Prawidłowe działanie urządzeń opartych na próżni

Pompy próżniowe są stosowane w szerokiej gamie procedur laboratoryjnych. Typowe przykłady obejmują filtrację, suszenie, odgazowywanie, powlekanie wyparne i spektrometrię mas.

Urządzenia pompowe muszą być konserwowane i eksploatowane w bezpieczny sposób, aby zapobiec awariom sprzętu, wybuchom i uwolnieniu chemikaliów. W tym filmie przedstawimy kilka popularnych konstrukcji pomp, omówimy typowe środki ostrożności, których należy przestrzegać podczas ustawiania urządzeń próżniowych, oraz zademonstrujemy bezpieczeństwo działania.

Zacznijmy od zapoznania się z różnymi konstrukcjami pomp.

W pompach wirowo-łopatkowych powietrze i inne gazy są zasysane przez wlot przez wirnik. Gazy są wtłaczane przez uszczelniony olejem wydech, który zapobiega cofaniu się, do wylotu opuszczającego system. Pompy łopatkowe mogą wytwarzać podciśnienie od dziesięciu do minus trzech Torr. Pompy te są samosmarujące, ale wymagają wymiany oleju i są podatne na korozję powodowaną przez parę wodną.

W pompach spiralnych powietrze przechodzi przez wlot między dwoma mimośrodowymi spiralnymi zwojami, z których jeden jest nieruchomy, a drugi orbituje. Ruch spręża powietrze i popycha je w kierunku wylotu. Można osiągnąć próżnie od dziesięciu do minus dwóch Torr. Pompy spiralne są mechanizmami "suchymi" - nie wymagają oleju ani wody, ale zwoje muszą być okresowo wymieniane w miarę ich zużycia. Pompy spiralne i pompy łopatkowe nadają się do destylacji, filtracji i odgazowywania.

Aspirator do wody to kolejny rodzaj pompy często spotykanej w laboratoriach. W tego typu pompie woda dostaje się przez wlot do dyszy o dużej prędkości i wychodzi w postaci strumienia płynu pod niskim ciśnieniem. Gazy są zasysane przez boczny port i wtłaczane do wylotu. Aspiratory do wody wytwarzają próżnię zaledwie 10 Torr. Chociaż łatwo łączą się ze zwykłymi bateriami zlewozmywakowymi, wymagają dużych ilości wody. Aspiratory wody są często używane do suszenia i ekstrakcji.

Wreszcie, pompy turbomolekularne wytwarzają ultrawysoką próżnię. Powietrze jest wtłaczane przez naprzemienne łopatki stojana i turbiny, które napędzają cząsteczki gazu przez wylot podłączony do pompy do obróbki zgrubnej. Pompy turbomolekularne mogą wytwarzać próżnie od dziesięciu do minus dziesięciu Torr, ale wymagają innej pompy, aby najpierw obniżyć ciśnienie do 1 Torr. Pompy turbomolekularne są używane do mikroskopii elektronowej, wzrostu kryształów i powlekania wyparnego.

Teraz, gdy znasz już projekty, przyjrzyjmy się środkom ochrony osobistej i środkom bezpieczeństwa, których należy przestrzegać przed uruchomieniem tych pomp próżniowych.

Jeśli to możliwe, wszystkie urządzenia próżniowe należy obsługiwać wewnątrz dygestorium przy opuszczonym skrzydle. Nosić okulary ochronne i osłonę twarzy. Zapewniają one ochronę przed chemikaliami i zanieczyszczeniami w przypadku implozji szkła pod wpływem próżni.

Używaj naczyń szklanych i sprzętu przystosowanego do użytku z oczekiwanym poziomem próżni. Sprawdź szkło i rurki pod kątem pęknięć lub innych wad. Wadliwy lub nieodpowiedni sprzęt może łatwo implodować pod wpływem próżni. Owiń szklane naczynia większe niż 250 ml taśmą, siatką lub plastikiem, jako dodatkowe zabezpieczenie przed latającymi odłamkami.

Jeśli wiadomo, że procedura generuje żrące opary, wybierz pompę, która może wytrzymać te opary. Upewnij się, że pompa jest czysta i wolna od korozji. W przypadku pomp olejowych należy sprawdzać poziom oleju i okresowo wymieniać olej.

Upewnij się, że pompa jest wypoziomowana i zrównoważona. Podłączyć wylot pompy do wylotu dygestoria. Bezpiecznie umieść rurki wewnątrz okapu, aby zapobiec uwalnianiu się chemikaliów. Upewnij się, że wszystkie rurki są nieograniczone i że nie ma wycieków, zwłaszcza w pobliżu kołnierzy.

Teraz, gdy pompa próżniowa jest już skonfigurowana, przyjrzyjmy się względom bezpieczeństwa podczas i po pracy pompy.

Podłącz wlot pompy do naczynia szklanego za pomocą wymrażarki. Wymrażarka to szklany pojemnik, który chroni pompę poprzez zamrażanie lotnych substancji organicznych ewakuowanych z aparatu.

Podczas zabiegu wymrażarka jest zanurzana w suchym lodzie lub Dewarze ciekłego azotu. Podczas obchodzenia się z tymi płynami chłodzącymi należy używać kriogenicznego sprzętu ochronnego.

Potencjalnym zagrożeniem jest kondensacja tlenu w wymrażarce w celu uzyskania wysoce wybuchowego ciekłego azotu. Aby zapobiec jego powstawaniu, uruchom pompę próżniową i opróżnij aparat przed zanurzeniem wymrażarki w ciekłym azocie. Nigdy nie pozwól, aby wymrażarka stykała się z ciekłym azotem, jeśli nie znajduje się pod próżnią, i nigdy nie otwieraj przewodu podciśnieniowego na powietrze, gdy zimna wymrażarka jest na miejscu.

Regularnie sprawdzaj wymrażarkę pod kątem skondensowanych rozpuszczalników i ciekłego tlenu. W razie potrzeby opróżnij wymrażarkę, aby zapobiec przedostawaniu się rozpuszczalników do rurki i pompy próżniowej. Jeśli widoczny jest ciekły tlen, jasnoniebieski płyn, zakończ procedurę i wezwij pomoc, ale nie zatrzymuj próżni ani nie usuwaj ciekłego azotu.

Po zakończeniu procedury wyjmij wymrażarkę z płynu chłodzącego, a następnie wyłącz pompę. Powoli odpowietrzaj przewody podciśnieniowe przed odłączeniem wymrażarki i pompy, aby zapobiec nagłemu wzrostowi ciśnienia.

Właśnie obejrzałeś wprowadzenie JoVE do bezpieczeństwa laboratoryjnego dla sprzętu próżniowego. Powinieneś teraz zapoznać się z różnymi typami pomp próżniowych, ich potencjalnymi zagrożeniami i środkami ostrożności, których należy przestrzegać, aby zapewnić bezpieczną pracę. Jak zawsze, dziękujemy za oglądanie!