實驗室防腐蝕化學真空泵的構造原理和應用分析
在實驗室日常使用真空泵的一些應用中，可能會抽吸到酸堿、有機、強氧化等腐蝕性氣體。如果使用普通的真空泵去抽吸上述這些氣體，真空泵的零部件，包括但不限于密封圈、管接頭、氣路管道、進出氣閥片等均會受到腐蝕，日積月累，上述零部件會出現老化、變形、開裂，嚴重的直接腐蝕溶解。此時真空泵會出現吸力不足、抽速變慢、卡頓、時而可以啟動時而啟動不了，甚至完全無法開機運行的現象。這主要是因為普通真空泵無論是在零部件的選材以及設計上面，只能滿足一般抽真空的需要，并非出于防腐蝕的考慮。例如常見的會使用金屬材質如銅、鑄鐵用于氣路和管接頭的制造，使用橡膠或尼龍制作進出氣閥片。
為了滿足實驗室種一些需要抽吸腐蝕氣體的應用，目前市場上出現了耐化學腐蝕的真空泵產品，例如圣斯特生物CH系列實驗室防腐蝕化學真空泵。其和普通真空泵的最大區(qū)別在于采用了聚四氟乙烯材質來作為真空泵的主體材料。聚四氟乙烯材料通常也被簡稱為PTFE，俗稱“塑料王”。它是一種具有特殊化學結構和優(yōu)異性能的塑料材料，對幾乎所有化學物質都具有抵抗性，能與酸、堿、溶劑等多種化學物質相兼容，同時還有很好的耐氧化性，能夠長期抵抗氧化分解。由于PTFE的耐腐蝕性能出色，所以被廣泛應用于化工設備、管道、閥門等應用中。
除了在材料上運用了防腐蝕的聚四氟乙烯PTFE材質外，實驗室防腐蝕化學真空泵還采用了隔膜結構，當電機工作時，通過機械連桿來驅動泵內的隔膜進行上下的往復運動，使泵頭內部的壓縮腔和吸氣腔交替變化。當隔膜運動到吸氣腔時，隨著吸氣腔的容積擴大，壓強變低，致使吸氣閥門打開，吸入氣體；當隔膜運動到壓縮腔時，隨著壓縮腔容積的變小，壓強升高，使壓縮閥門打開，再將氣體壓縮排出。如此反復進行，實現氣體的抽吸。這種結構再搭配高精度的模具，使整套真空泵密封性表現良好，抽吸腐蝕性氣體時不會讓他們從機體內部外泄出來，更加安全。
除了主體材料和結構上滿足耐腐蝕需要外，外殼和電源的防腐蝕處理是往往最容易被忽視的。如果外殼沒有進行仿佛是處理，那么機體外殼就會出現開裂、生銹等問題，也會影響到設備使用，所以我們使用了防腐蝕噴漆來進行表面處理。而電源開關則特別設計了防腐蝕保護套，可以避免使用者穿戴附著溶劑的手套去開關電源時，溶劑進入機體內造成的損壞。
在了解完防腐蝕隔膜真空泵的構造和防腐蝕原理后，我們在進一步觀察哪些應用需要使用到防腐蝕設計的真空泵：
●真空過濾，尤其是緩沖液、色譜流動相試劑、有機溶劑等各種化學腐蝕強的液體——
諸如緩沖液、色譜流動相試劑、電解液、氫氟酸、磷酸、纖維檢測過濾等，這些過濾應用中，樣品都會產生揮發(fā)性的氣體吸入真空泵內，且腐蝕較強，會對普通零部件造成損壞。除了真空泵需要使用耐腐蝕機型外，在過濾氫氟酸、磷酸等樣品時，還應當注意過濾瓶的材質，因為一般常用玻璃材質也無法耐受。如CH300PA是專門用于過濾上述樣品的過濾裝置，除了真空泵和氣體接觸部分全部為PTFE聚四氟乙烯材質外，過濾瓶為特殊樹脂材料制成，可以耐受上述樣品。
●包括旋轉蒸發(fā)儀在內的減壓蒸餾應用——
此類應用中最典型的就是使用真空泵搭配旋轉蒸發(fā)儀，是一種用來蒸發(fā)并回收有機溶劑的裝置。真空泵在其中的作用就是降低蒸餾裝置系統的壓力，壓力降低真空度升高，可以使得沸點也相應降低，減少蒸餾的時間。由于需要加熱使溶劑蒸發(fā)，所以過程中會產生大量的腐蝕氣體。如果真空泵零部件為普通材料，會很快腐蝕，嚴重的情況會使電機生銹卡死。除了需要配耐腐蝕機型外，還需要注意真空度符合實驗溶劑的蒸餾要求。此外最好選用帶有緩沖瓶的型號，如CH411旋轉蒸發(fā)儀用隔膜真空泵，在進氣口和出氣口都配有緩沖瓶，可以用于收集沒有及時冷凝的溶劑。
●離心濃縮機——
離心機產生的離心力使溶液中的顆粒或溶質向離心管底部沉淀，在離心管底部形成一個濃縮區(qū)域。同時通過真空泵吸出離心杯內的空氣，達到一定的真空度，使離心管底部的溶液快速蒸發(fā)。由于蒸發(fā)的樣品也帶有容積，所以也需要使用防腐蝕的機型。
●真空干燥箱——
如果干燥的樣品經烘箱加熱后，會產生揮發(fā)性的有機、腐蝕性氣體，那么就需要真空泵能夠耐受這些吸入的氣體。同時干燥箱根據實際需要會有多種不同容量大小規(guī)格可以提供，且干燥的效果和真空度密切相關，所以搭配真空干燥箱的真空泵，需要同時滿足耐腐蝕、高真空、抽速和箱容量匹配三點要求。例如CH610無油隔膜真空泵真空度為7mbar，抽速為33L/Min，該抽速適配容量35L以下的干燥箱。
●抽吸臭氧等強氧化的氣體——
雖然不具有酸堿腐蝕性，但是強氧化性會使得大量使用金屬部件的真空泵生銹、故障。如前文所述，PTFE材質具有很好的耐氧化性，能夠長期抵抗氧化分解。
為了滿足實驗室種一些需要抽吸腐蝕氣體的應用，目前市場上出現了耐化學腐蝕的真空泵產品，例如圣斯特生物CH系列實驗室防腐蝕化學真空泵。其和普通真空泵的最大區(qū)別在于采用了聚四氟乙烯材質來作為真空泵的主體材料。聚四氟乙烯材料通常也被簡稱為PTFE，俗稱“塑料王”。它是一種具有特殊化學結構和優(yōu)異性能的塑料材料，對幾乎所有化學物質都具有抵抗性，能與酸、堿、溶劑等多種化學物質相兼容，同時還有很好的耐氧化性，能夠長期抵抗氧化分解。由于PTFE的耐腐蝕性能出色，所以被廣泛應用于化工設備、管道、閥門等應用中。
除了在材料上運用了防腐蝕的聚四氟乙烯PTFE材質外，實驗室防腐蝕化學真空泵還采用了隔膜結構，當電機工作時，通過機械連桿來驅動泵內的隔膜進行上下的往復運動，使泵頭內部的壓縮腔和吸氣腔交替變化。當隔膜運動到吸氣腔時，隨著吸氣腔的容積擴大，壓強變低，致使吸氣閥門打開，吸入氣體；當隔膜運動到壓縮腔時，隨著壓縮腔容積的變小，壓強升高，使壓縮閥門打開，再將氣體壓縮排出。如此反復進行，實現氣體的抽吸。這種結構再搭配高精度的模具，使整套真空泵密封性表現良好，抽吸腐蝕性氣體時不會讓他們從機體內部外泄出來，更加安全。
除了主體材料和結構上滿足耐腐蝕需要外，外殼和電源的防腐蝕處理是往往最容易被忽視的。如果外殼沒有進行仿佛是處理，那么機體外殼就會出現開裂、生銹等問題，也會影響到設備使用，所以我們使用了防腐蝕噴漆來進行表面處理。而電源開關則特別設計了防腐蝕保護套，可以避免使用者穿戴附著溶劑的手套去開關電源時，溶劑進入機體內造成的損壞。
在了解完防腐蝕隔膜真空泵的構造和防腐蝕原理后，我們在進一步觀察哪些應用需要使用到防腐蝕設計的真空泵：
●真空過濾，尤其是緩沖液、色譜流動相試劑、有機溶劑等各種化學腐蝕強的液體——
諸如緩沖液、色譜流動相試劑、電解液、氫氟酸、磷酸、纖維檢測過濾等，這些過濾應用中，樣品都會產生揮發(fā)性的氣體吸入真空泵內，且腐蝕較強，會對普通零部件造成損壞。除了真空泵需要使用耐腐蝕機型外，在過濾氫氟酸、磷酸等樣品時，還應當注意過濾瓶的材質，因為一般常用玻璃材質也無法耐受。如CH300PA是專門用于過濾上述樣品的過濾裝置，除了真空泵和氣體接觸部分全部為PTFE聚四氟乙烯材質外，過濾瓶為特殊樹脂材料制成，可以耐受上述樣品。
●包括旋轉蒸發(fā)儀在內的減壓蒸餾應用——
此類應用中最典型的就是使用真空泵搭配旋轉蒸發(fā)儀，是一種用來蒸發(fā)并回收有機溶劑的裝置。真空泵在其中的作用就是降低蒸餾裝置系統的壓力，壓力降低真空度升高，可以使得沸點也相應降低，減少蒸餾的時間。由于需要加熱使溶劑蒸發(fā)，所以過程中會產生大量的腐蝕氣體。如果真空泵零部件為普通材料，會很快腐蝕，嚴重的情況會使電機生銹卡死。除了需要配耐腐蝕機型外，還需要注意真空度符合實驗溶劑的蒸餾要求。此外最好選用帶有緩沖瓶的型號，如CH411旋轉蒸發(fā)儀用隔膜真空泵，在進氣口和出氣口都配有緩沖瓶，可以用于收集沒有及時冷凝的溶劑。
●離心濃縮機——
離心機產生的離心力使溶液中的顆粒或溶質向離心管底部沉淀，在離心管底部形成一個濃縮區(qū)域。同時通過真空泵吸出離心杯內的空氣，達到一定的真空度，使離心管底部的溶液快速蒸發(fā)。由于蒸發(fā)的樣品也帶有容積，所以也需要使用防腐蝕的機型。
●真空干燥箱——
如果干燥的樣品經烘箱加熱后，會產生揮發(fā)性的有機、腐蝕性氣體，那么就需要真空泵能夠耐受這些吸入的氣體。同時干燥箱根據實際需要會有多種不同容量大小規(guī)格可以提供，且干燥的效果和真空度密切相關，所以搭配真空干燥箱的真空泵，需要同時滿足耐腐蝕、高真空、抽速和箱容量匹配三點要求。例如CH610無油隔膜真空泵真空度為7mbar，抽速為33L/Min，該抽速適配容量35L以下的干燥箱。
●抽吸臭氧等強氧化的氣體——
雖然不具有酸堿腐蝕性，但是強氧化性會使得大量使用金屬部件的真空泵生銹、故障。如前文所述，PTFE材質具有很好的耐氧化性，能夠長期抵抗氧化分解。
