Hộp hệ thống thanh lọc là gì? Thiết bị lọc khí để duy trì bầu không khí trơ trong hộp găng tay

Hộp hệ thống thanh lọc là gì?

Về cốt lõi của nó, một hộp hệ thống thanh lọc là thiết bị lọc khí chuyên dụng được thiết kế để duy trì môi trường độ ẩm và oxy cực thấp bên trong hộp đựng găng tay (còn gọi là hộp khí trơ). Các phòng thí nghiệm và ngành công nghiệp làm việc với các vật liệu nhạy cảm với không khí sử dụng nó để loại bỏ liên tục hơi nước (H₂O) và oxy (O₂) khỏi khí trơ tuần hoàn (thường là argon, nitơ hoặc heli), giữ cho bầu không khí làm việc ở mức phần triệu (ppm) hoặc thậm chí dưới mức ppm. Điều này đảm bảo rằng các hóa chất phản ứng, vật liệu pin, vật liệu nano hoặc mẫu sinh học có thể được xử lý mà không bị phân hủy hoặc nhiễm bẩn.

Chức năng cốt lõi và nguyên tắc làm việc

Hộp hệ thống lọc có chức năng như một hệ thống xử lý khí khép kín. Khí bên trong hộp găng tay được hút bởi quạt tuần hoàn, đi qua bộ lọc tiền xử lý (loại bỏ các hạt) rồi đi vào cột tinh chế. Cột chứa chất hấp phụ hai lớp: rây phân tử để loại bỏ độ ẩm và chất xúc tác gốc đồng để hấp thụ hóa học oxy. Khi khí chảy qua, H₂O và O₂ liên kết hóa học với chất hấp phụ và khí đã được tinh chế quay trở lại hộp đựng găng tay. Quá trình này diễn ra liên tục, duy trì mức tạp chất quy định.

Để đạt được hoạt động lâu dài, hộp hệ thống lọc tích hợp chức năng tái tạo tự động. Khi chất hấp phụ trở nên bão hòa, hệ thống sẽ tự động chuyển sang cột dự phòng trong khi cột bão hòa được làm nóng và làm sạch bằng khí tái sinh (thường là hỗn hợp 5% hydro trong argon). Điều này làm giảm độ ẩm thu được và khử oxit đồng trở lại thành đồng kim loại, khôi phục công suất của nó. Chu trình tái sinh được lập trình hoàn toàn thông qua màn hình cảm ứng HMI, cho phép người dùng đặt các thông số như nhiệt độ, thời gian và lưu lượng khí.

Các thành phần và công nghệ chính

Các hộp hệ thống thanh lọc hiện đại, chẳng hạn như các hộp được cung cấp bởi TENCAN, bao gồm các hệ thống con quan trọng sau:

• Cột thanh lọc kép – Một cái tích cực làm sạch trong khi cái kia trải qua quá trình tái tạo hoặc ở chế độ chờ, đảm bảo hoạt động không bị gián đoạn.
• Quạt tuần hoàn – Quạt hiệu suất cao, ít tiếng ồn giúp điều khiển lưu thông khí ở tốc độ dòng được kiểm soát (thường là 40–100 m³/h).
• Các bộ phận làm nóng và cảm biến nhiệt độ – Được sử dụng trong quá trình tái sinh để làm nóng cột đến 250–350°C.
• Bộ điều khiển màn hình cảm ứng HMI – Hiển thị chỉ số O₂ và H₂O theo thời gian thực (từ cảm biến bên ngoài), trạng thái cột và cho phép điều khiển thủ công/tự động.
• Đa dạng van – Van điện từ tự động chuyển đổi đường dẫn khí giữa các chế độ lọc, tái tạo và bỏ qua.

Các chỉ số hiệu suất chính và tiêu chí lựa chọn

Khi chọn hộp hệ thống lọc, hãy xem xét các thông số kỹ thuật sau:

• Mức độ tạp chất cuối cùng – Nồng độ H₂O và O₂ tối thiểu có thể đạt được. Hệ thống cao cấp đạt <1 ppm, trong khi các mẫu tiêu chuẩn đạt <5 ppm.
• Tốc độ dòng tuần hoàn – Xác định tốc độ làm sạch bầu không khí của hộp găng tay. Hộp găng tay lớn hơn yêu cầu tốc độ dòng chảy cao hơn.
• Công suất cột – Tổng lượng hơi ẩm và oxy có thể được hấp phụ trước khi tái sinh. Đo bằng lít khí hoặc gam chất hấp phụ.
• Thời gian tái sinh – Thời gian cần thiết để tái tạo hoàn toàn một cột. Hệ thống tự động với hệ thống sưởi nhanh giúp giảm thời gian ngừng hoạt động.
• Mức độ tự động hóa – Hệ thống hoàn toàn tự động với điều khiển màn hình cảm ứng được ưa chuộng vì dễ sử dụng, trong khi hệ thống thủ công có giá cả phải chăng hơn.
• Khả năng tương thích với vật liệu hộp găng tay – Đảm bảo hộp hệ thống thanh lọc có thể được tích hợp với hộp găng tay hiện có (acrylic, thép không gỉ, v.v.).

Lĩnh vực ứng dụng và tư vấn lựa chọn

Hộp hệ thống thanh lọc không thể thiếu trong các lĩnh vực như:

• Nghiên cứu pin lithium-ion – Xử lý các chất điện phân và vật liệu điện cực nhạy cảm với độ ẩm.
• Tổng hợp dược phẩm và hóa học – Làm việc với các hợp chất hữu cơ kim loại phản ứng với không khí, phản ứng Grignard, v.v.
• khoa học vật liệu – Chuẩn bị màng mỏng, chấm lượng tử hoặc pin mặt trời perovskite trong điều kiện trơ.
• Công nghệ nano – Lưu trữ và xử lý các hạt nano oxy hóa nhanh chóng trong không khí.

Đối với các phòng thí nghiệm có yêu cầu vừa phải (ví dụ: <10 ppm O₂/H₂O), hộp hệ thống lọc tiêu chuẩn được ghép nối với một hộp găng tay acrylic là hiệu quả về mặt chi phí. Đối với các ứng dụng có độ chân không cực cao hoặc dưới mức ppm, nên sử dụng hộp găng tay chân không bằng thép không gỉ kết hợp với hệ thống lọc công suất cao. Luôn tham khảo dữ liệu kỹ thuật của nhà sản xuất để kết hợp hiệu suất của hệ thống với quy trình làm việc cụ thể của bạn.

Tài liệu tham khảo

• Hộp hệ thống thanh lọc – TENCAN
• Hộp đựng găng tay có hệ thống lọc – TENCAN