صندوق القفازات المفرغة في المختبر: الدليل النهائي للتعامل مع المساحيق والمواد الحساسة للهواء

مقدمة

عند العمل مع أنودات الليثيوم، المحفزات الحرارية، الأدوية الحساسة للرطوبة، أو أي مادة تتحلل عند التعرض للهواء، تصبح بيئة المختبر نفسها العدو.الأوكسجين وبخار الماء موجود في حوالي 21٪ وحتى 50٪ الرطوبة النسبية في الهواء المحيط يمكن أن تغير على الفور التكوين الكيميائي، تشكيل الجسيمات، وخصائص أداء المواد الحساسة. تتراوح العواقب من فشل التجارب إلى مخاطر السلامة.

صندوق قفازات الفراغ في المختبر يوفر الحل النهائي من خلال خلق جو مغلق ويمكن التحكم به داخل غرفة شفافة أو من الفولاذ المقاوم للصدأالعمليةيزن ويقوم بخلط ويعمل على المواد الحساسة للهواء دون تعريضها أبدا للهواء الطلق. يد المشغل تصل إلى الغرفة من خلال قفازات مطاطية مغلقة،الحفاظ على حاجز مغلق خلال كل التلاعب.

هذا الدليل الشامل يغطي كل شيء الباحث، مهندس الشراء،أو مدير المختبر بحاجة إلى معرفة عن صناديق القفازات الفراغية من العلم الأساسي للغلاف الجوي الخامل إلى معايير اختيار عملية، الإجراءات التشغيلية، وأفضل الممارسات في الصيانة. سواء كنت تقوم بمعالجة مواد أقطاب البطارية، وتوليف المركبات المعدنية العضوية المتفاعلة في الهواء، أو إعداد رقائق أشباه الموصلات.,هذه المقالة ستساعدك على فهم كيف يمكن لصندوق القفازات المهيئ بشكل صحيح أن يغير موثوقية وأمان عملك.

ما هو صندوق قفازات المختبر؟

صندوق قفازات الفراغ في المختبر هو حجرة مغلقة مصممة لتوفير بيئة خفيفة الرطوبة منخفضة الأكسجين للتعامل مع المواد التي تتفاعل مع الهواء أو الرطوبة.يتم بناء الغرفة من الفولاذ المقاوم للصدأ أو الأكريليك الشفاف ومجهزة بمنفذ قفاز واحد أو أكثر مغلق على اللوحة الأماميةيضع المشغلون أيديهم في قفازات مطاطية سميكة يتم ضغطها على جسم الغرفة، مما يخلق ختمًا خالٍ من الهواء حول كل معصم.

يعمل صندوق القفازات الفراغية القياسي عن طريق إخلاء الغرفة أولاً لإزالة الهواء المحيطي ، وهي عملية تسمى التطهير ، ومن ثم إعادة تعبئة بغاز خامل مثل الأرجون أو النيتروجين.من خلال دورات تكرارية من التنظيف والملء، مستويات الأكسجين والرطوبة داخل الغرفة تنخفض إلى أجزاء في المليون$ببم$التركيزات في صناديق القفازات النمطية للتنقية ، يتم إعادة تدوير الغاز الخامل باستمرار من خلال نظام تنقية يزيل آثار O2 و H2O ،الحفاظ على مستويات ضئيلة جداً من الشوائب إلى أجل غير مسمى.

الفئتين الأساسيتين هي:

صندوق قفازات الفراغ$GبVSeر\mathrm{أنا}es$:تعتمد هذه الوحدات على ضخ الفراغ لإزالة الهواء وتحقيق نطاق ضغط العمل من 0 إلى ما يقرب من -0.1 MPa$neأرvأجuuم$وهي مناسبة للعمل في الغلاف الجوي الخامل العام حيث تكون مستويات الرطوبة والأكسجين في نطاق 10 إلى 100 جزء في المئة مقبولة.وتلاعب معتدل في العينات الحساسة للهواء.

صندوق قفازات التطهير$Gب\mathrm{(ب)}Seر\mathrm{أنا}es$:تتضمن هذه الوحدات نظام تطهير وتدوير غازات مدمج. يتم سحب الغاز الخامل بشكل مستمر من الغرفة، تمر عبر أعمدة جيتروعاد إلى الغرفةهذا التصميم يحقق ويحافظ على تركيزات الرطوبة والأكسجين أقل من 1 جزء في المئةوتصنيع أشباه الموصلات.

لماذا يتحكم الغلاف الجوي في عمل المختبرات؟

يحتوي هواء المختبر المحيطي على حوالي 21٪ من الأكسجين بحجم وتركيزات بخار الماء التي تتقلب مع الرطوبة النسبية عادة ما تتراوح بين 30٪ و 70٪ في المرافق التي تسيطر عليها المناخفي معظم العمليات المختبرية الروتينية، لا تشكل هذه الظروف مشكلة. ومع ذلك، بالنسبة لفئة كبيرة من المواد والعمليات، فإن معظم المواد والعمليات التي يتم استخدامها في المختبرات المختبرية لا تسبب أي مشاكل.حتى التعرض لفترة قصيرة لأكسجين الجو أو الرطوبة يؤدي إلى تدهور سريع وغالباً ما يكون غير قابل للإصلاح.

حساسية الهواء في المواد

تتفاعل العديد من فئات المواد مع الأكسجين الجوي من خلال تفاعلات الأكسدة التي تغير حالتها الكيميائية وتكوين السطح والخصائص الوظيفية.تشكل على الفور طبقة من أكسيد الليثيوم المتحول عند التعرض للهواء ، وهي فيلم سطحي يعقد الاختبار الكهروكيماوي وتصنيع الأندوديمكن للهيدريدات المعدنية، وبعض المحفزات، والفاعلات المعدنية العضوية أن تشتعل أو تتحلل تلقائيًا عند تعرضها للأكسجين أو الرطوبة.المواد الوسيطة الصيدلانية التي تحتوي على مجموعات وظيفية قابلة للهيدروليز يمكن أن تفقد فعاليتها أو تولد منتجات تدهور ضارة عند التعرض للرطوبة.

النتيجة العملية هي أن البحوث التي أجريت على المواد الحساسة للهواء في ظل ظروف الغلاف الجوي المفتوح غالبا ما تنتج نتائج غير متسقة وغير قابلة للتكرار.تحفيز اختبار في المختبر حيث نقطة الندى المحيطة تختلف من يوم لآخر سوف تسفر عن بيانات نشاط متغيرةسوف تظهر طبقات كهرباء البطارية التي تم تحضيرها في بيئة رطبة صلابة مختلفة ، مسامية ، وأداء الكهروكيماوي من تلك التي تم تحضيرها في ظروف جافة خفيفة.

الحالة الاقتصادية والعلمية لاستخدام صناديق القفازات

التكرارية هي حجر الزاوية للبحث العلمي عندما يتم القضاء على المتغيرات الجوية كمصدر للتغير التجريبييمكن للباحثين أن يعزووا التغيرات في خصائص المواد بثقة إلى المعلمات المتعمدة التي يدرسونها، درجة حرارة المعالجة، وتوزيع حجم الجسيمات، أو نسبة الحمل.يقلل من خطر الحرائق والتعرض للسموم، ويمكّن فئات جديدة تماماً من البحوث التي ستكون مستحيلة خلاف ذلك.

المواصفات الرئيسية ومعناها

فهم مواصفات صندوق القفازات أمر ضروري لمطابقة وحدة لتطبيقك. تظهر المعلمات التالية على كل ورقة بيانات الشركة المصنعة،وكل منها لها آثار مباشرة على الأداء في العالم الحقيقي.

أبعاد الغرفة

الأبعاد الخارجية والداخلية للغرفة تحدد المعدات والعينات التي يمكن استيعابها. توفر الغرف الكبيرة مساحة عمل أكبر ويمكن استيعاب معدات أكبر ،ولكن يتطلب المزيد من الوقت للتطهير والمزيد من الغازات الخاملة لملءحجم العمل هو المقياس الحرج وليس البصمة الخارجية.

بالنسبة لصندوق القفازات الفراغية من سلسلة GBV الفولاذ المقاوم للصدأ ، توفر النماذج القياسية أحجام العمل الداخلية التالية:

• الـ GBV-1:الغرفة الداخلية 600 × 500 × 500 مم مناسبة لمحطات العمل الفردية ومعالجة العينات الصغيرة
• (GBV-2):الغرفة الداخلية 800 × 650 × 650 مم ‬ تستوعب حاويات عينة متعددة وأجهزة صغيرة في وقت واحد
• (GBV-3)الغرفة الداخلية 1200 × 700 × 950 مم مصممة لدمج المعدات الكبيرة ومعالجة الدفعات

ضغط العمل

نطاق ضغط العمل عادة ما يكون من 0 إلى حوالي -0.1 MPa لصناديق القفازات الفراغية يحدد درجة الإخلاء الممكنة.$neأر-0.1م\mathrm{(ب)}أoر-1أtمgأuge$يعني أن جميع غازات الغلاف الجوي قد تم إزالتها من الغرفة. يتم استخدام دورات تطهير فراغ متعددة للحد التدريجي من تركيزات الأكسجين والرطوبة.مستويات فراغ أعلى خلال دورة التطهير تترجم إلى تبادل أجواء أسرع وأكثر اكتمالا.

قطر منفذ القفاز

يحدد قطر منفذ القفاز حجم الفتحة التي يد المشغل من خلالها تدخل الغرفة. تتراوح الفتحات القياسية من 150 مم إلى 196 مم تقريبًا في القطر.الموانئ الكبيرة تستوعب قفازات سميكة وأيدي مقنعة بشكل أكثر راحة ولكنها تمثل نقاط تسرب محتملة أكبر إذا تم إغلاقها بشكل غير صحيحسمك القفاز المطاطي و المادة$جoممon\mathrm{أنا}يneoبرe$