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技术文章
亚沸酸纯化器(4)-高温高腐蚀,怎么才能保证安全呢?

上一期,我们聊过酸纯化器因为要确保亚沸状态,所以温度不可设置过高,只能以亚沸状态运行,所以,酸的蒸馏速度从5mL/hr到70mL/hr不等,美国Amerlab有一款巨无霸型的酸纯化器AP100 titan,速度可以达到*的120mL/hr,但这都还是太慢了,1L的酸至少要蒸8-10个小时,没办法啊,现阶段的技术只能达到这个水平啊!

这么长时间的连续工作,对于酸纯化器来讲是个不小的挑战,原因还是那条——高温条件下的强酸,不但有酸液,还有更厉害的酸气,腐蚀性和扩散性极强!仪器长期在这个环境下,不可避免会出现接头、电线、电路板的腐蚀,从而造成电路短路,甚至起火的灾情发生!仪器信息网有一篇帖子,是某品牌酸蒸清洗器的用户发表的,就是因为电线接头不过关,有酸气渗进去造成电路起火,“一道电光出现,随着一股青烟升腾而起”,实验猿们,你不怕吗?

原文链接:bbs.instrument.com.cn/topic/4928446_1

那么,怎么样才能规避这种潜在的巨大风险呢?

首先,仪器的设计要有针对性。对于酸纯化器、酸蒸清洗器这种直接以强酸作为试剂的实验室设备,必须考虑到酸液、酸气对强电、弱电部分,以及机械部分的强烈腐蚀的因素。zuizui彻底的设计,就是纯化器主机(特氟龙材料,不怕腐蚀)和控制器(电子电路、机械部分)分开,纯化器主机放进通风柜里面,控制器放在通风柜外面,这样就很大程度上避免了控制器被酸气腐蚀的可能。

第二,电线的接头处必须做特殊处理,避免腐蚀,这是个容易被遗忘也是容易被腐蚀的地方。刚才提到的那个帖子里的仪器就是因为接头做的太差而导致电路被腐蚀而短路起火的。

第三,要避免干烧而导致仪器过热、起火。酸纯化器工作时间很长,所以很容易被忘记还有个“它”在工作中。目前仍有不少品牌没有任何监控液位的措施,全靠使用者时不时过来瞧两眼,一旦使用者因其他事情走不开或者忘掉,那仪器就一直在工作——干烧乃至起火也不是不可能!

第四、目前市面上的酸纯化器采用的无论是电热膜、红外灯、石墨块,其实都是电阻丝加热,只要一直通着电,电阻丝会一直发热,温度持续升高直至把自己烧毁,这时候估计周围的物体都烧起来了吧(脑补一下那个画面)。。。。。如果加热器,在温度控制系统(包括温度探头、A/D转换器、CPU、Firmware、继电器)发生故障的极端情况下,仍能自我调节温度或者自动关闭,那也是极好的!

这次真的不是逗你,真有那么一台酸纯化器,有这些安全保障措施的。好吧,广告来了,那就是美国Amerlab的AP100系列酸纯化器(其实,Amerlab的酸蒸清洗器也有相同措施)。

首先:主体和控制器是分体式设计。

没放进通风柜时,是这个样子的:

放进通风柜时,是这个样子的:

 

第二,电线的接头是这个样子的,具有Ip68的zui高密封防护等级,常压的酸气根本无法渗入。

IP68测试标准是:将连接器产品放入10米水深,工作2个星期;放入100米水深,破坏测试12个小时,仍旧可以保持产品的良好性能。要知道iphone7也才IP67!

 

第三:AP100配置了2个独有的液位传感器,可分别实时监控粗酸和纯酸的液位,一旦发现粗酸液位过低(低于100mL),或者纯酸液位过高(高于1000mL),会立即停止整个系统,杜绝了系统干烧或者纯酸溢流的重大安全问题!

AP100还特意设计了一个外置液位管,可随时目测粗酸液位的变化。同时,纯酸收集瓶采用透明的高纯PFA材质,亦可方便地观察到纯酸液位的变化。

——双重安全设计,确保了液位控制得安全。

zui后,采用了很牛X的PTC半导体加热器。PTC(Positive Temperature Coefficient),即正温度系数效应,电阻与温度呈正系数关系。电流通过加热器后引起温度升高,电阻随之增大,一旦达到一定的温度(zui高温度) ,电阻会呈阶跃式的增大,从而导致电流急剧下降,发热功率为零,相当于自动关闭加热电源,从而发热体温度开始降低。

PTC加热器采用半导体发热材料,一旦材料固定,其zui高发热温度就固定了,本装置采用的PTC材料的zui高温度为250℃,很好得匹配了PTFE特氟龙材料的特性。

PTC加热器的一大突出特点在于安全性能上,即使所有的控温系统发生故障,PTC加热器也不会失控而持续加热,其温度将维持在zui高温度左右,不再上升,从而避免火灾的发生!

PTC加热器除了自控温的特点以外,它发热时不发红,无明火(电热丝加热器会发红且有明火),不会引燃周围的易燃易爆物品与气体,确保实验室安全。

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