Les boîtes à gants sont utilisées dans des milliers d'applications dans les laboratoires et les usines du monde entier. Leur objectif principal est de permettre la manipulation de matériaux en toute sécurité et elles disposent souvent d'une atmosphère inerte. L'espace relativement réduit à l'intérieur de la boîte à gants facilite le maintien des conditions correctes ainsi que la sécurité des opérateurs.
Ce post aborde les variables qui doivent être contrôlées - la pression, la température, l'humidité ainsi que la pureté et la composition du gaz - et recommande les meilleures pratiques pour installer correctement les équipements de mesure.
Sans surprise, les gaz inertes les plus couramment utilisés dans les boîtes à gants sont l'azote (N2) et l'argon (Ar) car ils sont faciles à acquérir et rentables. Ils protègent les produits chimiques réactifs de l'oxydation et garantissent également que les substances volatiles ne prendront pas feu ou n'exploseront pas. L'hélium (He) est aussi parfois utilisé pour créer une atmosphère inerte. D'autres gaz sont parfois utilisés, notamment l'hydrogène (H2) et le dioxyde de carbone (CO2) pour créer des atmosphères spécialisées, par exemple pour des expériences avec des plantes. L'hydrogène en quantités spécifiques peut être nécessaire pour que des réactions chimiques aient lieu. Dans ces cas, un contrôle est nécessaire pour s'assurer que la quantité d'hydrogène avec le gaz inerte est exactement la bonne.
La surveillance de l'azote à l'état de traces (N2) dans une boîte à gants inerte est la méthode la plus efficace et la plus fiable pour détecter les fuites d'argon (Ar) ou d'hélium (H2) - l'air est composé de 78 % d'azote, la présence de N2 est donc une très bonne indication d'une fuite.
L'utilisation d'un analyseur d'impuretés à l'état de traces en ligne installé dans le cadre d'un système d'échantillonnage extractif fournira une indication fiable des fuites.
La surveillance des traces d'oxygène dans une boîte à gants inerte est la méthode la plus efficace pour détecter les fuites dans les atmosphères inertes d'argon et d'hélium et peut également être utilisée pour détecter les fuites si la boîte à gants est remplie d'azote comme gaz inerte.
Il existe deux techniques de mesure pour s'assurer de la pureté d'un gaz inerte utilisé dans une boîte à gants :
Dans les boîtes à gants où des conditions ultra-sèches sont maintenues, des transmetteurs d'humidité à l'état de traces sont souvent installés pour détecter les fuites potentielles. Si les niveaux d'humidité augmentent, c'est un bon indicateur que l'air ambiant pénètre dans le système.
Souvent, les niveaux d'humidité sont contrôlés à un niveau spécifique pour garantir les bonnes conditions pour le processus ou l'expérience. Dans le cas de conditions plus humides, une humidité polymère fournira des mesures rapides et précises.
Tous les paramètres ci-dessus - N2, O2 et H2O - peuvent être mesurés à l'aide d'un seul analyseur d'impuretés en ligne pour plusieurs gaz.
Ce sont également deux paramètres importants qui ont un impact sur les mesures d'humidité ou de point de rosée. Vous pouvez en savoir plus à ce sujet dans un précédent billet : Théorie de l'Académie de l'humidité 5 : Effet de la température et de la pression sur le %rh.
Pourquoi la température et la pression de la boîte à gants pourraient-elles être différentes des conditions ambiantes ? Selon le processus ou l'expérience réalisés dans la boîte à gants, le maintien d'une température constante pourrait être essentiel. Il peut être nécessaire qu'elle soit généralement plus élevée ou plus basse que les conditions ambiantes typiques, par exemple.
La pression dans une boîte à gants est souvent liée à la sécurité. Lors de la manipulation de matériaux potentiellement dangereux - comme des bactéries ou des virus - la pression de la boîte à gants est réglée pour être inférieure à l'ambiante. En cas de fuite, l'air sera aspiré dans la boîte à gants et protégera les opérateurs de son contenu. Des pressions plus élevées sont utilisées dans une boîte à gants lorsque le contenu doit être protégé de l'air ambiant : dans ce cas, l'atmosphère de la boîte à gants est expulsée en cas de fuite. Cela offre une protection supplémentaire puisqu'il y aura un léger délai entre l'apparition de la fuite, le déclenchement d'une alarme et l'arrêt du système.
Dans certains cas, les procédés nécessitent un vide dans une boîte à gants spécialisée dans le vide, et dans ce cas, tous les instruments sélectionnés devront être capables de fonctionner dans le vide.
Il y a quatre étapes à considérer:
Purge.À ce stade, un gaz inerte sec est injecté dans la boîte à gants pour éliminer tout air ambiant ou excès d'humidité. La purge a lieu avant la première mise en place et également après le nettoyage ou l'entretien. L'azote est souvent utilisé à cette fin car il est économique.
Établissement de l'atmosphère et des conditions correctes. La boîte à gants est ensuite remplie du gaz inerte pour le processus - cela peut être N2, Ar, He ou un mélange spécifique de gaz. Les niveaux d'humidité et de température sont également stabilisés.
Conditions de surveillance. L'oxygène, l'humidité, la température et la pression sont tous surveillés en permanence pour s'assurer que la boîte à gants est stable et étanche.
Régénération. Les gaz inertes de la boîte à gants nécessitent une régénération constante. Bien que la purge (telle que décrite ci-dessus) soit courante dans les grandes installations, des systèmes de gestion des gaz sont également utilisés. Ces systèmes font circuler les gaz dans les boîtes à gants et utilisent des colonnes de purification pour nettoyer et régénérer les gaz inertes.
Il est essentiel d'installer correctement les transmetteurs d'oxygène et d'humidité pour obtenir des mesures précises et fiables. Lisez attentivement les directives d'installation de votre fabricant qui devraient donner des instructions détaillées pour les installations. Les facteurs les plus importants à prendre en compte sont :
Pour plus de détails sur l'installation correcte des transmetteurs d'humidité de traces, lisez notre billet connexe : Mesurer le point de rosée de manière fiable : Comment installer un émetteur de point de rosée pour une meilleure précision de mesure
Nous reconnaissons que les applications spécifiques de boîtes à gants ont des exigences très différentes. Nos Échelles de transmetteurs de traces d'humidité et transmetteurs d'oxygène permettent une utilisation dans un éventail de conditions et de situations. Le programme d'échange de capteurs pour les transmetteurs d'humidité et d'oxygène garantit que l'entretien est rapide, facile et entraîne un minimum de perturbations et de temps d'arrêt.
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