Corretto funzionamento delle apparecchiature a base di vuoto

Le pompe per vuoto sono impiegate in un'ampia gamma di procedure di laboratorio. Esempi comuni includono la filtrazione, l'essiccazione, il degasaggio, il rivestimento evaporativo e la spettrometria di massa.

L'attrezzatura della pompa deve essere mantenuta e utilizzata in modo sicuro per evitare guasti alle apparecchiature, esplosioni e rilascio di sostanze chimiche. Questo video introdurrà diversi modelli di pompe comuni, discuterà le precauzioni comuni da osservare durante l'installazione di apparecchiature per vuoto e dimostrerà la sicurezza operativa.

Iniziamo esplorando vari modelli di pompe.

Nelle pompe rotanti a palette l'aria e gli altri gas vengono aspirati attraverso un ingresso da un rotore. I gas vengono forzati attraverso uno scarico a tenuta d'olio, che impedisce il riflusso, verso l'uscita in uscita dal sistema. Le pompe rotative a palette possono generare vuoti da dieci a tre Torr negativi. Queste pompe sono autolubrificanti, ma richiedono il cambio dell'olio e sono vulnerabili alla corrosione da vapore acqueo.

Nelle pompe a spirale l'aria passa attraverso un ingresso tra due spirali eccentriche, una fissa, l'altra orbitante. Il movimento comprime l'aria e la spinge verso l'uscita. Si possono ottenere vuoti di dieci a due Torr negativi. Le pompe a spirale sono meccanismi "a secco": non richiedono olio o acqua, ma le coclee devono essere sostituite periodicamente man mano che si usurano. Le pompe scroll e le pompe rotative a palette sono adatte per la distillazione, la filtrazione e il degasaggio.

Un aspiratore d'acqua è un altro tipo di pompa che si trova spesso nei laboratori. In questo tipo di pompa l'acqua entra attraverso un ingresso in un ugello ad alta velocità ed esce come un getto di fluido a bassa pressione. I gas vengono aspirati attraverso una porta laterale e forzati verso l'uscita. Gli aspiratori d'acqua producono vuoti di soli 10 Torr. Sebbene si colleghino facilmente ai normali rubinetti del lavandino, richiedono grandi quantità di acqua. Gli aspiratori d'acqua sono spesso utilizzati per l'essiccazione e l'estrazione.

Infine, le pompe turbomolecolari producono un vuoto ultraelevato. L'aria viene forzata all'interno attraverso pale alternate di statore e turbina che guidano le molecole di gas attraverso l'uscita collegata a una pompa di sgrossatura. Le pompe turbomolecolari possono produrre vuoti da dieci a dieci Torr negativi, ma richiedono un'altra pompa per abbassare la pressione a 1 Torr. Le pompe turbomolecolari sono utilizzate per la microscopia elettronica, la crescita dei cristalli e il rivestimento evaporativo.

Ora che hai familiarità con i design, esaminiamo le misure di protezione personale e sicurezza che dovrebbero essere osservate prima di utilizzare queste pompe per vuoto.

Se possibile, azionare tutte le apparecchiature di aspirazione all'interno di una cappa aspirante con l'anta abbassata. Indossare occhiali di sicurezza e una visiera. Questi forniscono protezione contro sostanze chimiche e detriti nel caso in cui la vetreria imploda sotto il vuoto.

Utilizzare vetreria e attrezzature classificate per l'uso con il livello di vuoto previsto. Controllare che la vetreria e i tubi non presentino crepe o altri difetti. Apparecchiature difettose o inadeguate possono facilmente implodere sotto vuoto. Avvolgere la vetreria di dimensioni superiori a 250 ml in nastro adesivo, rete o plastica, come ulteriore precauzione contro i detriti volanti.

Se è noto che la procedura genera vapori corrosivi, selezionare una pompa in grado di resistere a tali vapori. Assicurarsi che la pompa sia pulita e priva di corrosione. Per le pompe dell'olio, controllare il livello dell'olio e cambiare l'olio periodicamente.

Assicurarsi che la pompa sia in piano e bilanciata. Collegare l'uscita della pompa allo scarico della cappa. Posizionare saldamente i tubi all'interno della cappa per evitare il rilascio di sostanze chimiche. Assicurarsi che tutti i tubi siano liberi e che non vi siano perdite, soprattutto vicino alle flange.

Ora che la pompa per vuoto è configurata, esaminiamo le considerazioni sulla sicurezza durante e dopo il funzionamento della pompa.

Collegare l'ingresso della pompa alla vetreria tramite un sifone freddo. Una trappola fredda è un contenitore di vetro che protegge la pompa congelando le sostanze organiche volatili evacuate dall'apparato.

Durante la procedura, la trappola fredda viene immersa in ghiaccio secco o in un Dewar di azoto liquido. Utilizzare dispositivi di protezione criogenica quando si maneggiano questi refrigeranti.

Un potenziale pericolo è la condensazione dell'ossigeno nella trappola fredda per produrre azoto liquido altamente esplosivo. Per evitarne la formazione, avviare la pompa del vuoto ed evacuare l'apparecchio prima di immergere la trappola fredda nell'azoto liquido. Non lasciare mai che la trappola fredda entri in contatto con l'azoto liquido se non è sotto vuoto e non aprire mai la linea del vuoto per l'aria con la trappola fredda in posizione.

Controllare regolarmente la presenza di solventi condensati e ossigeno liquido nella trappola fredda. Se necessario, svuotare la trappola fredda per evitare che i solventi entrino nel tubo e nella pompa del vuoto. Se è visibile ossigeno liquido, un fluido azzurro, terminare la procedura e chiamare l'assistenza, ma non fermare il vuoto o rimuovere l'azoto liquido.

Una volta completata la procedura, estrarre il sifone freddo dal liquido di raffreddamento e quindi spegnere la pompa. Spurgare lentamente le linee del vuoto prima di scollegare la trappola fredda e la pompa, per evitare una pressurizzazione improvvisa.

Hai appena visto l'introduzione di JoVE alla sicurezza di laboratorio per le apparecchiature basate sul vuoto. Ora dovresti avere familiarità con i diversi tipi di pompe per vuoto, i loro potenziali pericoli e le precauzioni da osservare per garantire un funzionamento sicuro. Come sempre, grazie per la visione!