实验室防腐蚀隔膜真空泵的材质、构造原理和用途分析

       在实验室日常使用真空泵的一些应用中，可能会抽吸到酸碱、有机、强氧化等腐蚀性气体。如果使用普通的真空泵去抽吸上述这些气体，真空泵的零部件，包括但不限于密封圈、管接头、气路管道、进出气阀片等均会受到腐蚀，日积月累，上述零部件会出现老化、变形、开裂，严重的直接腐蚀溶解。此时真空泵会出现吸力不足、抽速变慢、卡顿、时而可以启动时而启动不了，甚至无法开机运行的现象。这主要是因为普通真空泵无论是在零部件的选材以及设计上面，只能满足一般抽真空的需要，并非出于防腐蚀的考虑。例如常见的会使用金属材质如铜、铸铁用于气路和管接头的制造，使用橡胶或尼龙制作进出气阀片。

       为了满足实验室种一些需要抽吸腐蚀气体的应用，目前市场上出现了耐化学腐蚀的真空泵产品，例如圣斯特生物CH系列耐腐蚀无油隔膜真空泵。其和普通真空泵的最大区别在于采用了聚四氟乙烯材质来作为真空泵的主体材料。聚四氟乙烯材料通常也被简称为PTFE，俗称“塑料王"。它是一种具有特殊化学结构和优异性能的塑料材料，对几乎所有化学物质都具有抵抗性，能与酸、碱、溶剂等多种化学物质相兼容，同时还有很好的耐氧化性，能够长期抵抗氧化分解。由于PTFE的耐腐蚀性能出色，所以被广泛应用于化工设备、管道、阀门等应用中。

       除了在材料上运用了防腐蚀的聚四氟乙烯PTFE材质外，耐腐蚀无油隔膜真空泵还采用了隔膜结构，当电机工作时，通过机械连杆来驱动泵内的隔膜进行上下的往复运动，使泵头内部的压缩腔和吸气腔交替变化。当隔膜运动到吸气腔时，随着吸气腔的容积扩大，压强变低，致使吸气阀门打开，吸入气体；当隔膜运动到压缩腔时，随着压缩腔容积的变小，压强升高，使压缩阀门打开，再将气体压缩排出。如此反复进行，实现气体的抽吸。这种结构再搭配高精度的模具，使整套真空泵密封性表现良好，抽吸腐蚀性气体时不会让他们从机体内部外泄出来，更加安全。

       除了主体材料和结构上满足耐腐蚀需要外，外壳和电源的防腐蚀处理是往往最容易被忽视的。如果外壳没有进行仿佛是处理，那么机体外壳就会出现开裂、生锈等问题，也会影响到设备使用，所以我们使用了防腐蚀喷漆来进行表面处理。而电源开关则特别设计了防腐蚀保护套，可以避免使用者穿戴附着溶剂的手套去开关电源时，溶剂进入机体内造成的损坏。

       在了解完防腐蚀隔膜真空泵的构造和防腐蚀原理后，我们在进一步观察哪些应用需要使用到防腐蚀设计的真空泵：

       ●真空过滤，尤其是缓冲液、色谱流动相试剂、有机溶剂等各种化学腐蚀强的液体——

        诸如缓冲液、色谱流动相试剂、电解液、氢氟酸、磷酸、纤维检测过滤等，这些过滤应用中，样品都会产生挥发性的气体吸入真空泵内，且腐蚀较强，会对普通零部件造成损坏。除了真空泵需要使用耐腐蚀机型外，在过滤氢氟酸、磷酸等样品时，还应当注意过滤瓶的材质，因为一般常用玻璃材质也无法耐受。如CH300PA是专门用于过滤上述样品的过滤装置，除了真空泵和气体接触部分全部为PTFE聚四氟乙烯材质外，过滤瓶为特殊树脂材料制成，可以耐受上述样品。

       ●包括旋转蒸发仪在内的减压蒸馏应用——

       此类应用中最典型的就是使用真空泵搭配旋转蒸发仪，是一种用来蒸发并回收有机溶剂的装置。真空泵在其中的作用就是降低蒸馏装置系统的压力，压力降低真空度升高，可以使得沸点也相应降低，减少蒸馏的时间。由于需要加热使溶剂蒸发，所以过程中会产生大量的腐蚀气体。如果真空泵零部件为普通材料，会很快腐蚀，严重的情况会使电机生锈卡死。除了需要配耐腐蚀机型外，还需要注意真空度符合实验溶剂的蒸馏要求。此外最好选用带有缓冲瓶的型号，如CH411旋转蒸发仪用隔膜真空泵，在进气口和出气口都配有缓冲瓶，可以用于收集没有及时冷凝的溶剂。

       ●离心浓缩机——

       离心机产生的离心力使溶液中的颗粒或溶质向离心管底部沉淀，在离心管底部形成一个浓缩区域。同时通过真空泵吸出离心杯内的空气，达到一定的真空度，使离心管底部的溶液快速蒸发。由于蒸发的样品也带有容积，所以也需要使用防腐蚀的机型。

      ●真空干燥箱——

      如果干燥的样品经烘箱加热后，会产生挥发性的有机、腐蚀性气体，那么就需要真空泵能够耐受这些吸入的气体。同时干燥箱根据实际需要会有多种不同容量大小规格可以提供，且干燥的效果和真空度密切相关，所以搭配真空干燥箱的真空泵，需要同时满足耐腐蚀、高真空、抽速和箱容量匹配三点要求。例如CH610无油隔膜真空泵真空度为7mbar，抽速为33L/Min，该抽速适配容量35L以下的干燥箱。

      ●抽吸臭氧等强氧化的气体——

      虽然不具有酸碱腐蚀性，但是强氧化性会使得大量使用金属部件的真空泵生锈、故障。如前文所述，PTFE材质具有很好的耐氧化性，能够长期抵抗氧化分解。