina oxigenul rezidual).
Conform formei structurale, cutiile cu mănuși pot fi împărțite în cutii cu mănuși cu o singură cameră, cutii cu mănuși cu două camere și cutii cu mănuși cu mai multe camere. Cutiile cu mănuși cu o singură cameră au o structură simplă, constând dintr-o singură cutie principală și o cutie de tranziție, și sunt potrivite pentru experimente la scară mică sau pentru manipularea probelor. Cutiile cu mănuși cu două camere conțin o cutie principală și două cutii de tranziție, care pot fi utilizate pentru introducerea și respectiv scoaterea probelor, îmbunătățind eficiența operațională și evitând contaminarea încrucișată și sunt potrivite pentru operațiuni experimentale la scară medie. Cutiile cu mănuși cu mai multe camere sunt compuse din mai multe cutii principale și cutii de tranziție, iar compartimentele pot fi interconectate sau controlate independent, potrivite pentru experimente complexe în mai multe etape sau linii de producție integrate, cum ar fi procesul de preparare continuă a materialelor semiconductoare.
Aplicații ale cutiilor cu mănuși
Cutiile cu mănuși, datorită capacității lor de a controla cu precizie mediul intern, joacă un rol crucial în diverse domenii de cercetare științifică și industriale.
În domeniul sintezei chimice, mulți compuși sensibili necesită un mediu strict aseptic și fără oxigen. Cutiile cu mănuși devin platforma ideală de operare. De exemplu, compușii metalici organici (cum ar fi reactivii Grignard, reactivii organici de litiu) sunt extrem de sensibili la apă și oxigen. Aceștia se descompun rapid în aer, dar într-o cutie cu mănuși, cercetătorii pot efectua în siguranță operațiuni de cântărire, dizolvare și reacție, crescând astfel randamentul reacției și puritatea produsului. Mai mult, în chimia de coordonare și cercetarea reacțiilor catalitice, cutiile cu mănuși pot evita interferența gazelor de impuritate asupra sistemului de reacție, asigurând acuratețea și reproductibilitatea rezultatelor experimentale.
Utilizarea și întreținerea corectă a cutiilor cu mănuși
Utilizarea și întreținerea corectă a cutiilor de mănuși sunt cruciale pentru asigurarea performanței lor stabile și prelungirea duratei lor de viață.
Înainte de utilizare, este necesară o inspecție completă. Mai întâi, verificați etanșarea mănușilor pentru a vedea dacă există deteriorări, crăpături sau slăbiciuni. Acest lucru poate fi verificat prin umflarea mănușilor și observarea dacă există scurgeri. În al doilea rând, verificați conexiunea conductelor de gaz și funcționarea supapelor. Apoi, confirmați dacă materialele de purificare ale sistemului de purificare a gazelor sunt eficiente (de exemplu, dacă sita moleculară și-a pierdut activitatea sau dacă dezoxidatorul s-a defectat). Dacă este necesar, înlocuiți-le. În cele din urmă, verificați afișajul diferiților parametri ai sistemului de control pentru a vă asigura că detectoarele de oxigen și umiditate sunt calibrate corect.
În timpul funcționării, evitați mișcările energice pentru a preveni deteriorarea mănușilor din cauza întinderii excesive. La transferul probelor, urmați cu strictețe procedurile de operare ale camerei de transfer pentru a asigura o vidare și o umflare suficiente și pentru a evita deteriorarea mediului intern al cutiei. La efectuarea încălzirii sau generarea de gaze volatile în interiorul cutiei, deschideți supapa de evacuare pentru a elibera presiunea în mod corespunzător și a preveni presiunea excesivă din interiorul cutiei. Operatorii trebuie să poarte echipament de protecție adecvat, cum ar fi halate de laborator și ochelari de protecție, pentru a evita contactul direct cu substanțele potențial nocive din interiorul cutiei.
