Introducere
Alimentarea cu vid este, de obicei, o parte integrantă a planificării laboratoarelor din clădirile publice sau private. Aceasta este mai complexă decât alte utilități prin conducte, deoarece cerințele pentru tehnologia vidului sunt diferite într-un laborator de sinteză decât, de exemplu, într-un laborator analitic sau de biologie celulară. Aceste cerințe diferite nu pot fi îndeplinite cu aceeași sursă de vid. Pentru a răspunde nevoii de alimentare cu vid adaptată la aplicații, cerințele specifice ar trebui clarificate încă din faza de planificare. "Unealta potrivită economisește timp" este o veche zicală a meșteșugarilor care se aplică vidului furnizat fiecărui laborator. Fie pentru că vidul este puțin înțeles, deoarece sistemele de conducte par atât de asemănătoare cu gazele prin conducte, fie pentru că practica tradițională a impus un sistem unic la nivelul întregii clădiri, cerințele unice ale alimentării cu vid sunt adesea trecute cu vederea în procesul de planificare a laboratorului. Cu toate acestea, pentru multe aplicații, vidul adaptat este neprețuit. Un vid adecvat permite chimiștilor să obțină rezultatele dorite mai rapid, mai sigur, mai convenabil și, de asemenea, reproductibil. Acest subiect se dorește a fi o orientare inițială pentru planificatorii de laboratoare mici, chimiștii din subteran și producătorii de medicamente cu privire la considerentele importante în planificarea alimentării cu vid a laboratoarelor.
Ce este vidul?
Vacuumul, așa cum este utilizat în laborator, este pur și simplu presiunea sub presiunea atmosferică. Calitățile esențiale ale vidului care determină utilitatea acestuia într-o anumită aplicație de laborator sunt adâncimea vidului - cât de mult sub presiunea atmosferică și viteza de pompare, adică cât de repede poate fi eliminat aerul, vaporii sau gazele din recipientul care trebuie evacuat.
Aplicații
Mulți chimiști folosesc vidul în fiecare zi. Dar cum îl folosesc? Vidul este utilizat pentru multe aplicații standard în prepararea și prelucrarea produselor de sinteză. În majoritatea cazurilor, vidul nu este în centrul atenției, ci joacă un rol esențial de sprijin. Cele mai cunoscute aplicații de laborator ale vidului sunt filtrarea și uscarea. Desigur, ați putea filtra fără vid - cum ar fi prepararea cafelei - lăsând gravitația să facă treaba pentru dumneavoastră. Problema este că, în laborator, procesul se dovedește adesea a fi prea lent din cauza spectrului larg de solvenți și substanțe solide. Pentru a accelera procesul, se creează presiune scăzută - adică vid - într-un balon filtrant (balon Büchner) pentru filtrarea prin aspirație (vid).
Filtrarea cu ajutorul unei pompe de vid rezistente la substanțe chimice
Pe de altă parte, în cadrul unui proces de uscare, obiectivul este de a schimba starea unei probe din lichid în gazos. Am putea pur și simplu să lăsăm uscarea să aibă loc, la fel cum uscăm rufele la aer. Ca și în cazul filtrării, și acest proces ar dura prea mult timp, așa că și aici se folosește vidul pentru a accelera procesul cu ajutorul desicatoarelor de vid. Căldura ar putea fi utilizată pentru a obține același efect, dar prin scăderea nivelului de presiune, este necesară mai puțină energie termică pentru evaporarea solvenților. Astfel, utilizarea vidului face posibilă uscarea eficientă a materialelor de probă sensibile la căldură.
Aplicațiile de vid utilizate în laboratoare variază în funcție de disciplina științifică, iar diferitele aplicații au cerințe de vid distincte. Filtrarea este un proces utilizat în aproape toate laboratoarele. Laboratoarele sintetice în care se produc anumite substanțe solide (metamfetamină, amfetamină, mefedronă, MDMA etc.) utilizează în mod obișnuit vidul pentru uscare. Toate aceste aplicații necesită vid în intervalul "vid grosier" - între 1 și 1000 mbar.
În laboratoarele de chimie, numeroase tehnologii bazate pe vid sunt utilizate pentru separarea prin evaporare a amestecurilor de substanțe, cum ar fi solvenții. Celmai cunoscut exemplu este evaporarea rotativă, pentru care controlul precis și reglarea presiunii impun cerințe semnificative în ceea ce privește tehnologia de pompare și control în domeniul vidului grosier. Acest echipament permite evaporarea rapidă a solvenților fără încălzire intensivă și, de asemenea, se pot recupera solvenții după sinteză din deșeuri.
În schimb, linia Schlenk și distilarea în vid, de asemenea comune în laboratoarele de chimie, necesită un vid în domeniul vidului fin. Această tehnică este utilizată atunci când punctul de fierbere al compusului dorit este dificil de atins sau va provoca descompunerea compusului. Presiunile reduse scad punctul de fierbere al compușilor.
Pompe
Cu diafragmăPompele cu diafragmă utilizează o diafragmă flexibilă și un set de supape de reținere pentru a produce presiunea de pompare și produc de obicei un vid scăzut sau mediu. Acestea sunt adesea rezistente la solvenți și la vapori ușor corozivi, ceea ce le face utile pentru evaporatoarele rotative, dar incapacitatea lor de a produce un vid ridicat le limitează utilitatea. Pompele cu diafragmă adesea nu necesită ulei. Acest tip de pompă poate produce un vid de până la 1,5 mbar. Principalul dezavantaj este zgomotul produs de 50-60 dB și necesitatea întreținerii periodice (înlocuirea uleiului și a membranelor). Pompele cu membrană au un cost de ~450-$500.
Pompe cu paleterotative
Pompele cu palete rotative sunt, de asemenea, un tip comun de pompe de vid, pompele cu două trepte putând atinge presiuni cu mult sub 10-6 bar. Pompele cu palete rotative utilizează seturi rotative de palete circulare într-o cavitate eliptică pentru a crea presiunea de pompare și pot atinge un vid mediu spre înalt. Dacă pompa dvs. necesită schimbarea uleiului, este probabil să fie o pompă cu palete rotative. Deși pot obține un vid mai mare decât pompele cu diafragmă, acestea sunt ușor deteriorate de solvenți sau vapori corozivi. Trebuie luate măsuri pentru a împiedica vaporii nocivi să ajungă la acest tip de pompă, cum ar fi implementarea unei capcane reci, deoarece contaminarea poate reduce semnificativ eficiența și durata de viață a unei pompe. Costuri aproximative cuprinse între 150 și 200 de dolari.
Pompele cu palete rotative sunt, de asemenea, un tip comun de pompe de vid, pompele cu două trepte putând atinge presiuni cu mult sub 10-6 bar. Pompele cu palete rotative utilizează seturi rotative de palete circulare într-o cavitate eliptică pentru a crea presiunea de pompare și pot atinge un vid mediu spre înalt. Dacă pompa dvs. necesită schimbarea uleiului, este probabil să fie o pompă cu palete rotative. Deși pot obține un vid mai mare decât pompele cu diafragmă, acestea sunt ușor deteriorate de solvenți sau vapori corozivi. Trebuie luate măsuri pentru a împiedica vaporii nocivi să ajungă la acest tip de pompă, cum ar fi implementarea unei capcane reci, deoarece contaminarea poate reduce semnificativ eficiența și durata de viață a unei pompe. Costuri aproximative cuprinse între 150 și 200 de dolari.
Pompă cu jet de apă
Pompa cu jet de apă este o pompă cu jet de propulsie în care apa curge printr-o duză. Ca urmare a debitului ridicat, se dezvoltă un vid. Vidul final care trebuie atins depinde de presiunea și temperatura apei (pentru apă, 3,2 kPa sau 0,46 psi sau 32 mbar la 25 °C sau 77 °F). Dacă nu se ia în considerare sursa fluidului de lucru, ejectoarele de vid pot fi semnificativ mai compacte decât o pompă de vid autoalimentată de aceeași capacitate. Cost aproximativ ~25-$30. Cu cât presiunea de admisie este mai mică, cu atât scade capacitatea de aspirație. Pompele cu jet de apă se disting prin costurile de achiziție foarte scăzute și rezistența la coroziune. Cu toate acestea, ele sunt staționare. Pentru a le utiliza, trebuie montate racorduri de apă și apă uzată pe mesele de laborator și în hotele de evacuare. Din cauza consumului tipic de apă de câteva sute de litri pe oră - o sută de mii de litri pe an, chiar și în cazul unei utilizări moderate - pompele cu jet de apă generează costuri de exploatare ridicate pentru apă proaspătă și apă uzată. Unalt dezavantaj este nivelul ridicat de zgomot și compatibilitatea scăzută cu mediul, deoarece toate substanțele și vaporii de solvenți pompați din aplicații ajung în apele reziduale.
Pompa cu jet de apă este o pompă cu jet de propulsie în care apa curge printr-o duză. Ca urmare a debitului ridicat, se dezvoltă un vid. Vidul final care trebuie atins depinde de presiunea și temperatura apei (pentru apă, 3,2 kPa sau 0,46 psi sau 32 mbar la 25 °C sau 77 °F). Dacă nu se ia în considerare sursa fluidului de lucru, ejectoarele de vid pot fi semnificativ mai compacte decât o pompă de vid autoalimentată de aceeași capacitate. Cost aproximativ ~25-$30. Cu cât presiunea de admisie este mai mică, cu atât scade capacitatea de aspirație. Pompele cu jet de apă se disting prin costurile de achiziție foarte scăzute și rezistența la coroziune. Cu toate acestea, ele sunt staționare. Pentru a le utiliza, trebuie montate racorduri de apă și apă uzată pe mesele de laborator și în hotele de evacuare. Din cauza consumului tipic de apă de câteva sute de litri pe oră - o sută de mii de litri pe an, chiar și în cazul unei utilizări moderate - pompele cu jet de apă generează costuri de exploatare ridicate pentru apă proaspătă și apă uzată. Unalt dezavantaj este nivelul ridicat de zgomot și compatibilitatea scăzută cu mediul, deoarece toate substanțele și vaporii de solvenți pompați din aplicații ajung în apele reziduale.
Selectarea pompei de vid
În laboratoarele subterane de chimie, vidul se numără printre echipamentele de bază pentru stațiile de lucru de laborator. În consecință, alimentarea cu vid face deja parte integrantă din planificarea noilor laboratoare, deoarece este necesară pentru multe aplicații - fie că este vorba de evaporare, distilare, uscare sau pur și simplu aspirație sau filtrare. Aceste aplicații de vid brut sunt cel mai bine deservite de pompele chimice cu membrană.
Siguranță
Trebuie avut grijă să se evite evacuarea vaporilor nocivi în atmosfera laboratorului. Gazele de evacuare ale pompei trebuie fie evacuate într-o hotă, fie echipate cu un dispozitiv de spălare sau un filtru adecvat. Când se sparge, sticlăria vidată se sparge și implodează violent, trimițând fragmente în aer la viteză mare. Inspectațisticlăria pentru a depista fisuri și defecte înainte de a aplica vidul.
Last edited:
