Quali sono le misure critiche necessarie nelle scatole di guanti inerti?

Quali sono le misure critiche necessarie nelle scatole a guanti inerti e come si fanno?

Le scatole a guanti sono utilizzate in migliaia di applicazioni nei laboratori e nelle fabbriche di tutto il mondo. Il loro scopo principale è quello di permettere la manipolazione sicura dei materiali e spesso hanno un'atmosfera inerte. Lo spazio relativamente piccolo all'interno della scatola a guanti rende più facile mantenere le condizioni corrette, oltre a mantenere gli operatori al sicuro.

Questo post discute le variabili che devono essere controllate - pressione, temperatura, umidità così come la purezza e la composizione del gas - e raccomanda le migliori pratiche per installare correttamente le apparecchiature di misurazione.

Quali sono i gas inerti comuni usati nelle scatole a guanti?

Non sorprende che i gas inerti più comunemente usati nelle scatole a guanti siano l'azoto (N₂) e l'argon (Ar) perché sono facilmente acquisibili e convenienti. Proteggono le sostanze chimiche reattive dall'ossidazione e assicurano anche che le sostanze volatili non prendano fuoco o esplodano. Anche l'elio (He) è talvolta usato per creare un'atmosfera inerte. Altri gas a volte usati possono includere idrogeno (H₂) e anidride carbonica (CO₂) per creare atmosfere speciali - per esempio per esperimenti con le piante. L'idrogeno in quantità specifiche può essere necessario per lo svolgimento di reazioni chimiche. In questi casi, il controllo è necessario per garantire che la quantità di idrogeno con il gas inerte sia esattamente quella giusta.

Quali sono i parametri chiave da controllare?

Azoto

Il monitoraggio delle tracce di azoto (N₂) in una glove box inerte è il metodo più efficace e affidabile per rilevare le perdite di argon (Ar) o elio (H₂) - l'aria è composta per il 78% da azoto, quindi la presenza di N₂ è un'ottima indicazione di una perdita.

L'utilizzo di un analizzatore online di impurità in tracce installato come parte di un sistema di campionamento estrattivo fornirà un'indicazione affidabile delle perdite.

Ossigeno

Monitorare le tracce di ossigeno in una glove box inerte è il metodo più efficace per rilevare le perdite in atmosfere inerti di argon ed elio e può essere utilizzato anche per rilevare le perdite se la glove box è riempita con azoto come gas inerte.

Ci sono due tecniche di misurazione per garantire la purezza di un gas inerte usato in una scatola a guanti:

• 1. Controllo a campione della purezza della fornitura prima che il gas venga immesso nella scatola a guanti. Questo può essere effettuato utilizzando un analizzatore di ossigeno portatile.
• 2. Monitorare l'interno della scatola a guanti per tracce di ossigeno, che è un buon indicatore di perdite. I trasmettitori di ossigeno sono piccoli e facilmente installabili in situ (direttamente all'interno della glove box) per queste applicazioni.

Umidità

Nelle scatole a guanti dove vengono mantenute condizioni ultra-secche, i trasmettitori di tracce di umidità sono spesso installati per rilevare potenziali perdite. Se i livelli di umidità aumentano, è un buon indicatore che l'aria ambiente sta entrando nel sistema.

Spesso i livelli di umidità sono controllati a un livello specifico per garantire le giuste condizioni per il processo o l'esperimento. Nel caso di condizioni più umide, un polimetro di umidità fornirà misurazioni veloci e accurate.

Tutti i parametri di cui sopra - N₂, O₂ e H₂O - possono essere misurati utilizzando un unico analizzatore di impurità online per più gas.

Temperatura e pressione

Questi sono anche due parametri importanti che hanno un impatto sulle misurazioni dell'umidità o del punto di rugiada. Puoi saperne di più in un post precedente: Humidity Academy Theory 5: Effetto della temperatura e della pressione sul %rh.

Perché la temperatura e la pressione della glove box potrebbero essere diverse dalle condizioni ambientali? A seconda del processo o dell'esperimento che si sta svolgendo nella glove box, mantenere una temperatura costante potrebbe essere essenziale. Potrebbe aver bisogno di essere generalmente più alta o più bassa delle condizioni ambientali tipiche, per esempio.

La pressione in una scatola a guanti ha spesso a che fare con la sicurezza. Quando si maneggiano materiali potenzialmente pericolosi - come batteri o virus - la pressione della scatola a guanti è impostata per essere inferiore a quella ambientale. In caso di perdita, l'aria sarà risucchiata nella scatola a guanti e proteggerà gli operatori dal contenuto. Pressioni più elevate sono utilizzate in una scatola a guanti quando il contenuto deve essere protetto dall'aria ambiente: in questo caso l'atmosfera della scatola a guanti viene espulsa se si verifica una perdita. Fornisce una protezione aggiuntiva poiché ci sarà un leggero ritardo tra il verificarsi della perdita, l'attivazione di un allarme e lo spegnimento del sistema.

In alcuni casi, i processi richiedono il vuoto in una glove box specializzata nel vuoto, e in questo caso gli strumenti selezionati dovranno essere in grado di funzionare nel vuoto.

Creare e mantenere un'atmosfera inerte in una scatola a guanti

Ci sono quattro fasi da considerare:

Purgazione. In questa fase, un gas inerte secco viene inondato attraverso la scatola a guanti per rimuovere qualsiasi aria ambientale o umidità in eccesso. Lo spurgo avviene prima del primo set up e anche dopo la pulizia o la manutenzione. L'azoto è spesso usato per questo, poiché è conveniente. Stabilire l'atmosfera e le condizioni corrette. La scatola a guanti viene poi riempita con il gas inerte per il processo - questo potrebbe essere N2, Ar, He o una specifica miscela di gas. Anche i livelli di umidità e temperatura sono stabilizzati.
Condizioni di monitoraggio. Ossigeno, umidità, temperatura e pressione sono tutti monitorati continuamente per assicurare che la scatola a guanti sia stabile e sigillata.
Rigenerazione. I gas inerti nella scatola a guanti hanno bisogno di una rigenerazione costante. Anche se lo spurgo (come descritto sopra) è comune nelle strutture più grandi, si usano anche sistemi di gestione dei gas. Questi sistemi fanno scorrere i gas attraverso le glove box e utilizzano colonne di purificazione per pulire e rigenerare i gas inerti.

Installazione di sensori di umidità e ossigeno per la migliore precisione

Installare correttamente i trasmettitori di ossigeno e di umidità è essenziale per ottenere misurazioni accurate e affidabili. Leggete attentamente le linee guida per l'installazione del vostro produttore che dovrebbero fornire istruzioni dettagliate per l'installazione. I fattori più importanti da prendere in considerazione sono:

• Evitare i volumi morti. I volumi morti sono aree che non sono nel percorso diretto del flusso e possono intrappolare l'umidità. Installare un trasmettitore del punto di rugiada qui porterà a letture più umide del previsto.
• L'effetto del flusso. Le variazioni di flusso possono portare a velocità di risposta e accuratezza inaspettate sia dai trasmettitori di umidità che di ossigeno - seguire sempre le linee guida dei produttori per quanto riguarda le velocità di flusso ottimali.
• L'effetto della pressione. Sia la pressione negativa che quella positiva possono avere un effetto sulle prestazioni dei sensori: controllare le raccomandazioni dei produttori prima dell'installazione. È particolarmente importante nelle scatole a guanti sotto vuoto assicurarsi che gli strumenti selezionati siano appropriati per l'uso nel vuoto.
• Esposizione ai contaminanti. I sensori installati nelle scatole a guanti possono essere esposti a una serie di contaminanti come polveri, solventi, prodotti chimici e candeggina che possono essere utilizzati per il lavaggio. Assicurarsi sempre che i filtri appropriati siano utilizzati con tutti i sensori e se l'atmosfera all'interno della scatola a guanti sarà particolarmente aggressiva, l'uso del campionamento estrattivo può dare risultati migliori.
• Usare i raccordi corretti che sono compatibili sia con la scatola a guanti che con i trasmettitori da installare. Le flange KF40 e KF25 sono standard.

Per maggiori dettagli sulla corretta installazione dei trasmettitori di traccia di umidità, leggi il nostro post correlato: Misurare il punto di rugiada in modo affidabile: Come installare un trasmettitore del punto di rugiada per la migliore precisione di misurazione

PST raccomanda

Riconosciamo che le applicazioni specifiche delle glove box hanno requisiti molto diversi. Le nostre gamme di trasmettitori di tracce di umidità e trasmettitori di ossigeno consentono l'uso in una serie di condizioni e situazioni. Il programma di sostituzione dei sensori per i trasmettitori di umidità e di ossigeno assicura che la manutenzione sia veloce, facile e si traduca in interruzioni e tempi morti minimi.

Per le applicazioni glove box più complesse, dove vengono analizzate più impurità in traccia, i nostri analizzatori di impurità in traccia integrati , la selezione del flusso di gas e i purificatori di gas forniscono sistemi completi chiavi in mano che sono sia convenienti che affidabili.

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