Trong nghiên cứu thực nghiệm hiện đại, nhiều phản ứng hóa học, chuẩn bị vật liệu và quy trình xử lý mẫu có yêu cầu cực kỳ nghiêm ngặt về môi trường, chẳng hạn như không được có nước, oxy, bụi hoặc khí trơ đặc trưng. TAnh tahộp đựng găng tay, như mộtMột thiết bị thử nghiệm có khả năng cô lập hiệu quả sự can thiệp của môi trường bên ngoài đã trở thành công cụ cốt lõi không thể thiếu trong các lĩnh vực như hóa học, khoa học vật liệu, điện tử và y sinh.hộp đựng găng tay cung cấp cho các nhà nghiên cứu một không gian hoạt động kín có thể kiểm soát được, đảm bảo các thí nghiệm được thực hiện chính xác trong các điều kiện môi trường được thiết lập trước, mở rộng đáng kể ranh giới của nghiên cứu thực nghiệm.
Cấu trúc cơ bản của hộp đựng găng tay
Chức năng cốt lõiMục đích của hộp đựng găng tay là tạo ra và duy trì một môi trường bên trong cụ thể. Thiết kế cấu trúc của nó tập trung vào mục tiêu này, và chủ yếu bao gồm các thành phần chính sau:
Hộp là khu vực làm việc cốt lõi của hộp đựng găng tay, thườngĐược làm bằng thép không gỉ, có độ bền cao, khả năng chống ăn mòn và độ kín khí tuyệt vời. Kích thước hộp được xác định dựa trên yêu cầu thí nghiệm. Hộp găng tay nhỏ có thể được sử dụng để xử lý các mẫu nhỏ, trong khi hộp lớn có thể chứa các thiết lập thí nghiệm phức tạp. Cửa sổ quan sát trong suốt được gắn trên thành hộp, thường được làm bằng polycarbonate hoặc kính cường lực, cho phép người vận hành quan sát rõ ràng các hoạt động bên trong hộp trong khi vẫn chịu được những thay đổi áp suất có thể xảy ra.
Buồng chuyển là lối đi then chốt kết nối hộp với môi trường bên ngoài, được sử dụng để chuyển mẫu, thuốc thử hoặc thiết bị thí nghiệm mà không làm ảnh hưởng đến môi trường bên trong hộp. Buồng chuyển thường có hình trụ hoặc hình vuông, với cửa kín ở cả hai đầu, kết nối với bên trong và bên ngoài hộp. Khi chuyển mẫu, trước tiên hãy đặt mẫu vào buồng chuyển và đóng cửa ngoài. Sau đó, môi trường bên trong và bên ngoài buồng được cân bằng thông qua quá trình hút chân không, nạp khí trơ, v.v., và cửa trong được mở ra để chuyển mẫu vào hộp và ngược lại. Một số buồng chuyển tiên tiến còn có chức năng làm nóng và làm mát để đáp ứng các nhu cầu chuyển mẫu đặc biệt.
Găng tay vận hành là cầu nối giữa người vận hành và môi trường bên trong hộp găng tay. Chúng thường được làm từ vật liệu chống ăn mòn hóa học và có độ đàn hồi tốt, chẳng hạn như cao su nitrile, cao su cloropren hoặc cao su flo. Găng tay được kết nối kín với hộp thông qua các giao diện bích đặc biệt, cho phép tay người vận hành dễ dàng đưa vào hộp để thực hiện các thao tác khác nhau, đồng thời tránh rò rỉ khí từ hộp và sự xâm nhập của khí bên ngoài. Kích thước và độ dày của găng tay có thể được lựa chọn tùy theo yêu cầu vận hành. Một số loại găng tay còn có đặc tính chống mài mòn, chịu nhiệt độ cao và chịu nhiệt độ thấp.
Nguyên lý hoạt động của hộp đựng găng tay
Nguyên lý hoạt động cốt lõi của hộp găng tay là tạo ra và duy trì một môi trường khí cụ thể trong một không gian kín thông qua việc kiểm soát và tinh chế khí. Đồng thời, nó cho phép vận chuyển và vận hành mẫu một cách an toàn.
Trước tiên, môi trường ban đầu của hộp găng tay cần được thiết lập bằng cách thay thế nó bằng các khí trơ (như nitơ, argon). Khi thiết bị được khởi động, hộp và buồng chuyển tiếp được hút chân không đến một mức độ chân không nhất định để loại bỏ không khí bên trong (chứa oxy, độ ẩm, v.v.), sau đó khí trơ được đưa vào áp suất đã cài đặt. Quá trình hút chân không - nạp khí này có thể cần được lặp lại nhiều lần để đảm bảo không khí bên trong hộp được thay thế hoàn toàn, giảm nồng độ oxy và độ ẩm xuống mức cần thiết (thường dưới 1 ppm).
Trong quá trình thí nghiệm, hệ thống lọc khí hoạt động liên tục. Khí bên trong hộp chảy qua cột lọc được dẫn động bởi quạt tuần hoàn. Khi khí đi qua sàng phân tử, hơi ẩm được hấp thụ; khi đi qua bộ khử oxy, oxy phản ứng hóa học với bộ khử oxy (ví dụ như bộ khử oxy gốc đồng phản ứng với oxy tạo thành oxit đồng) và được loại bỏ; nếu có các chất hữu cơ dễ bay hơi, than hoạt tính sẽ hấp thụ chúng. Khí đã được lọc trở lại hộp để tạo thành một vòng tuần hoàn khép kín, duy trì nồng độ tạp chất như hơi ẩm và oxy ở mức cực thấp trong thời gian dài.
Nguyên lý hoạt động của buồng chuyển tiếp dựa trên sự cân bằng áp suất và thay khí. Khi cần chuyển mẫu vào hộp, cửa ngoài của buồng chuyển tiếp được mở, mẫu được đặt vào bên trong và cửa ngoài được đóng lại. Sau đó, buồng chuyển tiếp được hút chân không để loại bỏ không khí bên trong và khí trơ được đưa vào để đạt được sự cân bằng áp suất với hộp. Cuối cùng, cửa trong được mở và mẫu được đưa vào hộp. Ngược lại, khi lấy mẫu ra, mẫu được đặt vào buồng chuyển tiếp, cửa trong được đóng, buồng chuyển tiếp được hút chân không, sau đó không khí (hoặc các loại khí khác nếu cần) được đưa vào và cửa ngoài được mở để lấy mẫu ra. Quá trình này đảm bảo rằng môi trường khí trơ bên trong hộp không bị ảnh hưởng bởi không khí bên ngoài trong quá trình chuyển mẫu.
Phân loại hộp đựng găng tay
Dựa trên các tiêu chí phân loại khác nhau, hộp đựng găng tay có thể được chia thành nhiều loại, mỗi loại có thiết kế riêng và phù hợp với từng tình huống.
Theo môi trường khí bên trong, hộp găng tay có thể được phân loại thành hộp găng tay khí trơ và hộp găng tay kỵ khí. Hộp găng tay khí trơ chủ yếu được sử dụng để duy trì môi trường khí trơ và phù hợp cho các thí nghiệm nhạy cảm với oxy và độ ẩm, chẳng hạn như tổng hợp các hợp chất hữu cơ kim loại và chế tạo vật liệu pin lithium. Khí trơ thường được sử dụng là argon hoặc nitơ. Hộp găng tay kỵ khí được thiết kế đặc biệt để tạo ra môi trường kỵ khí và thường kiểm soát nồng độ carbon dioxide để đáp ứng các yêu cầu thí nghiệm về nuôi cấy vi sinh vật kỵ khí và phân hủy vật liệu sinh học. Khí bên trong hộp găng tay kỵ khí chủ yếu là hỗn hợp nitơ, hydro và carbon dioxide (hydro được sử dụng để loại bỏ oxy còn sót lại).
Theo hình dạng cấu trúc, hộp găng tay có thể được chia thành hộp găng tay một buồng, hộp găng tay hai buồng và hộp găng tay nhiều buồng. Hộp găng tay một buồng có cấu trúc đơn giản, chỉ bao gồm một hộp chính và một hộp chuyển tiếp, phù hợp cho các thí nghiệm quy mô nhỏ hoặc xử lý mẫu. Hộp găng tay hai buồng chứa một hộp chính và hai hộp chuyển tiếp, có thể được sử dụng để đưa mẫu vào và lấy mẫu ra tương ứng, cải thiện hiệu quả vận hành và tránh nhiễm chéo, phù hợp cho các hoạt động thí nghiệm quy mô vừa. Hộp găng tay nhiều buồng bao gồm nhiều hộp chính và hộp chuyển tiếp, và các ngăn có thể được kết nối với nhau hoặc được điều khiển độc lập, phù hợp cho các thí nghiệm nhiều bước phức tạp hoặc dây chuyền sản xuất tích hợp, chẳng hạn như quy trình chế biến liên tục vật liệu bán dẫn.
Ứng dụng của hộp đựng găng tay
Hộp đựng găng tay, với khả năng kiểm soát chính xác môi trường bên trong, đóng vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực nghiên cứu khoa học và công nghiệp.
Trong lĩnh vực tổng hợp hóa học, nhiều hợp chất nhạy cảm đòi hỏi môi trường vô trùng và không oxy nghiêm ngặt. Hộp găng tay trở thành nền tảng vận hành lý tưởng. Ví dụ, các hợp chất kim loại hữu cơ (như thuốc thử Grignard, thuốc thử lithium hữu cơ) cực kỳ nhạy cảm với nước và oxy. Chúng sẽ nhanh chóng phân hủy trong không khí, nhưng trong hộp găng tay, các nhà nghiên cứu có thể thực hiện các thao tác cân, hòa tan và phản ứng một cách an toàn, nhờ đó tăng hiệu suất phản ứng và độ tinh khiết của sản phẩm. Hơn nữa, trong nghiên cứu hóa học phối hợp và phản ứng xúc tác, hộp găng tay có thể tránh được sự can thiệp của khí tạp chất vào hệ thống phản ứng, đảm bảo độ chính xác và khả năng tái tạo của kết quả thực nghiệm.
Sử dụng và bảo trì hộp đựng găng tay đúng cách
Việc sử dụng và bảo dưỡng hộp đựng găng tay đúng cách là rất quan trọng để đảm bảo hộp đựng găng tay hoạt động ổn định và kéo dài tuổi thọ.
Trước khi sử dụng, cần kiểm tra toàn diện. Đầu tiên, kiểm tra độ kín của găng tay xem có hư hỏng, nứt hoặc lỏng lẻo không. Có thể kiểm tra bằng cách bơm hơi găng tay và quan sát xem có rò rỉ không. Thứ hai, kiểm tra kết nối của đường ống dẫn khí và hoạt động của van. Sau đó, xác nhận xem vật liệu lọc của hệ thống lọc khí có hiệu quả không (ví dụ: sàng phân tử có bị mất hoạt tính hay bộ khử oxy bị hỏng không). Nếu cần, hãy thay thế chúng. Cuối cùng, kiểm tra màn hình hiển thị các thông số khác nhau của hệ thống điều khiển để đảm bảo các cảm biến oxy và độ ẩm được hiệu chuẩn chính xác.
Trong quá trình vận hành, tránh di chuyển mạnh để tránh làm hỏng găng tay do bị kéo căng quá mức. Khi chuyển mẫu, hãy tuân thủ nghiêm ngặt quy trình vận hành buồng chuyển để đảm bảo đủ độ chân không và bơm hơi, đồng thời tránh làm hỏng môi trường bên trong hộp. Khi tiến hành gia nhiệt hoặc tạo ra khí dễ bay hơi bên trong hộp, hãy mở van xả để xả áp suất thích hợp nhằm tránh áp suất quá mức bên trong hộp. Người vận hành nên mặc trang bị bảo hộ phù hợp, chẳng hạn như áo khoác phòng thí nghiệm và kính bảo hộ, để tránh tiếp xúc trực tiếp với các chất có khả năng gây hại bên trong hộp.
