厭氧手套箱是一種用于創(chuàng)建和維持無氧環(huán)境的設備，廣泛應用于化學、材料科學、生命科學等領域，特別是在對氧氣敏感的實驗中。為了保證實驗的順利進行，氣體控制和維護是厭氧手套箱的核心技術之一。
一、氣體控制原理
厭氧手套箱的主要功能是提供一個不含氧氣的封閉環(huán)境，以防止氧氣對某些化學反應、材料或生物樣本的干擾。通常，手套箱內部的氣氛由氮氣、氫氣或其他氣體（如氬氣）組成，氮氣是常用的氣體，因為它無色、無味且化學性質穩(wěn)定。
氣體控制的核心任務是：
1.除氧：在手套箱內創(chuàng)建一個低氧環(huán)境，通常通過將空氣中的氧氣排除，達到0.1%以下的氧氣濃度。常用的除氧方法是通過化學吸附劑（如鋰鋁合金或鋁鋰合金）或氣體置換法，利用氮氣等惰性氣體將氧氣排出。
2.濕度控制：在某些實驗中，濕度也需要嚴格控制，以避免濕氣對樣品造成不良影響。濕度過高會導致一些化學反應的不全或材料的降解，而濕度過低則可能影響生物實驗的正常進行。
3.氣體更換與維護：除了氮氣之外，有時需要引入氫氣等特定氣體以確保實驗環(huán)境的特定要求（如催化反應中的氣氛條件）。這些氣體的濃度需要精確控制和實時監(jiān)測，以確保實驗的精確性和安全性。
二、氣體控制技術
厭氧手套箱的氣體控制技術主要包括以下幾種方法：
1.氣體置換技術：這是一種通過替換手套箱內的空氣來實現(xiàn)除氧的常見方法。首先，將箱內的空氣通過真空泵或壓縮氣體排出，然后用氮氣充填手套箱，直至達到預定的氧氣濃度。此過程可以在幾個小時內完成，具體時間取決于氣體流量和箱體體積。
2.化學除氧技術：采用化學除氧劑（如鋰鋁合金）將手套箱內部的氧氣化學反應去除。這類方法通常用于保持長期穩(wěn)定的無氧環(huán)境，尤其適合于對氧氣極為敏感的實驗。
3.氣體循環(huán)系統(tǒng)：為了維持氣體的恒定供應，通常配備氣體循環(huán)系統(tǒng)。在這種系統(tǒng)中，外部氣源與箱內氣體進行交換，確保氧氣濃度保持在設定值以下。
4.氣體監(jiān)測技術：為了實時監(jiān)控氣體濃度，手套箱配備了氧氣傳感器和濕度傳感器。氧氣傳感器通過電化學原理，檢測箱體內氧氣的濃度。濕度傳感器則幫助調整氣體系統(tǒng)中的水分含量。
三、氣體維護技術
氣體維護是保證儀器長期穩(wěn)定運行的關鍵。定期檢查與維護可延長設備的使用壽命，并提高實驗的安全性與可靠性。主要的氣體維護技術包括：
1.定期檢查氣體系統(tǒng)：氣體管路、閥門、過濾器和傳感器是氣體控制系統(tǒng)的重要組成部分，定期檢查這些設備是否完好，避免漏氣或傳感器故障。漏氣可能導致氧氣濃度升高，影響實驗環(huán)境。
2.更換除氧劑：如果使用化學除氧劑來維持厭氧環(huán)境，需要定期更換除氧劑。這些除氧劑通常會隨著時間的推移失去其吸氧能力，因此需要及時更換，以確保箱內持續(xù)維持低氧狀態(tài)。
3.氣體凈化與干燥：進入手套箱的氣體需要經(jīng)過凈化處理，去除其中的水分、雜質和二氧化碳等。通常，氣體凈化器配備干燥劑（如分子篩），用來去除空氣中的水分。定期檢查這些干燥劑的狀態(tài)，確保其有效性。
4.維護氣體傳感器：傳感器的準確性直接影響氣體控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。定期校準氣體傳感器，檢查其響應時間與精度，確保其在使用過程中能夠提供準確的氣體濃度數(shù)據(jù)。
