グローブ ボックスと不純物センサー

グローブを操作できます空気と水分感受性の試薬と反応、ベンチトップで行われるのと同様の方法で。これはグローブ ボックス内の不活性雰囲気を保持することによって実現されます (< 1 ppm の酸素や水分) と、グローブ ボックスの側面にある手袋を介して操作を行っているユーザー。不活性ガスは、通常窒素、アルゴンやヘリウムもされることがあります。グローブ ボックスには単一の 1 人のユーザーまたは 2 つの手袋室です。2 人のユーザーは、合計で 4 つの手袋を持っているダブル グローブ ボックスのサイド ・ バイ ・ サイドを操作できます。わずかに異なる構成とコントロール、製造会社によって、それぞれのグローブ ボックスがあります。本明細書で説明した原則は、最も標準的なグローブ ボックスに適用できます。

主室:

グローブの主な商工会議所金属箱 (通常ステンレス鋼) ポリカーボネート ウィンドウ ボックス (図 1) の 1 つまたは複数の辺で構成されます。ブチル手袋は、外部ユーザーがグローブ ボックス内の操作を可能にする、windows に備わっています。ボックスは、ボックス内のガス雰囲気の整合性を最大化するガス タイトになる構築されます。通常、肯定的な圧力で動作するボックスから手袋を出すので。ただし、非常に有害物質、放射性物質を使用して、ボックスは暴露のリスクを最小限にする否定的な圧力で実行できます。

図 1.グローブ ボックスに、主な商工会議所、手袋、コントロール パネル、大・小の並ぶを示します。肯定的な圧力で動作するとき、手袋を突き出します。

内の圧力は間のグローブ ボックスは一般に保持 〜 3、6 mbar 気圧上エレクトロニクス (図 2) を介して制御されます。ユーザーは、上げたり下げたりしてフット スイッチ経由で圧力によって追加のコントロールを持つことができます。圧力はシステムにより多くのガスを流すことにより増加し、真空ポンプからの避難で減少しました。

図 2 。コントロール パネルは、圧力、循環、パージ、光、再生、および大規模な控えの間を制御します。

モダンなボックス電気フィードスルーと適合している多くの場合、ボックスに分光計を持参することがなくボックスで分光を実行できますので。Coldwells と冷凍庫は、それぞれ反応の低温での化学物質の保管できます。ガス、真空の出会い系もそれぞれ二次ガス実験を添加、反応、溶剤の除去可能です。

汚染のソース ボックスにもたらした材料および試薬、溶媒からです。溶剤が正しく脱泡、乾燥、グローブ ボックス雰囲気に水分と酸素を追加できますし。さらと反応し、台無しにする触媒不活性雰囲気を保持するために使用できます。同様に、紙などの多孔質材料する必要がありますが正しく乾燥し、完全に汚染を最小限に控えの間でのアウトガスを許可しました。

手袋は、汚染の主な原因です。彼らは多孔質なので、空気は正圧時に、グローブ ボックスに流れます。汚染率が、グローブの素材と太さの両方によって異なりますシングル グローブ ボックス (2 つの手袋とボックス) の典型的な値は、使用時に 59 ppm/h による不純物の増加です。これはもちろん、ボックス内の雰囲気は継続していないことを前提¹精製または交換してください。ユーザーは、熱と汗を生成するため、汚染率は、ボックスが使用中とき 500 ppm/h を増やすことができます。さらに、手袋の穴には、ボックス内の不活性ガスと空気の交換が上がります。

良好な環境を維持するために、ボックス内の雰囲気を清潔に保つ方法を持つことが不可欠です従って!

サーキュレータ、触媒、および削除します。

不活性雰囲気を維持するために不活性ガス (窒素最も一般的) は、触媒と主室に戻る主室から循環されます。触媒 (図 3) は、分子ふるいと銅含有触媒で構成されます。分子ふるいは銅触媒は酸素と反応しながら水とガスから溶剤を吸着します。2 つのコンポーネントが連携して、水分や酸素の不活性雰囲気を保持します。大規模なグローブ ボックスよくチャンバー内のガスを循環を助ける部屋の真ん中にファンを持っています。触媒ガス流は、サーキュレータで行われます。入口・出口の部屋の小さな粒子による汚染を最小限に抑えるためのフィルターです。

図 3.触媒コンテナーが接続されている主室に 2 つの弁によって触媒層を通って循環する雰囲気をことができます。

時間をかけて、グローブの触媒が非アクティブ化 (水分・溶剤、飽和状態になる、ふるいや銅の触媒は非アクティブになります)、低レベルまたは水分と酸素を維持するために再生成する必要があります。これは、水素、窒素 (加工・ ガス) による安定化の流れの下で加熱することによって触媒の再生によって。水素には、ふるいからすべての溶剤と水を削除して、銅の触媒、プロセスで水をリリースを減らすために提供しています。真空ポンプを介して水とリリースされた溶媒を除去します。

特定の溶剤や揮発性化学物質によって銅触媒の毒することができる、従ってこれらの不純物への露出を最小限に抑えるために重要です。これ、エーテル溶剤、アミン (一時的な毒)、ハロゲン、アルコール、および硫黄含有化合物の (永久的な毒)。触媒の分子ふるいの存在大幅銅触媒のこれらの化学物質への暴露が、時間をかけて、銅が非アクティブになることがあります、全体の触媒ベッドふるいと銅必要があります交換して。

望ましくない化学物質による触媒の汚染を最小限に抑えるためにメイン グローブ ボックス室から分離でき、触媒 (触媒を通じて大気循環をオフにする) によって化学物質が使用されているとき。グローブ ボックスの商工会議所は、循環を入れる前に (要するに雰囲気ガスの新しい供給に置き換える) パージできます。これにより、グローブ ボックスの大気中に微量の溶剤、化学反応に影響したり、グローブ ボックス内にサンプルが用意されと NMR スペクトルに表示されますが含まれていないこと。パージの長さはどのくらい不活性雰囲気の交換が必要に依存します。例えば後、〜 新鮮なガスで、グローブ ボックスのボリューム x 5 を避難されている 〜 古い不活性ガスの 1% のまま。これは体積変化 x 7 と 0.1% に減る。¹時間は不活性ガスの流量によってチャンバーに決定されます。

控えの間:

控えの間 (図 4) を介してグローブ ボックスのうち、化学薬品および供給をもたらした。これは、外に、グローブ ボックスを接続してできる真空ポンプで避難、不活性雰囲気で満ちていた再密封された区画です。空気によって、汚染を最小限に抑えるユーザーが通常実行するパージ/塗りつぶしの 3 サイクル控えの間のサイズに応じて避難の時と、グローブ ボックスに持ち込まれるものだけでなく。空気の変位量を確保するための長い時間の高表面積を持っている、多孔性の項目に避難させなければなりません。

図 4 。大小並ぶ;独自の圧力計とバルブがそれぞれあります。

ここで_f一般に、空気ポンプと充填の各サイクル後にチャンバーに残って分数方程式 1¹によって与えられる分数を = 空気の残りの f (雰囲気) で達成可能な真空圧力と n は数サイクル。

_F = fⁿ (1)

従って、2 サイクル後 1 torr (1.3 × 10^-3 atm) を達成することができますポンプは、(不活性ガス) で 1.7 ppm 空気を持つでしょう。この番号は、3 サイクル後 (不活性ガス) で 2.2 ppb 空気に落ちます。

商工会議所を避難にかかる時間は、室容積と排気速度によって異なります。これで近似できる式 2¹ t は時間 (分)、V は商工会議所 (L) S の量 (L/分)、真空排気速度、P₁と P₂は、それぞれ最初と最後の圧力。

(2)

古いボックス中が手動バルブを開くと閉じる室、モダンなボックスに真空/不活性ガス注入口を作る電子制御とプロセスを自動化もできます。

センサーおよび制御:

多くの現代ミニエンバイロメントを作る(図 2ミニエンバイロメントを制御する電子ディスプレイとタッチパッドの使用)。例えば、サーキュレータをオンおよびオフ、パージ、開閉バルブ、控えの間等は、簡単に、ボタンを押すと適用されます。ディスプレイも監視できますレベルの酸素と、グローブ ボックス中の水分センサーがインストールされている場合大きく不活性環境の確保を容易にします。ただし、化学センサー同様に使用することができます。ジエチル亜鉛が酸素の低濃度範囲が煙らし、水の存在下で白い残留物を形成します。ナトリウム ベンゾフェノンやシュレンク管モジュールで合成した Ti(III) メタロセンに大気中の水分や酸素の自由を確実にグローブ ボックス内の一般的な指標があります。ナトリウム ベンゾフェノンは、溶媒からの水分の除去を確認する使用できます。根本的なインジケーターが変わりこの紫青、水分や酸素の存在下で無色。

1. グローブへの持ち込み

1. 持ち込みアイテムはオーブン乾燥されていることを確認してください (場合ガラス)、コンテナーが開いているとします。
2. 控えの間ログが空であることを確認を確認します。
3. 手動でまたは電子的に、控えの間を埋めます。一度満ちている 1 不活性ガスの atm は、商工会議所を分離する入口バルブを閉じます。
4. 外に控えの間を開き、チャンバー内にアイテムを配置します。
5. 部屋を閉じ、(手動でまたは電子的に) を避難します。
6. ログを入力します。通常、ユーザーは、彼らのイニシャル、アイテム、および各サイクル回数に含まれます。
7. 圧ダイヤル最小の圧力に達すると後、5 分、小さな控え室と大規模な控えの間の 20 分の動的真空下で控えの間をまま。
8. 詰替用不活性ガスと控えの間通常、ユーザーがバックフィルする 〜 0.75 atm、インレット バルブと控えの間に主室を接続します。
9. 避難と時間に注意してください。
10. その合計では控えの間がされている避難 3 x 1.8 〜 1.9 の手順を繰り返します。
11. 3 サイクル後不活性ガスと控えの間を埋めるし、挿入ガス供給します。
12. グローブ ボックス、内部から控えの間を開き、控えの間にアイテムを持参します。
13. 控えの間の扉を閉じ、商工会議所を避難します。グローブは、安静時の状態が、チャンバーは動的真空下で残っているべき。
14. 他のユーザーが控えの間自由を知っているので、手順が完了したことをログに注意してください。

2、グローブ ボックスから項目を削除します。

1. 控えの間の状態を表示するログブックを見てください。必ず使用、されていない、最後の操作が控えの間にアイテムを持っていたこと。最後の操作をアイテムを持参する場合、すぐに塗り/避難 3 控えの間不活性ガスと x。これは残留空気が存在しないことを確認する (式 1) グローブに控えの間を開くとき。
2. 不活性ガスと控えの間を埋めるし、商工会議所に不活性ガスの供給を接続するバルブを閉じます。
3. グローブの内側から控えの間を開きます。
4. 部屋にアイテムを読み込むし、ドアを閉めます。
5. グローブの外側から控えの間の扉を開く、項目を削除します。
6. 商工会議所を避難させます。
7. アイテムが削除されたことに注意してくださいと航海日誌上の時間。

3. 良好な作業環境の確保

1. 環境のテスト
   1. サーキュレータをオフにします。
   2. メイン グローブ ボックス室内のすべてのファンの電源を切ります。
   3. ヘキサン (頻繁 1.0 M) でジエチル亜鉛溶液のボトルを開きます。
   4. 優しく、ボックスの雰囲気のあるボトルのガス雰囲気を交換するボトルを旋回します。煙が出てくるボトルから、これは、O₂水、またはエーテル溶剤が大気中に存在する示します。雰囲気が侵害された場合、不要な不純物のソースを識別する必要があります。
   5. 5 分のパージをオンにします。
   6. オフ パージとにサーキュレータをオンにします。
2. 根本的な指標
   1. サーキュレータをオフにします。
   2. グローブ ボックスのベンゾフェノンの 5 mg を量りし、これをシンチレーション 20 mL バイアルに転送します。
   3. 重量を量り 〜 500-1,000 mg ナトリウム シンチレーション バイアルにこれを転送。バイアルをキャップします。
   4. 乾燥テトラヒドロ フラン (THF) の 20 mL と攪拌棒を追加します。バイアルをキャップします。
   5. サーキュレータを入れる前に少なくとも 15 分パージを有効に。
   6. 48 h または溶液に暗い、真っ黒な紫のソリューションになるまで攪拌反応をしましょう。ソリューションは、バイアルの底で余分なナトリウムをする必要があります青・紫色が、無色から行く必要があります。これを使用してソリューションを与える必要があります 〜 1.4 mM ラジカル。
3. 溶剤・ ディ ・ ラジカル インジケーターをテスト
   注: 新たに合成されたラジカルは、溶剤中の O₂と水の不純物をテストする使用できます。
   1. エーテル溶媒をテストした場合、サーキュレータをオフにします。いくつかのグループでは、ボックスの任意の化学物質を開く前にサーキュレータを無効にする必要があります。
   2. テスト溶媒 10 mL に根本的な解決の 1 つのドロップを追加します。ラジカルを使用してテストすることができる溶剤は、THF、ジエチル エーテル、トルエン、ベンゼン、ヘキサン、ペンタンに含まれます。ラジカルは、塩素系溶剤、ピリジン、アルカリ金属と反応する他の溶媒と反応します。
   3. 解決策 1-2 分以上の色を確認します。ドライ溶剤を開催、ケチルの色ラジカル無期限にします。現実的に、サンプルは少なくとも 1-2 分の色は下の表 1肯定的なテストのため色を保持する必要があります。
   4. すべての溶媒ボトルを閉じて、再びパージ少なくとも 15 分ターン サーキュレータ。

不活性雰囲気は、グローブ ボックス下にある触媒層を介して配布されます。

触媒は、酸素と水分の低レベルを維持するために使用されている分子ふるい、銅で構成されます。モレキュラーシーブは、水を吸収しながら、大気中に存在する酸素と銅の反応。触媒は、定期的にその活動を保証するために水素および窒素のガスの流れの下で加熱することによって生成されます。

水分と酸素のほか各種溶剤、触媒を汚染できます。これを避けるためには、グローブ ボックス室は分離され、互換性のない化学物質を扱うときです。

さらに、汚染を控えの間で、複数の避難およびパージ サイクルにできるだけ多くの空気を除去するために受けなければならないを導入できます。空気の残りの一部は、この方程式を使用して計算できます。

水分、酸素、ボックスまたはドライ溶剤の内容は、化学センサーを使用してテストできます。ジエチル亜鉛、ナトリウム ベンゾフェノンを溶剤に使用しながらボックスの内部汚染をテストする使用されます。

今、あなたが基本を理解、グローブ ボックスと酸素と水のテストを操作する方法を見てをみましょう。

グローブは非常に実用的なツールと連携し、空気に湿気敏感な化合物を操作します。不活性雰囲気の中で、ベンチトップで行うことがほとんどの操作を容易に行うことができます。

グローブは、化学物質を保存、反応、遂行および分光分析を実行に使用できます。ミニエンバイロメントは、顧客が自分のニーズを満たすために多くのアドオンを要求できる完全にカスタマイズ可能。別の所でお越しの異なるグローブ ボックス ユーザー ガイドライン;したがって、任意の操作を実行する前に、グローブ ボックスで作業するための要件を理解する大切です。