在實驗室日常使用真空泵的一些應(yīng)用中,,可能會抽吸到酸堿,、有機,、強氧化等腐蝕性氣體。如果使用普通的真空泵去抽吸上述這些氣體,,真空泵的零部件,,包括但不限于密封圈、管接頭,、氣路管道、進出氣閥片等均會受到腐蝕,,日積月累,,上述零部件會出現(xiàn)老化、變形,、開裂,,嚴(yán)重的直接腐蝕溶解。此時真空泵會出現(xiàn)吸力不足,、抽速變慢,、卡頓、時而可以啟動時而啟動不了,,甚至無法開機運行的現(xiàn)象,。這主要是因為普通真空泵無論是在零部件的選材以及設(shè)計上面,只能滿足一般抽真空的需要,,并非出于防腐蝕的考慮,。例如常見的會使用金屬材質(zhì)如銅、鑄鐵用于氣路和管接頭的制造,,使用橡膠或尼龍制作進出氣閥片,。
為了滿足實驗室種一些需要抽吸腐蝕氣體的應(yīng)用,目前市場上出現(xiàn)了耐化學(xué)腐蝕的真空泵產(chǎn)品,,例如圣斯特生物CH系列耐腐蝕無油隔膜真空泵,。其和普通真空泵的最大區(qū)別在于采用了聚四氟乙烯材質(zhì)來作為真空泵的主體材料。聚四氟乙烯材料通常也被簡稱為PTFE,,俗稱“塑料王”,。它是一種具有特殊化學(xué)結(jié)構(gòu)和優(yōu)異性能的塑料材料,,對幾乎所有化學(xué)物質(zhì)都具有抵抗性,能與酸,、堿,、溶劑等多種化學(xué)物質(zhì)相兼容,同時還有很好的耐氧化性,,能夠長期抵抗氧化分解,。由于PTFE的耐腐蝕性能出色,所以被廣泛應(yīng)用于化工設(shè)備,、管道,、閥門等應(yīng)用中。
除了在材料上運用了防腐蝕的聚四氟乙烯PTFE材質(zhì)外,,耐腐蝕無油隔膜真空泵還采用了隔膜結(jié)構(gòu),,當(dāng)電機工作時,通過機械連桿來驅(qū)動泵內(nèi)的隔膜進行上下的往復(fù)運動,,使泵頭內(nèi)部的壓縮腔和吸氣腔交替變化,。當(dāng)隔膜運動到吸氣腔時,隨著吸氣腔的容積擴大,,壓強變低,,致使吸氣閥門打開,吸入氣體,;當(dāng)隔膜運動到壓縮腔時,,隨著壓縮腔容積的變小,壓強升高,,使壓縮閥門打開,,再將氣體壓縮排出。如此反復(fù)進行,,實現(xiàn)氣體的抽吸,。這種結(jié)構(gòu)再搭配高精度的模具,使整套真空泵密封性表現(xiàn)良好,,抽吸腐蝕性氣體時不會讓他們從機體內(nèi)部外泄出來,,更加安全。
除了主體材料和結(jié)構(gòu)上滿足耐腐蝕需要外,,外殼和電源的防腐蝕處理是往往最容易被忽視的,。如果外殼沒有進行仿佛是處理,那么機體外殼就會出現(xiàn)開裂,、生銹等問題,,也會影響到設(shè)備使用,所以我們使用了防腐蝕噴漆來進行表面處理。而電源開關(guān)則特別設(shè)計了防腐蝕保護套,,可以避免使用者穿戴附著溶劑的手套去開關(guān)電源時,,溶劑進入機體內(nèi)造成的損壞。
在了解完防腐蝕隔膜真空泵的構(gòu)造和防腐蝕原理后,,我們在進一步觀察哪些應(yīng)用需要使用到防腐蝕設(shè)計的真空泵:
●真空過濾,,尤其是緩沖液、色譜流動相試劑,、有機溶劑等各種化學(xué)腐蝕強的液體——
諸如緩沖液,、色譜流動相試劑、電解液,、氫氟酸,、磷酸、纖維檢測過濾等,,這些過濾應(yīng)用中,,樣品都會產(chǎn)生揮發(fā)性的氣體吸入真空泵內(nèi),且腐蝕較強,,會對普通零部件造成損壞,。除了真空泵需要使用耐腐蝕機型外,在過濾氫氟酸,、磷酸等樣品時,,還應(yīng)當(dāng)注意過濾瓶的材質(zhì),,因為一般常用玻璃材質(zhì)也無法耐受,。如CH300PA是專門用于過濾上述樣品的過濾裝置,除了真空泵和氣體接觸部分全部為PTFE聚四氟乙烯材質(zhì)外,,過濾瓶為特殊樹脂材料制成,,可以耐受上述樣品。
●包括旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀在內(nèi)的減壓蒸餾應(yīng)用——
此類應(yīng)用中最典型的就是使用真空泵搭配旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀,,是一種用來蒸發(fā)并回收有機溶劑的裝置,。真空泵在其中的作用就是降低蒸餾裝置系統(tǒng)的壓力,壓力降低真空度升高,,可以使得沸點也相應(yīng)降低,,減少蒸餾的時間。由于需要加熱使溶劑蒸發(fā),,所以過程中會產(chǎn)生大量的腐蝕氣體,。如果真空泵零部件為普通材料,會很快腐蝕,,嚴(yán)重的情況會使電機生銹卡死,。除了需要配耐腐蝕機型外,還需要注意真空度符合實驗溶劑的蒸餾要求。此外最好選用帶有緩沖瓶的型號,,如CH411旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀用隔膜真空泵,,在進氣口和出氣口都配有緩沖瓶,可以用于收集沒有及時冷凝的溶劑,。
●離心濃縮機——
離心機產(chǎn)生的離心力使溶液中的顆?;蛉苜|(zhì)向離心管底部沉淀,,在離心管底部形成一個濃縮區(qū)域,。同時通過真空泵吸出離心杯內(nèi)的空氣,達到一定的真空度,,使離心管底部的溶液快速蒸發(fā),。由于蒸發(fā)的樣品也帶有容積,,所以也需要使用防腐蝕的機型,。
●真空干燥箱——
如果干燥的樣品經(jīng)烘箱加熱后,會產(chǎn)生揮發(fā)性的有機,、腐蝕性氣體,,那么就需要真空泵能夠耐受這些吸入的氣體,。同時干燥箱根據(jù)實際需要會有多種不同容量大小規(guī)格可以提供,,且干燥的效果和真空度密切相關(guān),所以搭配真空干燥箱的真空泵,,需要同時滿足耐腐蝕,、高真空、抽速和箱容量匹配三點要求,。例如CH610無油隔膜真空泵真空度為7mbar,抽速為33L/Min,,該抽速適配容量35L以下的干燥箱,。
●抽吸臭氧等強氧化的氣體——
雖然不具有酸堿腐蝕性,但是強氧化性會使得大量使用金屬部件的真空泵生銹,、故障,。如前文所述,,PTFE材質(zhì)具有很好的耐氧化性,能夠長期抵抗氧化分解,。
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