實(shí)驗(yàn)室廢液抽吸系統(tǒng)集液瓶材質(zhì)的比較分析
在實(shí)驗(yàn)室的日常試驗(yàn)過程中,,廢液處理也是一個(gè)重要的環(huán)節(jié),如離心后的上清液,、細(xì)胞培養(yǎng)基的上清廢液置換,、過濾或純化實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的濾液收集、有機(jī)溶劑的抽吸等等,,都需要使用到實(shí)驗(yàn)室真空吸液系統(tǒng)來抽取和吸引這些廢液,。而真空集液瓶作為實(shí)驗(yàn)室廢液抽吸系統(tǒng)的核心組件,其材質(zhì)的選擇關(guān)乎整個(gè)系統(tǒng)的性能,、使用壽命以及安全性,。目前,玻璃,、聚碳酸酯,、聚丙烯和聚砜是真空集液瓶常用的幾種材質(zhì),它們各自具備自身的性質(zhì)和適用場景,。
玻璃是使用廣泛,、價(jià)格低的一種材料,最主要的缺陷是易碎,,適合搭配在價(jià)格優(yōu)勢顯著的基礎(chǔ)型產(chǎn)品中,。 除玻璃材質(zhì)外,塑料材質(zhì)是實(shí)驗(yàn)室吸液系統(tǒng)集液瓶的一種主要選材,,包括聚丙烯,、聚碳酸酯和聚醚砜,,均使用注塑成型的工藝生產(chǎn),可制造形狀復(fù)雜的部件,,為集液瓶賦予更多功能,,如防倒吸保護(hù)、把手,、底部快速排液口等,。但由于需要制作注塑所需要的模具,前期投入大,。三種塑料材質(zhì)中,,聚丙烯各項(xiàng)性能最均衡,價(jià)格便宜,;聚碳酸酯透明易觀察到廢液液位,,以及剛性最好,所以安全性尤為突出,;聚砜則是綜合性能最好,,主打旗艦產(chǎn)品。下面我們詳細(xì)分析四種材質(zhì)的特性,,和適用范圍,。
●玻璃(Borosilicate Glass)
玻璃具有出色的化學(xué)惰性,對絕大多數(shù)無機(jī)酸,、堿,、有機(jī)溶劑具有極廣譜的耐受性,是用于收集成分復(fù)雜或未知廢液的主要選擇,,同時(shí)還能耐受含氯消毒劑的長期浸泡,;玻璃還具有很高的透明度, 便于實(shí)時(shí)觀察瓶內(nèi)液位和廢液狀態(tài),;硼硅材質(zhì)的玻璃能耐高溫,,可承受121度高溫蒸汽滅菌;此外,,還具有表面光滑,,不易吸附殘留,易于清洗,。
玻璃集液瓶在制作時(shí),,主要采用吹制和模壓成型工藝,作為真空集液瓶主要材質(zhì)的使用歷史長,,產(chǎn)銷量大,,有助于生產(chǎn)成本和售價(jià)的降低。正是由于玻璃材質(zhì)工藝簡單,、市場需求量大的特性,,所以使用玻璃作為集液瓶材質(zhì)的真空吸液系統(tǒng)的型規(guī)格也齊全,,包括500ml的L100BS-EG05、1000ml的BV300E,、2000ml的BV300E2,,以及容量高達(dá)5升的BV300E5。在設(shè)計(jì)時(shí),,我們采用了實(shí)驗(yàn)室普通的藍(lán)蓋玻璃試劑瓶,,作為上述機(jī)型集液瓶的瓶體部分,同時(shí)使用PP聚丙烯材質(zhì)制作了一款兩孔吸液蓋,,來替換試劑瓶原本的密封蓋,。兩孔吸液蓋帶有兩個(gè)接口,一端連接吸液泵主機(jī)產(chǎn)生吸力,,另一端連接吸頭適配器,。依托試劑瓶龐大的市場體量,,其價(jià)格優(yōu)勢更為明顯,,作為基礎(chǔ)系列的產(chǎn)品,既能滿足用戶使用需要,,又能幫助節(jié)省有限的實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi),。同時(shí),用戶后期可以根據(jù)實(shí)際需要,,使用實(shí)驗(yàn)室其他容量規(guī)格進(jìn)行替換使用,。齊全的容量和靈活性,可以滿足各類型用戶,,包括一般的科研用戶,,以及生產(chǎn)型的生物制藥企業(yè)。這一點(diǎn)也是需要使用模具注塑才能生產(chǎn),、前期投入巨大的塑料材質(zhì)集液瓶無法實(shí)現(xiàn)的優(yōu)勢,。
易碎性是玻璃材質(zhì)的顯著的弱點(diǎn),跌落或遭受機(jī)械沖擊極易破裂,,存在安全隱患和廢液灑漏的風(fēng)險(xiǎn),。為了彌補(bǔ)易碎,且破碎后影響使用的缺點(diǎn),,前文所述使用藍(lán)蓋試劑瓶作為集液瓶瓶身的設(shè)計(jì),,就可以大幅降低此項(xiàng)缺陷。一旦破損,,用戶還可以使用實(shí)驗(yàn)室已有的試劑瓶及時(shí)進(jìn)行替換,,不需要額外的購買成本和等待時(shí)間,以免影響使用,。此外,,玻璃自重較重,,如5升以上的玻璃集液瓶,在裝滿廢液后,,疊加液體重量,,會(huì)非常重,對處理和清洗集液瓶造成了一定的不便之處,。
●聚丙烯 (Polypropylene, PP)
聚丙烯的特點(diǎn)可以簡單的概括為四種材料中的“性價(jià)比之選”,,性能均衡,價(jià)格雖高于玻璃,,但彌補(bǔ)了玻璃重,、易碎的缺陷。塑料材料里,,價(jià)格優(yōu)勢顯著,,大幅低于其他塑料。
它具有優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性,,對絕大多數(shù)酸(包括濃鹽酸,、氫氟酸)、堿,、鹽溶液,、醇類、醛類,、酮類(丙酮),、酯類、油類等都具有耐受性,,顯著優(yōu)于上述的PC聚碳酸酯,,所以在專門用于抽吸化學(xué)品、有機(jī)溶劑的廢液抽吸系統(tǒng)BVC300-1中,,集液瓶使用了玻璃結(jié)合PP聚丙烯的材質(zhì),;良好的耐熱性,可承受121°C高溫滅菌,;重量輕,;韌性好, 耐彎折,,不易脆裂,,即使受外力變形或者被吸癟,也能恢復(fù)形態(tài)繼續(xù)使用,。
此外,,由于聚丙烯材料生產(chǎn)工藝成熟,國產(chǎn)化生產(chǎn),,無需依賴國外技術(shù),。且大部分民用液體膏劑類產(chǎn)品的包裝均使用PP作為包裝瓶,,需求大、市場供應(yīng)量大,。所以PP材料在本文所述的三種塑料材質(zhì)里具有最為顯著的價(jià)格優(yōu)勢,。價(jià)格低,結(jié)合上述的耐化學(xué)性,、耐壓,、耐高溫的特點(diǎn),能夠滿足實(shí)驗(yàn)室大部分吸液需要,,所以具有顯著的性價(jià)比優(yōu)勢,。利用PP綜合性能平均,價(jià)格低的性價(jià)比優(yōu)勢,,我們將其搭配在針對主流市場的大眾化產(chǎn)品中,,如容量為1000ml的L100BS-EP10、2000ml的BV300EP2和4升大容量的BSUD-S204P4E實(shí)驗(yàn)室廢液抽吸系統(tǒng)中,,覆蓋了各種實(shí)驗(yàn)室吸液需求,。
●聚碳酸酯 (Polycarbonate, PC)
聚碳酸酯材質(zhì)顯著的優(yōu)勢是具有高抗沖擊強(qiáng)度,極其耐摔打磕碰,,安全性突出,。所PC材質(zhì)在民用領(lǐng)域,,也被用來制作眼鏡片,、頭盔、汽車大燈,、手機(jī)電腦電視等待屏幕電子產(chǎn)品的外殼保護(hù)罩,,在建筑行業(yè)用于制造天窗、采光板,、防護(hù)欄,,都是利用了其具有高沖擊強(qiáng)度和優(yōu)異的力學(xué)性能。在設(shè)計(jì)BV240A培養(yǎng)基廢液抽吸系統(tǒng)時(shí),,我們也利用了PC的該特點(diǎn)制作其集液瓶,,為集液瓶蓋設(shè)計(jì)了一組雙耳卡扣和高密封的瓶蓋密封圈,將瓶蓋緊密的和瓶體連接在一起,。這樣即使發(fā)生意外,,廢液瓶摔倒或受外力撞擊時(shí),瓶蓋和瓶身的良好密封性,,再集合材質(zhì)本身抗沖擊能力,,使其不易破裂或出現(xiàn)大量液體灑漏的風(fēng)險(xiǎn)事故,安全性突出,。
除了出色的抗沖擊性外,,PC還具有下列特性:良好的透明度,,透光率接近玻璃,便于觀察液位,,這樣就不容易出現(xiàn)液滿沒有及時(shí)處理廢液而發(fā)生的液體溢出,;重量遠(yuǎn)輕于玻璃,傾倒和清洗時(shí)更方便,。
改材料的最大短板是化學(xué)耐受性相對較差,,不推薦用于化學(xué)品或有機(jī)溶劑的抽吸。如果用于抽吸培養(yǎng)基上清廢液,,需要加入84消毒液防止瓶內(nèi)長菌,,則需要在每次傾倒廢液后,以及高溫高壓滅菌前,,用清水洗干凈各部件殘油的含氯消毒液,。直接高溫高壓滅菌,會(huì)出現(xiàn)腐蝕造成的部件開裂,。
●聚砜 (Polysulfone, PSU)
各方面綜合性能強(qiáng),,加工溫度高,工藝控制要求嚴(yán)格,,具有一定技術(shù)壁壘,,成本顯著高于PP和PC,通常被選用在旗艦產(chǎn)品中,。聚砜可在150°C - 180°C下長期使用,,熱變形溫度遠(yuǎn)高于PC和PP,耐受反復(fù)高溫高壓滅菌(如121°C或134°C)也不易出現(xiàn)形變或密封性下降,。優(yōu)異的耐水解性,,使其在高溫高壓蒸汽環(huán)境下性能穩(wěn)定。良好的化學(xué)穩(wěn)定性,, 耐酸,、堿、鹽溶液,、醇類,、烴類、油類等性能優(yōu)良,,對部分極性溶劑的耐受性優(yōu)于PC聚碳酸酯,,甚至部分能超越PP聚丙烯。類似PC聚碳酸酯,,也具有高剛性和高強(qiáng)度,。透明度隨低于玻璃和PC,但顯著優(yōu)于PP,也能明顯的觀察到瓶內(nèi),,滿足基本觀察需求,。
正是由于聚砜材質(zhì)在耐受高溫高壓滅菌方面性能顯著優(yōu)于其他材質(zhì),耐化學(xué)性好,,也能滿足液位觀測需要,,我們將其配置在中旗艦的培養(yǎng)基廢液抽吸系統(tǒng)產(chǎn)品中,如L400BS-E和L400BS,。用戶在細(xì)胞房使用時(shí),,可以加入84消毒液防止長菌,不必?fù)?dān)心廢液瓶被腐蝕,。透明度能保證基本的觀測需要,,避免液滿溢出。反復(fù)的高溫高壓滅菌也不會(huì)使其形變,,影響密封性和使用,。
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