隔離型試劑瓶的設計

2020-10-21 09:09:32陳春義陳春梅

企業科技與發展 2020年9期

陳春義陳春梅

【摘要】在配制試劑的時候，需要從不同的試劑瓶中抽取試劑，在此過程中針頭接觸試劑有可能會污染試劑。針對這個問題，實驗室經常使用一次性針頭，但更換針頭既耗費時間也增加成本。文章設計開發了一種新型防污染隔離型試劑瓶，既能減少人力又能降低成本。

【關鍵詞】試劑瓶;化學試劑;單向閥;四氟乙烯

【中圖分類號】R197.3 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2020）09-0050-02

0 前言

試劑的使用和存放是實驗管理的重要環節，使用遮光密封的試劑瓶可以防止試劑揮發和變化。配制試劑時，往往不會一次性用光原料，如果直接將抽液管深入裝原料的試劑瓶，會污染瓶內的試劑。減少抽液管與試劑的接觸，可以有效降低污染。

1 隔離型試劑瓶的總體設計

1.1 材料選擇

棕色玻璃可以遮光，并且化學性能穩定，適合儲存液體的化學試劑。

聚四氟乙烯有很好的密封性，耐高溫：長期使用溫度為200～260 ℃;耐低溫：在-100 ℃時仍能保持柔軟;耐腐蝕：能耐王水和一切有機溶劑;耐氣候：塑料中最佳的老化壽命;高潤滑：具有塑料中最小的摩擦系數（0.04）;不黏性：具有固體材料中最小的表面張力而不黏附任何物質;適合作為開口蓋和密封蓋。漏斗和單向閥使用PP塑料。

1.2 試劑瓶結構

試劑瓶由吸管、瓶體、開口蓋、密封蓋組成（如圖1所示）。吸管由漏斗連接軟管連接止回閥形成單向通道。止回閥，允許試劑從瓶體流入吸管，阻止試劑從吸管回流進入瓶體，減少抽取試劑時試劑污染，保證吸管內有充足試劑，提高試劑配制準確度。開口蓋和瓶體通過螺紋擰緊，開口蓋內的固定環卡緊漏斗在瓶口中心位置，防止漏斗晃動。密封蓋與開口蓋之間通過定位柱卡住鏈接，密封蓋以定位柱為圓心旋轉打開，彈簧回彈拉動密封蓋閉合，密封蓋閉合墊片堵塞開口蓋防止試劑揮發。

2 單向閥分析

氟橡膠單向閥的特性：液體只能沿入水口流動，不能從出水口逆流。氟橡膠單向閥的具體壓力范圍為0.001 MPa，反向逆壓為0.03～0.5 MPa。為了說明清楚，定義了2個壓力名稱：F1為吸管2內試劑止對回閥6的壓力;F2為瓶體1內試劑對止回閥6的壓力。漏斗位置高于瓶體內液面，試劑到達漏斗后對止回閥形成的壓力F1大于瓶體內試劑對止回閥6形成的壓力F2。抽液時，F1=液體壓力-抽液泵吸力，壓力F1減小，當F1F2，止回閥壓緊閉合，阻止試劑從吸管流入瓶體。每次抽液試劑都要進入漏斗且不會回流，保證吸管2內有充足試劑，從而保證化學試劑自動配制系統在統一的高度抽到試劑。由于試劑不回流，與抽液管接觸過的試劑不會回流進入瓶體，因此減少了瓶體內試劑污染。

3 瓶蓋分析

利用彈簧的伸縮特性，實現瓶蓋打開、閉合。需要抽試劑時，撥動密封蓋，打開抽取試劑。抽液完成后，彈簧縮回，墊片堵塞開口蓋，閉合封蓋。聚四氟乙烯材料不易變形，摩擦系數小，反復開關仍能正常閉合。

4 抽試劑測試分析

使用500 mL的試劑瓶，瓶內裝有500 mL試劑，此時瓶內液面低于漏斗底部。漏斗上開口3 cm，下開口3.8 mm。使用蠕動泵和硅膠管抽取試劑，硅膠管的管頭為3.8 mm并帶有硅膠密封圈，深入漏斗時能形成密封空間。啟動蠕動泵試劑從瓶內抽入硅膠管。

漏斗內壁光滑且具有上寬下窄的特性，管頭壓入漏斗時密封圈容易與漏斗內壁完全貼合，形成密封空間。多種密封圈（見表1）都能與漏斗貼合密封。

抽取試劑（見表2）后，部分試劑流入漏斗，此時漏斗中的液壓F1大于瓶體的液壓F2，單向閥閉合阻止試劑回流（如圖2所示）。

抽取試劑后，有部分試劑在漏斗底部，保證每次都能在同一位置抽到試劑，而不是抽空氣。

5 材料測試分析

由于漏斗和單向閥為PP材料，化學試劑中常有高濃度酸液、高濃度堿液，而漏斗和單向閥長期與試劑接觸，所以要進行耐腐蝕性測試（見表3）。

將漏斗和單向閥長時間浸泡在酸液中，未發現腐蝕和變形，所以PP材料的漏斗和單向閥可以作為隔離型試劑瓶內的隔離通道。

6 結語

隔離型試劑瓶的設計，不僅能隔離抽液時抽液管對試劑的污染，而且抽試劑時能穩定流出試劑。玻璃瓶體耐腐蝕可以裝試劑;棕色玻璃瓶體可以遮光;漏斗減小試劑和空氣的接觸面，減少揮發;帶有彈簧的試劑瓶蓋能夠自動閉合瓶蓋，防止人員忘記蓋瓶蓋引起試劑的泄漏。