로버트 M 리우, 아제이 사테, 지펑 첸, 펜실베이니아 주립대학교, 유니버시티 파크, 펜실베이니아
글러브박스는 불활성 분위기를 유지하도록 설계된 격리된 인클로저입니다. 화학 물질 이나 장치의 조작은 여전히 불활성 분위기를 유지하면서 작동을 허용 장갑의 사용을 통해 이루어집니다. 수동 누출을 보정하기 위해 양압을 활용합니다. 상자와 외부 대기1사이의 에어록 역할을 하는 대기실을 사용하여 개체를 상자 안팎으로 전송할 수 있습니다. 글로브박스에는 상자 크기에 따라 여러 쌍의 장갑이 있을 수 있습니다.
장갑 상자는 송풍기, 배관 및 정화기를 사용하여 H2O 및 O2 레벨을 1 ppm보다 낮은 유지 보수하는 폐쇄 순환 루프를 포함하여 작동합니다. 대기는 수분과 산소를 제거하기 위해 촉매 침대를 통해 공기 순환에 의해 정제된다. 촉매는 H2O를 제거하기 위하여 O2 및 분자 체를 제거하는 구리 기지를 둔 입자를 포함합니다. 3-6개월 사용 후, 촉매는 장갑상자에서 촉매를 분리하고N2에서 5% H2 이하로 노출하고 금속 구리로 형성된 구리 산화물을 줄이기 위해 가열하여 재생되어야 합니다. 할로겐화합물과 강하게 조정하는 종(thiols)과 같은 특정 휘발성 화학 물질은 촉매를 독살하는 경향이 높기 때문에 장갑상자에서 제외되어야 합니다. 대신, 화학 물질의 이러한 유형을 포함 하는 실험 은 Schlenk 라인에서 수행 되어야 합니다.
초기 교육 및 적절한 작동은 장갑박스의 안전한 사용에 중요합니다. 모든 화학 물질은 장갑상자에 들어가기 전에 탈기 및 건조되어야 합니다. 유리 용기 나 플라스크는 압력 차이로 인한 폭발을 피하기 위해 대기실에 배치하기 전에 대피해야합니다. 장갑상자로 작업할 때 는 장갑에 손상을 입히지 않도록 샤프를 주의 깊게 처리하고 피해야 합니다. 또한, 이차 니트릴 장갑은 용매로 작업할 때 장갑을 보호하기 위해 착용해야 합니다. 수성 용액, 알코올 및 아세톤은 글러브 박스 환경이 H 2 O 및O2가없는지 확인하기 위해 장갑상자에 사용해서는 안되며 평생 장갑을 보호하는 데 도움이 될 수 있습니다. 글러브박스에 비해 슐렌크 라인의 샘플 적합성에 대한 요구 사항이 줄어듭니다. 그러나, 유리제품이 금이 가지 않도록 하는 것, 유리 슐렌크 라인의 과압 가능성, 펌프 트랩에 액체 질소의 사용 등 슐렌크 라인을 사용할 때 다른 안전상의 우려가 있어, 슐렌크 라인에 누출이 존재하는 경우 산소의 응축 가능성을 초래할 수 있다.
1. 글러브박스로 물체를 전송
2. 글러브박스 에서 물체를 전송
3. 화학 및 장치
4. 용매
5. 폐기물 처리
6. 일반적인 팁
장갑 상자는 공기 및 수질 에 민감한 화합물, 방사성 및 생물 위험 물질과 협력하기 위해 연구 실험실 및 산업에 사용되는 중요한 장치입니다.
장갑 상자는 불활성 분위기의 고립되고 밀폐된 환경을 제공합니다.
장갑은 매우 민감한 물질을 취급할 수 있도록 상자 내부의 화학 물질 및 계측기와 함께 작동하는 데 사용되며, 이는 항상 슐렌크 라인으로 는 불가능합니다.
이 비디오는 장갑 상자의 작동 방식과 상자 내부의 화학 물질, 용매 및 폐기물의 사용을 안전하게 관리하는 방법을 보여줍니다.
글러브 박스 내부의 불활성 분위기는 송풍기, 플럼링 및 가스 정화 시스템을 사용하여 폐쇄된 순환 시스템에 의해 확립됩니다. 정화기는 대기를 순환하여 물과 산소 수준을 1 ppm 이하로 유지하도록 보장합니다. 정화기에 존재하는 촉매를 함유하는 구리는 산소를 구리 산화물로 변환합니다. 분자 체는 물 분자를 흡수하고 제거하는 데 사용됩니다.
또한, 진공 펌프와 불활성 가스는 전자 물질이나 기기를 장갑 상자에 전달할 때 오염이 발생하지 않도록 합니다.
글러브 상자에 재료와 물체를 도입하려면 먼저 대기실의 양쪽 문이 닫혀 있는지 확인합니다. 챔버가 진공 상태인 경우 밸브를 돌려 질소로 챔버를 채웁니다.
외부 도어를 열고 챔버에서 원하는 물체를 전달하여 트레이를 가능한 한 깊이 밀어 장갑 상자 내부에서 쉽게 도달 할 수 있도록하십시오. 그런 다음 바깥 쪽 대기실 문을 조심스럽게 닫고 밸브를 돌려 대피하십시오.
압력이 허용 가능한 진공 수준에 도달 한 다음 밸브를 돌려 리필 할 때까지 기다렸다가 챔버는 질소로 일반 대기압으로 제거됩니다.
면이나 니트릴 장갑을 착용하고 글러브 박스의 장갑을 천천히 입력합니다. 장갑에 손을 삽입 할 때주의, 너무 갑작스런 움직임은 마이크로 모공을 통해 상자 내부에서 공기 누출로 이어지는 빠른 압력 변화를 일으킬 수 있기 때문에. 또한 장갑 상자 장갑 위에 니트릴 장갑을 착용하여 용매와 화학 물질로부터 보호하십시오.
이제 글러브 박스의 내부 문을 열고 대기실에서 물체를 제거하고 장갑 상자에 안전한 위치에 놓은 다음 즉시 문을 닫습니다.
두 문이 모두 닫히면 밸브를 진공으로 돌리면 사용하지 않을 때 대기실의 기본 위치입니다.
합성된 화학물질을 장갑 상자 내에 적절한 위치에 라벨을 부착하고 보관합니다. 작업이 완료되는 즉시 다른 개체를 제거하고 영역을 청소합니다.
항상 모든 화학 물질과 용기가 전송 전에 적절하게 밀봉되었는지 확인하십시오. 물질을 배출하기 전에 대기실이 질소로 채워졌는지 확인하십시오. 확실하지 않은 경우 대피 주기를 세 번 반복하십시오.
내부 문을 열고 물체를 대기실 안에 놓고 문을 닫습니다. 그런 다음 외부 문을 열고 개체를 제거합니다. 문을 닫고 밸브를 돌려 대피하고 이 기본 상태로 둡니다.
안전한 작업 환경을 위해서는 장갑 상자의 불활성 분위기를 유지하는 것이 필수적입니다. 따라서 화학 물질, 용매 및 장비의 특별한 취급이 보장되어야합니다.
불활성 분위기와 낮은 수준의 산소와 물을 유지하기 위해 항상 마른 물체와 시약만 장갑 상자에 전달해야 합니다.
용매를 포함한 화학 물질은 건조하고 산소가 분해되어야합니다. 공기에서 흡수되는 오염 물질의 더 높은 양을 포함하는 화학 물질을 피하기 위해 원하는 화학 물질의 새로운 병을 사용합니다.
티올, 아민 또는 할로겐과 같은 특정 휘발성 화학 물질은 촉매를 독살하여 효율성을 감소시킬 수 있습니다. 따라서 가능하면 이러한 화합물에 Schlenk 라인을 사용하십시오. 장갑 상자를 사용해야 하는 경우 송풍기를 차단하여 촉매 중독을 최소화합니다.
또한, 물과 산소의 낮은 수준을 유지하기 위해 장갑 상자에 수성 용액과 알코올을 도입하지 마십시오.
필요한 양의 시약만 사용하고 이러한 시약이 상자에 영구적으로 저장되지 않는 한 전체 시약 병을 장갑 상자에 옮기지 마십시오. 바이알은 장갑 상자 내부의 고체 및 비휘발성 액체의 전송에 사용할 수 있습니다.
모든 시약은 대피 제거 주기를 거쳐야하므로 유리병 의 상단을 실험실 물티슈로 감싸고 고무 밴드로 고정해야합니다.
또한 압력 차이로 인한 폭발을 방지하기 위해 유리 선박을 대기실에 삽입하기 전에 대피해야 합니다. 그리고 바늘과 면도날과 같은 날카로운 물체는 장갑 상자의 장갑을 뚫지 않도록 주의해야 합니다.
일단 장갑 상자에, 용매와 화학 병은 항상 뚜껑을 씌워 보관하기에 적합한 위치에 다시 배치해야합니다. 유출은 즉시 닦아야 하며, 증기로 인한 장갑의 손상을 피하기 위해 실험실 물티슈와 같은 흡수물을 제거해야 합니다.
지정된 모든 폐기물 용기에 장갑 상자 안에 제대로 라벨을 부착합니다. 액체 폐기물 병은 항상 덮여 있어야하며, 바늘은 폐기하기 전에 사용 후 다시 캡을 해야하며, 유출의 경우 모든 청소 재료를 고체 폐기물에 폐기해야합니다.
폐기물 용기가 가득 차면 장갑 상자밖으로 옮기고 실험실 폐기물에 적절하게 폐기물을 처리하십시오. 글러브 박스의 폐기물 용기를 즉시 교체합니다.
장갑 상자의 수명을 보장하기 위해 유지 보수를 수행해야합니다. 정기적으로 진공 펌프 오일, 질소의 5% 수소 및 가열을 변경하여 형성된 구리 산화물을 줄입니다.
또한 챔버가 항상 진공 상태인지 확인합니다.
당신은 장갑 상자와 함께 작업에 JoVE의 소개를 보았다. 이제 장갑 상자가 작동하는 방법, 상자 안팎에서 물체를 안전하게 전송하는 방법, 화학 물질, 용매 및 폐기물을 처리하는 방법을 이해해야 합니다. 시청해 주셔서 감사합니다!
글로브박스는 본질적으로 슐렌크 라인에서 쉽게 작동하지 않는 공기 및 수질 에 민감한 화학 물질의 조작을 위한 실험실의 장치입니다. 글로브박스는 Schlenk 라인 어셈블리와 호환되지 않는 선박으로 화학물질을 전송하는 데 특히 유용합니다. 실험실 장갑박스의 적절한 작동, 좋은 하우스키핑 및 유지 보수를 통해 산소와 물에 노출되지 않고도 민감한 실험을 수행할 수 있습니다.
A glove box is an important device used in research laboratories and industry to work with air- and water sensitive compounds, and radioactive and biohazardous materials.
A glove box provides an isolated and enclosed environment with an inert atmosphere.
The gloves are used to work with the chemicals and instruments inside the box allowing for handling of very sensitive materials, which is not always possible with a Schlenk line.
This video will illustrate how a glove box works and how to safely manage the use of chemicals, solvents, and waste inside the box.
The inert atmosphere inside a glove box is established by a closed circulating system using a blower, pluming, and a gas purification system. The purifier ensures that the water and oxygen levels are kept below 1 ppm by circulating the atmosphere. The copper containing catalyst present in the purifier converts oxygen to copper oxide. While molecular sieves are used to absorb and remove the water molecules.
Furthermore, vacuum pumps and inert gas ensure that no contamination is introduced when passing chemicals or instruments through the antechamber into the glove box.
To introduce materials and objects into the glove box, first check if both doors of the antechamber are closed. Fill the chamber with nitrogen by turning the valve to fill, if the chamber is initially under vacuum.
Open the outer door, and transfer the desired object in the chamber, making sure to slide the tray as deep as possible to facilitate easier reach from the inside of the glove box. Then close the outer antechamber door carefully and turn the valve to evacuate.
Wait until the pressure reaches an acceptable vacuum level and then turn the valve to refill, so the chamber will be purged with nitrogen to normal atmospheric pressure.
Wear cotton or nitrile gloves and enter the gloves of the glove box slowly. Be careful when inserting hands into the gloves, because a too sudden movement can cause a rapid pressure change leading to air leakage from outside inside the box through any micro pores. Also, wear nitrile gloves over the glove box gloves to protect them against solvents and chemicals.
Now open the inner door to the glove box and remove the objects from the antechamber and place them in a safe location in the glove box, then promptly close the door.
With both doors closed, turn the valve to vacuum, which is the default position of the antechamber when not in use.
Label and store any synthesized chemicals in an appropriate location within the glove box. Remove any other objects as soon as you are done and clean the area.
Always make sure that all chemicals and containers are properly sealed before the transfer. Make sure the antechamber is filled with nitrogen before ejecting your materials. If you are unsure, repeat the evacuation-purging cycle three times.
Open the inner door, place the objects inside the antechamber, and close the door. Then, open the outer door and remove your objects. Close the door and turn the valve to evacuate and leave it at this default condition.
Maintaining the glove box’s inert atmosphere is essential for a safe working environment. Therefore special handling of chemicals, solvents, and equipment has to be assured.
Make sure to always transfer only dry objects and reagents into the glove box to maintain the inert atmosphere and low levels of oxygen and water.
Chemicals, including solvents, have to be dry and deoxygenated. Use a new bottle of the desired chemical to avoid chemicals containing a higher amount of contaminants absorbed from the air.
Certain volatile chemicals such as thiols, amines, or halogens can poison the catalyst making it less efficient. Therefore use a Schlenk line for compounds like these, if possible. Shut off the blower, if a glove box has to be used, to minimize catalyst poisoning.
Furthermore, avoid introducing aqueous solutions and alcohols into the glove box to maintain low levels of water and oxygen.
Use only the required amount of reagents and never transfer full reagent bottles into the glove box, unless these reagents will be permanently stored in the box. Vials can be used for the transfer of solids and non-volatile liquids inside the glove box.
All reagents need to undergo the evacuation-purging cycle, therefore wrap the top of the vials with lab wipes and secure with a rubber band.
Additionally, glass vessels need to be evacuated before insertion into the antechamber to prevent explosions due to the pressure difference. And sharp objects such as needles and razor blades should be handled with extra care to avoid puncturing the gloves of the glove box.
Once in the glove box, solvent and chemical bottles should always be capped and placed back in the appropriate location for storage. Spills must be promptly wiped off and absorbents such as lab wipes removed to avoid damage to the gloves from vapors.
Properly label all designated waste containers inside the glove box. Liquid waste bottles must be capped at all times and needles recapped after use before disposing of them, and in case of a spill any clean up material should be disposed in the solid waste.
If the waste container is full, transfer it out of the glove box and dispose of the waste appropriately in the laboratory waste. Replace the waste container in the glove box promptly.
Maintenance should be performed to ensure longevity of the glove box. Regularly change the vacuum pump oil, 5% hydrogen in nitrogen and heating to reduce the formed copper oxide.
Furthermore, make sure the chambers are always left under vacuum.
You’ve just watched JoVE’s introduction to working with a glove box. You should now understand how a glove box operates, how to safely transfer objects inside and outside the box, and how to handle chemicals, solvents, and waste. Thanks for watching!
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