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如何判别消解罐的安全性能及工作性能的优劣
发布时间:2018-08-01   点击次数:378次
判别消解罐的安全性能及工作性能的优劣主要有以下几个方面:
罐体材料;罐体的最高耐受温度、最高耐受压力;罐体的最高工作温度、最高工作压力;罐体的结构设计及安全保护措施。具体分析如下:

     1、罐体材料
     当前大部分品牌的消解罐都采用内、外罐(护套)分离设计,内罐用于放置样品及酸以担当反应容器;外罐用于承受、抵抗样品反应所产生的压力以保证罐体及实验安全。
     内罐材料一般分为:氟塑料类(PTFE、PFA、TFM)和石英(陶瓷)。
     其中PTFE(聚四氟乙烯)最为常见,而TFM、PFA 都称为改性聚四氟乙烯。TFM最高使用温度不低于PTFE,表面光洁度、高温高压下的抗渗透性、高温高压下的抗形变性均优于PTFE。PFA尽管半透明, 但其最高使用温度不如PTFE。因此,TFM是超高压消解容器的首选材质,而PTFE一般用作中压消解容器。此外,石英材料:具有很好的热稳定性,其熔 点>1665℃,但是抗冲击性能差(跌落易碎),也不能耐受HF,且价格昂贵,实际应用较少。
    外罐(护套)材料一般分为:PSF(聚砜)、PEEK(聚醚醚酮)、复合纤维。
此类材料强度高,力学性能均远大于氟塑料类(如:TFM)。
     其中PSF(聚砜)是略带琥珀色非晶型透明或半透明聚合物,力学性能优异,但存在耐温性能低的明显缺陷,长期使用温度仅为160℃,对于微波消解来说,使 用温度一般都在180-220℃,聚砜材料无法满足长期使用,极易出现罐体开裂及鼓包现象,用户后期更换用度高,而且假如不能及时发现罐裂,还存在爆炸危 险!目前此类罐体已逐渐淘汰。
     PEEK(聚醚醚酮)及复合纤维具有高耐热性能(热变形温度≥300℃),同时更具有耐疲惫、耐蠕变性、耐辐射、阻燃性、机械强度及电尽缘性好等特点,因 此成为当今微波消解罐最为适合的外罐材料。但目前全球只有少数几家公司研制、生产此类材料,因此高等级的PEEK罐体价格仍然较高。
 
     2、罐体的最高耐受温度、最高耐受压力
     最高耐受温度、压力的高低,完全取决于此罐体所采用的材料和结构设计。当然所用材料越好、结构设计越完善,则此性能参数就越高!客户也越来越多的将此项参 数作为挑选微波消解的重要依据。目前性能最为出众的消解罐最高耐受温度可达到: 280~300℃,最高耐受压力可达到:100~150atm(1500~2200psi)。
 
     3、罐体的最高工作温度、最高工作压力
     罐体的最高工作温度、压力是一项实际工作性能参数,指在实际消解过程中消解罐可达到最高温度及压力。而此项参数不少厂商是回避的,究竟最高耐受温度、压力 在罐体实际使用过程中是无法实现的,其只是指在一特定环境下的最高耐受值,或可理解成一个理论值(如:之前所提及的300℃、2200psi在实际消解过 程中是不可能实现的,更不用说是同时实现)。
     目前市场上消解罐按不同的最高工作温度、压力可分为:
     (1)中低压消解罐(实际最高工作温度:200℃、压力:20atm/300psi)
     --可实际应用于对工作条件要求较低的样品处理中,如水、污水、血样、尿样、蔬菜类、碳水化合物等;
     (2)高压消解罐(实际最高工作温度:220℃、压力:40atm/600psi)
     --可实际应用于对工作条件要求较高的样品处理中,如中草药、 生物材料、食品、高脂食品、土壤、地质材料、玻璃、石英、金属、合金等;
     (3)超高压消解罐(实际最高工作温度:250℃、压力:60atm/900psi)
     --可实际应用于对工作条件要求极高的样品处理中,如塑料、纤维、油、脂、煤、化学品 、陶瓷、矿石、灰烬、炉渣、耐火材料、贵金属等。
     由此可见,如采用中低压消解罐是无法消解塑料、油等只有超高压消解罐才能处理的样品。因此对用户来讲,考核罐体的最高工作温度、压力更具实际意义,其直接关系到用户可处理的样品种类、消解效果和做样量。
 
     4、罐体的结构设计及安全保护措施
     目前比较多见的罐体结构为内外罐结构和框架式结构两大类:
     (1)内外罐结构
     微波消解仪在国内刚刚起步时,大多数厂家都采用此结构,采用上下旋盖式的外罐(采用聚砜或者PEEK材料)直接将内罐固定在其中,从而进行反应。设计利用 内罐耐酸,外罐耐压的特性,曾经一度成为国内微波消解罐体的主流。但是随着技术的进步,该结构慢慢暴露出来了一系列的缺陷:
    (a)由于全封闭式外罐的存在,该罐体需要一个小时以上的冷却时间,影响了工作效率。
     (b)外罐材料的均一性,产生了安全方面的隐患。假如发生爆罐意外,不可能限制爆破力的方向,破碎的罐体会以同样的几率向四周方向飞溅,可能对实验职员造成比较大的伤害。
     (c)泄压过程中酸气不可避免会腐蚀外罐,由于外罐的材料耐酸性并不是很强,所以长期使用,外罐的老化速度是非常之快的,在外罐受到腐蚀老化的情况之下,外罐的强度会大大降低,进而无法保证实验的安全性。
     (2)框架式结构
     现在框架式结构的应用已经成为趋势,和原先的内外罐结构相比,由于采用了不同材料的框架和护套分别承受横向和纵向的压力,可以在发生危险的情况下,将爆破 的主要冲击力限制在竖直方向上,保证操纵职员安全。同时该设计增大了内罐与空气的接触面积,大大缩短了冷却时间。
     此外,每一家微波消解仪的生产厂家,都会在罐体上设计多重的安全保护措施,常见的有:安全膜破裂泄压、密封碗破裂泻压、裙边破裂释压、弹簧帽自动泻压、纵 向爆破技术等等。每一家厂商的安全保护措施都有自己的特点,面对种类繁多的安全保护措施,我们需要考虑每一项安全保护措施的实用性、操纵过程的方便与否、 是否会对实验引进误差、是否会使罐体损坏或者存在昂贵的消耗品等,结合自己的需要,挑选安全而又方便耐用的罐体。
     最后对于用户来说,在选购仪器的时候还有非常重要的一点:消解罐的使用寿命及本钱。
     消解罐是一个长期消耗品已经是众所周知的事情了。但是用户在选购之前还是会忽略其使用寿命和本钱。对于使用寿命而言,由于实验条件的不同(即消解温度和压 力的不同),而造成寿命不同,各厂商很难有一个精确的数字提供。但是用户在购买前可以多咨询其他已经使用的用户予以了解。至于本钱,则可以在购买仪器之前可以和厂家约定以后购买消解罐的价格。
 

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