Giriş
Vakum temini genellikle kamu veya özel binalardaki laboratuvarlar için planlamanın ayrılmaz bir parçasıdır. Diğer borulu tesisatlardan daha karmaşıktır çünkü vakum teknolojisi gereksinimleri bir sentez laboratuvarında örneğin bir analitik veya hücre biyolojisi laboratuvarından farklıdır. Bu farklı gereksinimler aynı vakum kaynağı ile karşılanamaz. Uygulamalara göre uyarlanmış vakum kaynağı ihtiyacını karşılamak için, özel gereksinimler planlama aşamasının başlarında netleştirilmelidir. "Doğru alet zaman kazandırır", her laboratuvara sağlanan vakum için geçerli olan eski bir zanaatkar deyişidir. Vakum, boru sistemlerinin borulu gazlara çok benzemesi nedeniyle yeterince anlaşılmadığından veya geleneksel uygulamalar bina genelinde tek bir sistemi dikte ettiğinden, vakum tedarikinin benzersiz gereksinimleri laboratuvar planlama sürecinde sıklıkla göz ardı edilmektedir. Bununla birlikte, birçok uygulama için özel vakum çok değerlidir. Uygun vakum, kimyagerlerin istenen sonuçlara daha hızlı, daha güvenli, daha rahat ve aynı zamanda tekrarlanabilir bir şekilde ulaşmasını sağlar. Bu konunun küçük laboratuvar planlamacıları, yeraltı kimyagerleri ve ilaç üreticileri için laboratuvarlar için vakum tedarikinin planlanmasında dikkate alınması gereken önemli hususlara yönelik bir başlangıç olması amaçlanmıştır.
Vakumnedir?
Laboratuvarda kullanılan vakum basitçe atmosferik basıncın altındaki basınçtır. Vakumunherhangi bir laboratuvar uygulamasındaki kullanışlılığını belirleyen temel nitelikleri, vakum derinliği - atmosfer basıncının ne kadar altında olduğu ve pompalama hızı, yani hava, buhar veya gazların tahliye edilen kaptan ne kadar hızlı çıkarılabileceğidir.
Uygulama
Birçok kimyager her gün vakum kullanır. Ama nasıl kullanıyorlar? Vakum, sentez ürünlerinin hazırlanması ve işlenmesinde birçok standart uygulama için kullanılır. Çoğu durumda, vakum odak noktası değildir, ancak önemli bir destekleyici rol oynar. En bilinen laboratuvar vakum uygulamaları filtreleme ve kurutmadır. Elbette vakumsuz filtreleme yapabilirsiniz - kahve demlemek gibi - yerçekiminin işi sizin için yapmasına izin vererek. Sorun şu ki, laboratuvarda, geniş solvent ve katı madde yelpazesi nedeniyle bu işlem genellikle çok yavaş gerçekleşir. Süreci hızlandırmak için, Emme (vakum) filtrasyonu için bir filtre şişesinde (Büchner şişesi) düşük basınç - yani vakum - oluşturulur.
Kimyasallara dayanıklı bir vakum pompası yardımıyla filtreleme
Öte yandan bir kurutma işleminde amaç, bir numunenin durumunu sıvıdan gaza dönüştürmektir. Tıpkı çamaşırları havada kuruttuğumuz gibi kurutmanın gerçekleşmesine izin verebiliriz. Filtrasyonda olduğu gibi, bu işlem de çok fazla zaman alacaktır, bu nedenle Vakum desikatörleri yardımıyla süreci hızlandırmak için burada da vakum kullanılır. Aynı etkiyi elde etmek için ısı kullanılabilir, ancak basınç seviyesini düşürerek, çözücüleri buharlaştırmak için daha az ısı enerjisi gerekir. Böylece vakum kullanımı, ısıya duyarlı numune malzemelerinin verimli bir şekilde kurutulmasını mümkün kılar.
Laboratuvarlarda kullanılan vakum uygulamaları bilimsel disipline göre değişir ve farklı uygulamaların farklı vakum gereksinimleri vardır. Filtrasyon neredeyse tüm laboratuvarlarda kullanılan bir işlemdir. Bir miktar katı madde (meth, amph, mephedrone, MDMA ve benzeri) üreten sentetik laboratuvarlar genellikle kurutma için vakum kullanır. Bu uygulamaların tümü "kaba vakum" aralığında vakum gerektirir - 1 ila 1000 mbar arasında.
Kimya laboratuvarlarında, çözücüler gibi madde karışımlarının buharlaştırılarak ayrıştırılması için çok sayıda vakum tahrikli teknoloji kullanılmaktadır. Bunun en iyi bilinen örneği, hassas kontrol ve basınç düzenlemesinin kaba vakum aralığında pompa ve kontrol teknolojisine ilişkin önemli gereklilikler getirdiği Döner buharlaştırmadır. Bu ekipman, çözücülerin yoğun ısıtma olmadan hızlı bir şekilde buharlaştırılmasını sağlar, ayrıca sentezden sonra çözücüleri atıklardan geri kazanabilirsiniz.
Buna karşılık, kimya laboratuvarlarında da yaygın olan Schlenk hattı ve Vakum distilasyonu, ince vakum aralığında vakum gerektirir. Bu teknik, istenen bileşiğin kaynama noktasına ulaşmanın zor olduğu veya bileşiğin ayrışmasına neden olacağı durumlarda kullanılır. Düşük basınçlar bileşiklerin kaynama noktasını düşürür.
Pompalar
DiyaframDiyaframlı pompalar pompalama basıncı üretmek için esnek bir diyafram ve bir dizi çek valf kullanır ve tipik olarak düşük ila orta vakum üretir. Genellikle solvent ve hafif korozif buharlara karşı dirençlidirler, bu da onları döner buharlaştırıcılar için kullanışlı hale getirir, ancak yüksek vakum üretememeleri kullanımlarını sınırlar. Diyaframlı pompalar genellikle yağ gerektirmez. Bu tip pompalar 1,5 mbar'a kadar vakum üretebilir. Ana dezavantajı 50-60 dB'ye kadar gürültü üretmesi ve periyodik bakım gerekliliğidir (yağ ve membranların değiştirilmesi). Diyaframlı pompaların maliyeti ~450-500$ arasındadır.
Döner Kanatlı
Döner kanatlı pompalar da yaygın bir vakum pompası türüdür ve iki kademeli pompalar 10-6 bar'ın çok altındaki basınçlara ulaşabilir. Döner kanatlı pompalar, pompalama basıncı oluşturmak için eliptik bir boşlukta dönen dairesel kanat setleri kullanır ve orta ila yüksek vakum elde edebilir. Pompanız yağ değişimi gerektiriyorsa, muhtemelen döner kanatlı bir pompadır. Diyaframlı pompalardan daha yüksek vakum elde edebilmelerine rağmen, solvent veya aşındırıcı buharlardan kolayca zarar görürler. Kirlenme bir pompanın verimliliğini ve ömrünü önemli ölçüde azaltabileceğinden, zararlı buharların bu tür bir pompaya ulaşmasını önlemek için soğuk tuzak uygulaması gibi adımlar atılmalıdır. Yaklaşık maliyet 150-200 $ arasındadır.
Döner kanatlı pompalar da yaygın bir vakum pompası türüdür ve iki kademeli pompalar 10-6 bar'ın çok altındaki basınçlara ulaşabilir. Döner kanatlı pompalar, pompalama basıncı oluşturmak için eliptik bir boşlukta dönen dairesel kanat setleri kullanır ve orta ila yüksek vakum elde edebilir. Pompanız yağ değişimi gerektiriyorsa, muhtemelen döner kanatlı bir pompadır. Diyaframlı pompalardan daha yüksek vakum elde edebilmelerine rağmen, solvent veya aşındırıcı buharlardan kolayca zarar görürler. Kirlenme bir pompanın verimliliğini ve ömrünü önemli ölçüde azaltabileceğinden, zararlı buharların bu tür bir pompaya ulaşmasını önlemek için soğuk tuzak uygulaması gibi adımlar atılmalıdır. Yaklaşık maliyet 150-200 $ arasındadır.
Su jetipompası
Su jeti pompası, suyun bir nozülden aktığı bir itici jet pompasıdır. Yüksek akış hızının bir sonucu olarak bir vakum oluşur. Ulaşılacak nihai vakum, su basıncına ve sıcaklığına bağlıdır (su için 25 °C veya 77 °F'de 3,2 kPa veya 0,46 psi veya 32 mbar). Çalışma sıvısının kaynağı dikkate alınmazsa, vakum ejektörleri aynı kapasiteye sahip kendi kendine çalışan bir vakum pompasından önemli ölçüde daha kompakt olabilir. Yaklaşık maliyet ~25-$30. Emme basıncı düĢtükçe emme kapasitesi de o kadar azalır. Su jeti pompaları çok düşük edinim maliyetleri ve korozyon direnci ile öne çıkar. Ancak, sabittirler. Bunları kullanmak için su ve atık su bağlantılarının laboratuvar masalarına ve egzoz davlumbazlarına monte edilmesi gerekir. Saatte birkaç yüz litrelik tipik su tüketimi nedeniyle - orta düzeyde kullanımda bile yılda yüz bin litre - su jeti pompaları tatlı su ve atık su için yüksek işletme maliyetleri oluşturur. Diğer bir dezavantaj ise yüksek gürültü seviyesi ve uygulamalardan pompalanan tüm maddeler ve solvent buharları atık suya karıştığı için zayıf çevresel uyumluluktur.
Su jeti pompası, suyun bir nozülden aktığı bir itici jet pompasıdır. Yüksek akış hızının bir sonucu olarak bir vakum oluşur. Ulaşılacak nihai vakum, su basıncına ve sıcaklığına bağlıdır (su için 25 °C veya 77 °F'de 3,2 kPa veya 0,46 psi veya 32 mbar). Çalışma sıvısının kaynağı dikkate alınmazsa, vakum ejektörleri aynı kapasiteye sahip kendi kendine çalışan bir vakum pompasından önemli ölçüde daha kompakt olabilir. Yaklaşık maliyet ~25-$30. Emme basıncı düĢtükçe emme kapasitesi de o kadar azalır. Su jeti pompaları çok düşük edinim maliyetleri ve korozyon direnci ile öne çıkar. Ancak, sabittirler. Bunları kullanmak için su ve atık su bağlantılarının laboratuvar masalarına ve egzoz davlumbazlarına monte edilmesi gerekir. Saatte birkaç yüz litrelik tipik su tüketimi nedeniyle - orta düzeyde kullanımda bile yılda yüz bin litre - su jeti pompaları tatlı su ve atık su için yüksek işletme maliyetleri oluşturur. Diğer bir dezavantaj ise yüksek gürültü seviyesi ve uygulamalardan pompalanan tüm maddeler ve solvent buharları atık suya karıştığı için zayıf çevresel uyumluluktur.
Vakum pompası seçimi
Yeraltı kimya laboratuvarlarında vakum, laboratuvar iş istasyonları için temel ekipmanlar arasındadır. Sonuç olarak, buharlaştırma, damıtma, kurutma veya sadece aspirasyon veya filtrasyon gibi birçok uygulama için gerekli olduğundan, vakum beslemesi zaten yeni laboratuvarların planlamasının ayrılmaz bir parçasıdır. Bu kaba vakum uygulamalarına en iyi şekilde kimya diyaframlı pompalar hizmet vermektedir.
Güvenlik
Laboratuvar atmosferine zararlı buharların çıkmasını önlemek için dikkatli olunmalıdır. Pompa egzozu ya bir çeker ocağa verilmeli ya da uygun bir yıkayıcı veya filtre ile donatılmalıdır. Kırıldığında, boşaltılmış cam eşyalar parçalanır ve şiddetli bir şekilde patlayarak parçaların yüksek hızda uçuşmasına neden olur. Vakum uygulamadan önce cam eşyalarınızı çatlak ve kusurlar açısından inceleyin.
Last edited:
