Ordnungsgemäßer Betrieb von Vakuum-basierten Geräten

Quelle: Robert M. Rioux, Ajay Sathe & Regina Chen, Pennsylvania State University, University Park, PA

Vakuum ist erforderlich für eine Reihe von Laborverfahren. Dies geschieht am besten regelmäßig im Labor durch den Einsatz von Vakuum-Pumpen. Neben der Arbeit bei geringem Druck, Vakuumpumpen kann auch zur ermöglichen, schneller Wechsel der Atmosphäre in einem Reaktor oder Kolben durch evakuieren und Verfüllung.

Vakuum eignet sich für vielfältige Zwecke im Labor. Zum Beispiel Vakuum senkt den Siedepunkt der Flüssigkeiten und fördert den vaporing Prozess, der verwendet wird, für Vakuum-Öfen, Ausrüstung, Entgasung und Gefriertrocknung. Außerdem erzeugt Vakuum eine Druckdifferenz im Vergleich zur Atmosphäre, die für die Filtration und Pipetten verwendet wird. Ultra-Hochvakuum entfernt Luft um chemische Inertheit, zu erreichen, die Aufrechterhaltung einer sauberen Oberfläche und chemische oder physikalische Aufdampfen für Elektronenstrahlschweißen, verwendet wird. Eine Vakuum-Pumpe ist ein Gerät, das hilft, eine versiegelte Kammer zu evakuieren, um einen Druck unter atmosphärischem Druck zu erreichen. Die am häufigsten eingesetzten Pumpen im Labor sind Turbomolekular-Pumpen, Ölpumpen, trockenen Blättern Pumpen oder Wasser Aspirators.

Turbomolekular-Pumpen dienen häufig im Labor Instrumentierung, wie z. B. in einem Massenspektrometer und Vakuumniveaus von 10 ^-10 Torr erreichen können. Diese Arbeiten durch schnelle Spinnen zu kollidieren mit Luft oder Dampf Moleküle, um Schwung in Richtung Auspuff auswirken. Die hohe Vakuum haben einer Pumpe für viele Ultrahoch-Vakuum-Anwendungen geeignet. Aber Luft ist zu dicht an einer Turbomolekularpumpe Pumpe zu arbeiten und diese Pumpen benötigen daher eine zweite Pumpe der Atmosphärendruck bis 1 Torr ermöglichen die Turbomolekularpumpe Pumpe arbeiten fallen.

Ölpumpen sind am häufigsten im Labor und in der Regel ein Vakuum von 10 ^-3 Torr zu erreichen. Dies trifft auf die meisten allgemeinen Laboranwendungen, und sie sind einfach zu bedienen. Öl wird verwendet, um Schmierung und Dichtung der Pumpe, die hilft, um Tiefe Vakuum zu erreichen. Die Verwendung von Öl bringt jedoch auch das Problem der Ölwechsel und Altöl Entsorgung.

die trockene Scroll-Pumpe, die hat die Fähigkeit, eine ultimative Vakuum 10 ^-3 Torr zu erreichen, ist eine der häufigsten trockene Pumpe Technologien in der Laborumgebung verwendet. Die trockenen Blättern Pumpe arbeitet mit zwei überlappenden Spirale Schriftrollen exzentrisch bewegt und Komprimierung von Luft und Dampf in Richtung Auspuff. Diese Pumpe ' t brauchen Öl und auch Pumpen mit einer schnelleren Rate, die für einige Anwendungen wie ein Handschuhfach attraktiv ist. Tipp-Dichtungen sind notwendig, um die Dämpfe in den richtigen Kanal zu halten, aber diese Tipp-Dichtungen sind Verschleißteile und benötigt regelmäßige Wartung.

Wasser Aspirators, die Wasserpumpen Jet auch genannt werden, sind in der Regel an das Labor Waschbecken Wasserhahn befestigt und ein Vakuumniveau von 10-15 Torr erreichen konnte. Diese Arbeiten durch die Verwendung von schnell fließenden Gewässern um Vakuum in den Seitenarm zu erstellen. Aufgrund ihrer geringen Kosten waren diese historisch populär, Vakuum zu erreichen. Doch Wasser wird verschwendet und das Vakuum ist nicht hoch.

die Wahl der Art der Pumpe richtet sich nach der Endanwendung und die Qualität des Vakuums letztlich erforderlich. Unabhängig von der verwendeten Pumpe führt die Erzeugung des Vakuums auf die Möglichkeit der Implosion und Explosion Gefahren. Die folgenden Protokolle werden beschrieben, um die Risiken im Zusammenhang mit dem Einsatz von Vakuum-Anlagen zu minimieren und sichere Arbeitsbedingungen zu gewährleisten.

1. Verwendung von persönlicher Schutzausrüstung

1. Schutzbrille, Kittel und Gesichtsschutz müssen genutzt werden, bei der Arbeit mit oder in der Nähe einer Vakuumapparatur.
2. Ein Explosion Schild muss genutzt werden, um fliegende Glas oder Schmutz, die infolge einer plötzlichen Druckanstieg verhindern.

2. Verwenden des richtigen Schläuche und Geräte

1. immer verwenden Schläuche, Glaswaren und andere Ausrüstung, die bewertet, ist für die Verwendung mit Vakuum. Unsachgemäßer Gebrauch kann Materialversagen führen und verursachen Explosion/Implosionen.
2. Glas und Schläuche regelmäßig auf defekte/Kürzungen, prüfen, da diese leicht knacken/unter Vakuum brechen können.
3. Die Abgase der Vakuumpumpe muss mit einem Abzug oder einen geschrubbt Gebäude Auspuff verbunden sein. Dies ist besonders wichtig, wenn das Vakuum auf einem System unter Verwendung von ätzenden oder giftigen Chemikalien verwendet wird.
4. Je nach Experiment und Umfang des Vakuums beteiligt, eine Wache oder schützende Barriere zwischen dem Betreiber und Schiff unter Vakuum eingesetzt werden sollte. Diese können die gleiche Art von Barrieren, die Betreiber von Hochdruckapparaten isoliert werden.

3. Fallen

1. immer mit einer Falle zwischen die Vakuumquelle (Pumpe) und der Apparat, der das Vakuum nutzt. Die Falle schützt die teure Vakuumquelle vor Schäden im Falle des versehentlichen Lecks oder materiellen Rückfluss in die Vakuumleitung.
2. Die fallen auch Dämpfe/Gerüche verhindern, ausgestrahlt in den Auspuff der Pumpe zur.
3. Die fallen sind in der Regel Cryostatted mit Trockeneis oder flüssig-Stickstoff-Bäder. Extreme Vorsicht bei der Benutzung solcher kryogenen Temperaturen und ordnungsgemäße PSA muss verwendet werden, um das Kühlmittel in die und aus den fallen zu übertragen.
4. , Da die Verwendung von kryogenen Flüssigkeiten (d.h., flüssigem Stickstoff) Kühlung Zwecken zur Verflüssigung von Sauerstoff führen kann, Vakuum-Systemen muss unter Vakuum werden vor und während des Betriebs. Nach dem Erreichen des gewünschte Vakuumniveaus, kann anschließend die Dewar, enthält die Öl-Falle mit flüssigem Stickstoff gefüllt werden. Nach Beendigung des Experiments erfordert Vakuum, während noch unter Vakuum, Dewar-Küvette aus flüssigem Stickstoff gefüllt-Falle zu entfernen, lassen Sie die Falle warm auf Raumtemperatur und öffnen Sie langsam das System auf den atmosphärischen Druck.
5. Der Dewar-Flaschen selbst sind unter Vakuum und müssen mit größter Vorsicht behandelt werden, da sie sofort implodieren können. Verwenden Sie stets geeignete PSA beim Transport oder arbeiten mit Dewar Fläschchen.

4. Bluten, Linien

1. das Vakuum Linien müssen langsam entlüftet werden, bevor Sie die fallen und Vakuumquelle trennen. Ein plötzlicher Druck betont in den Materialien ändern und vorzeitigen Bruch und Explosionen verursachen können.

5. Glas-Beschichtung

1. Glaswaren größer als 250 mL, die mit Vakuum-Anlagen verwendet wird muss mit Klebeband, Netze oder eine Kunststoffbeschichtung, vermindern das Risiko von fliegende Trümmer, im Falle einer Explosion gehüllt. Hierunter fallen, Dewars, rotierende Verdampfer und andere Glaswaren, die unter Vakuum gehalten.

Operationen erfordern Vakuum haben mehrere Gefahren im Zusammenhang mit ihnen. Schiff Implosion kann führen zu fliegen, Glas und anderen Materialien, die Freisetzung von Chemikalien auf die Arbeitsumgebung und potenziell Feuer durch die Kondensation von flüssigem Sauerstoff. Vakuum-Operationen sollte ordnungsgemäß eingerichtet und Betrieben nur nach potenzielle Risiken identifiziert und richtig gemildert wurden.

1. NRC (National Research Council). Prudent Practices in the Laboratory. Handling and Management of Chemical Hazards. National Academy Press: Washington, DC, 2011.
2. Laboratory Vacuum Pump Buyers' Guide, 2012.