Dalam penelitian eksperimental modern, banyak reaksi kimia, persiapan material, dan prosedur pemrosesan sampel memiliki persyaratan yang sangat ketat terhadap lingkungan, seperti bebas dari air, oksigen, debu, atau atmosfer gas inert tertentu.Diakotak sarung tangan, sebagaiPerangkat eksperimental yang dapat secara efektif mengisolasi gangguan lingkungan eksternal, telah menjadi alat inti yang sangat diperlukan dalam bidang-bidang seperti kimia, ilmu material, elektronika, dan biomedis.kotak sarung tangan menyediakan ruang operasi tertutup yang terkendali bagi para peneliti, memastikan bahwa eksperimen dilakukan secara tepat pada kondisi lingkungan yang telah ditetapkan, sehingga memperluas batasan penelitian eksperimental secara signifikan.
Struktur dasar kotak sarung tangan
Fungsi intiTujuan utama dari kotak sarung tangan adalah untuk menciptakan dan memelihara lingkungan internal yang spesifik. Desain strukturalnya berpusat pada tujuan ini, dan terutama terdiri dari komponen-komponen kunci berikut:
Kotak adalah area kerja inti dari kotak sarung tangan, biasanyaTerbuat dari baja tahan karat dan memiliki kekuatan tinggi, ketahanan korosi, serta kedap udara yang sangat baik. Ukuran kotak ditentukan berdasarkan kebutuhan eksperimen. Kotak sarung tangan kecil dapat digunakan untuk menangani sampel kecil, sementara kotak besar dapat mengakomodasi pengaturan eksperimen yang kompleks. Jendela observasi transparan, biasanya terbuat dari polikarbonat atau kaca tempered, tertanam di dinding kotak agar operator dapat mengamati operasi internal dengan jelas sambil menahan kemungkinan perubahan tekanan di dalam kotak.
Ruang transfer adalah jalur utama yang menghubungkan kotak dan dunia luar, digunakan untuk memindahkan sampel, reagen, atau peralatan eksperimen tanpa mengganggu lingkungan internal kotak. Ruang transfer biasanya berbentuk silinder atau persegi, dengan pintu tertutup di kedua ujungnya yang menghubungkan bagian dalam kotak dan bagian luar. Saat memindahkan benda, pertama-tama letakkan benda di dalam ruang transfer dan tutup pintu luar. Kemudian, melalui penyedotan debu, pengisian gas inert, dll., lingkungan internal dan eksternal ruang diseimbangkan, dan pintu bagian dalam dibuka untuk memindahkan benda ke dalam kotak, dan sebaliknya. Beberapa ruang transfer canggih juga memiliki fungsi pemanasan dan pendinginan untuk mengakomodasi kebutuhan pemindahan sampel khusus.
Sarung tangan operasi merupakan jembatan antara operator dan lingkungan internal kotak sarung tangan. Sarung tangan ini biasanya terbuat dari bahan yang tahan terhadap korosi kimia dan memiliki fleksibilitas yang baik, seperti karet nitril, karet kloroprena, atau karet fluor. Sarung tangan ini terhubung secara tertutup ke kotak melalui antarmuka flensa khusus agar tangan operator dapat masuk ke dalam kotak secara fleksibel untuk berbagai operasi sekaligus mencegah kebocoran gas dari kotak dan masuknya gas eksternal. Ukuran dan ketebalan sarung tangan dapat dipilih sesuai kebutuhan operasional. Beberapa sarung tangan juga memiliki sifat anti-aus, tahan suhu tinggi, dan tahan suhu rendah.
Prinsip kerja kotak sarung tangan
Prinsip kerja utama kotak sarung tangan adalah menciptakan dan mempertahankan lingkungan gas tertentu di dalam ruang tertutup melalui kontrol dan pemurnian gas. Pada saat yang sama, kotak sarung tangan memungkinkan pemindahan dan pengoperasian sampel yang aman.
Pertama, lingkungan awal kotak sarung tangan perlu diatur dengan menggantinya dengan gas inert (seperti nitrogen, argon). Saat peralatan dinyalakan, kotak dan ruang transisi dievakuasi hingga mencapai tingkat vakum tertentu untuk menghilangkan udara internal (mengandung oksigen, kelembapan, dll.), kemudian gas inert dimasukkan hingga mencapai tekanan yang telah ditentukan. Proses pengisian gas vakum ini mungkin perlu diulang beberapa kali untuk memastikan udara di dalam kotak tergantikan sepenuhnya, sehingga mengurangi konsentrasi oksigen dan kelembapan ke tingkat yang dibutuhkan (biasanya di bawah 1 ppm).
Selama percobaan, sistem pemurnian gas beroperasi secara terus-menerus. Gas di dalam kotak mengalir melalui kolom pemurnian yang digerakkan oleh kipas sirkulasi. Ketika gas melewati saringan molekuler, uap air diserap; ketika melewati deoksigenizer, oksigen bereaksi secara kimia dengan deoksigenizer (seperti deoksigenizer berbahan dasar tembaga yang bereaksi dengan oksigen membentuk tembaga oksida) dan dihilangkan; jika terdapat zat organik volatil, karbon aktif akan menyerapnya. Gas yang telah dimurnikan kembali ke kotak untuk membentuk siklus tertutup, menjaga konsentrasi pengotor seperti uap air dan oksigen pada tingkat yang sangat rendah dalam jangka waktu yang lama.
Prinsip kerja ruang transisi didasarkan pada keseimbangan tekanan dan penggantian gas. Ketika sampel perlu dipindahkan ke dalam kotak, pintu luar ruang transisi dibuka, sampel ditempatkan di dalam, dan pintu luar ditutup. Kemudian, ruang transisi dievakuasi untuk mengeluarkan udara internal, dan gas inert dimasukkan untuk mencapai keseimbangan tekanan dengan kotak. Akhirnya, pintu bagian dalam dibuka, dan sampel dipindahkan ke dalam kotak. Dalam kasus sebaliknya, ketika mengeluarkan sampel, sampel ditempatkan di ruang transisi, pintu bagian dalam ditutup, ruang transisi dievakuasi, dan kemudian udara (atau gas lain sesuai kebutuhan) dimasukkan, dan pintu luar dibuka untuk mengeluarkan sampel. Proses ini memastikan bahwa lingkungan gas inert di dalam kotak tidak terganggu oleh udara luar selama pemindahan sampel.
Klasifikasi kotak sarung tangan
Berdasarkan kriteria klasifikasi yang berbeda, kotak sarung tangan dapat dibagi menjadi berbagai jenis, masing-masing dengan desain unik dan skenario yang berlaku.
Berdasarkan lingkungan gas internalnya, kotak sarung tangan dapat diklasifikasikan menjadi kotak sarung tangan gas inert dan kotak sarung tangan anaerobik. Kotak sarung tangan gas inert terutama digunakan untuk menjaga lingkungan gas inert dan cocok untuk eksperimen yang sensitif terhadap oksigen dan kelembapan, seperti sintesis senyawa organik logam dan persiapan bahan baterai litium. Gas inert yang umum digunakan adalah argon atau nitrogen. Kotak sarung tangan anaerobik dirancang khusus untuk menciptakan lingkungan anaerobik dan biasanya mengendalikan konsentrasi karbon dioksida untuk memenuhi persyaratan eksperimen budidaya mikroba anaerobik dan degradasi material biologis. Gas internal dalam kotak sarung tangan anaerobik sebagian besar merupakan campuran nitrogen, hidrogen, dan karbon dioksida (hidrogen digunakan untuk menghilangkan sisa oksigen).
Berdasarkan bentuk strukturnya, kotak sarung tangan dapat dibagi menjadi kotak sarung tangan satu ruang, kotak sarung tangan dua ruang, dan kotak sarung tangan multi-ruang. Kotak sarung tangan satu ruang memiliki struktur sederhana, hanya terdiri dari satu kotak utama dan satu kotak transisi, dan cocok untuk eksperimen skala kecil atau penanganan sampel. Kotak sarung tangan dua ruang berisi satu kotak utama dan dua kotak transisi, yang masing-masing dapat digunakan untuk memasukkan dan mengeluarkan sampel, meningkatkan efisiensi operasional dan menghindari kontaminasi silang, serta cocok untuk operasi eksperimen skala menengah. Kotak sarung tangan multi-ruang terdiri dari beberapa kotak utama dan kotak transisi, dan kompartemennya dapat saling terhubung atau dikontrol secara independen, cocok untuk eksperimen multi-langkah yang kompleks atau lini produksi terintegrasi, seperti proses persiapan berkelanjutan bahan semikonduktor.
Aplikasi kotak sarung tangan
Kotak sarung tangan, dengan kemampuannya untuk mengendalikan lingkungan internal secara tepat, memainkan peran penting dalam berbagai penelitian ilmiah dan bidang industri.
Dalam bidang sintesis kimia, banyak senyawa sensitif memerlukan lingkungan aseptik yang ketat dan bebas oksigen. Kotak sarung tangan menjadi platform operasi yang ideal. Misalnya, senyawa logam organik (seperti reagen Grignard, reagen litium organik) sangat sensitif terhadap air dan oksigen. Senyawa-senyawa tersebut akan cepat terurai di udara, tetapi di dalam kotak sarung tangan, para peneliti dapat melakukan penimbangan, pelarutan, dan reaksi dengan aman, sehingga meningkatkan hasil reaksi dan kemurnian produk. Selain itu, dalam penelitian kimia koordinasi dan reaksi katalitik, kotak sarung tangan dapat menghindari gangguan gas pengotor pada sistem reaksi, sehingga menjamin akurasi dan reprodusibilitas hasil eksperimen.
Penggunaan dan Perawatan Kotak Sarung Tangan yang Benar
Penggunaan dan pemeliharaan kotak sarung tangan yang tepat sangat penting untuk memastikan kinerjanya yang stabil dan memperpanjang masa pakainya.
Sebelum digunakan, pemeriksaan menyeluruh diperlukan. Pertama, periksa segel sarung tangan untuk memastikan tidak ada kerusakan, retakan, atau kelonggaran. Hal ini dapat dipastikan dengan menggembungkan sarung tangan dan mengamati kebocoran. Kedua, periksa sambungan pipa gas dan pengoperasian katup. Kemudian, pastikan bahan pembersih sistem pemurnian gas berfungsi dengan baik (misalnya, apakah saringan molekuler telah kehilangan aktivitasnya atau deoksidasinya rusak). Jika perlu, gantilah. Terakhir, periksa tampilan berbagai parameter sistem kontrol untuk memastikan detektor oksigen dan kelembapan telah dikalibrasi secara akurat.
Selama pengoperasian, hindari gerakan yang kuat untuk mencegah sarung tangan rusak akibat peregangan yang berlebihan. Saat memindahkan sampel, ikuti prosedur pengoperasian ruang pemindahan dengan saksama untuk memastikan penyedotan dan pengisian sampel yang memadai, serta menghindari kerusakan pada bagian dalam kotak. Saat melakukan pemanasan atau menghasilkan gas volatil di dalam kotak, buka katup buang untuk melepaskan tekanan dengan tepat guna mencegah tekanan berlebih di dalam kotak. Operator harus mengenakan alat pelindung diri yang sesuai, seperti jas laboratorium dan kacamata pelindung, untuk menghindari kontak langsung dengan zat-zat yang berpotensi berbahaya di dalam kotak.
