實驗室真空隔膜泵

一、實驗室真空泵是什么？

實驗室真空泵，簡單說就是用來在密閉容器或系統(tǒng)中創(chuàng)造并維持低于大氣壓環(huán)境的設(shè)備。

在實驗室里，真空環(huán)境是一個比較基礎(chǔ)的條件。很多操作——抽濾、蒸餾、干燥、濃縮、萃取——都需要在負壓條件下才能完成。真空泵的作用就是把封閉空間里的氣體抽走，形成壓力差，從而實現(xiàn)這些操作。

不同實驗對真空度的要求不一樣。有的只需要粗真空（比如真空抽濾），有的需要較高的真空度（比如凍干、真空蒸餾）。不同類型的真空泵，能提供的真空度和適用范圍也各不相同。

二、實驗室為什么需要真空？

真空在實驗室里的應(yīng)用場景很多。下面列舉幾個比較常見的。

抽濾（真空過濾） 是實驗室里最常見的使用場景之一。用真空泵連接布氏漏斗或砂芯漏斗，通過負壓加速液體通過濾膜的速度，實現(xiàn)固液快速分離。相比重力過濾，真空過濾的速度快得多。

旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)（旋蒸） 是有機化學實驗室的標配操作。在減壓條件下，溶劑的沸點降低，可以在較低溫度下將溶劑蒸出，適合熱不穩(wěn)定樣品的濃縮。

真空干燥用于去除樣品中的溶劑或水分。在真空環(huán)境下，水的沸點降低，干燥速度更快，而且可以避免樣品在高溫下分解。

真空濃縮用于生物樣品的濃縮，比如核酸濃縮、蛋白濃縮等。在減壓條件下，溶劑在低溫下即可蒸發(fā)，保護了樣品中的活性物質(zhì)。

固相萃取中，真空用于加速樣品通過萃取柱，提高前處理效率。

脫氣用于去除液體中溶解的空氣或其它氣體，避免氣泡干擾后續(xù)分析（如液相色譜流動相的脫氣）。

三、實驗室常見真空泵類型

          實驗室里用得比較多的真空泵主要有三種：隔膜泵、旋片泵和水循環(huán)泵。

          隔膜泵的工作原理是：安裝在偏心曲軸上的彈性膜片在電機帶動下往復運動，使泵腔發(fā)生形變，配合進氣口和出氣口的單向閥，實現(xiàn)介質(zhì)的吸入和排出。隔膜泵是無油運行的，不需要任何工作介質(zhì)。隔膜將傳動結(jié)構(gòu)與抽氣腔體隔離，運動部件不接觸氣體介質(zhì)。隔膜泵的極限真空度一般在10-100 mbar（絕壓）范圍內(nèi)。以系列為例，N 840 G的極限真空度可達6 mbar abs.。隔膜泵的優(yōu)勢在于：無油、潔凈、維護簡單。使用過程中不會產(chǎn)生油霧污染，樣品和管路不會被油蒸汽污染。由于結(jié)構(gòu)相對簡單，隔膜泵的維護工作主要集中在膜片和閥片的定期更換上。

          旋片泵（油泵）依靠旋轉(zhuǎn)的偏心轉(zhuǎn)子帶動旋片在泵腔內(nèi)刮擦，利用油作為密封介質(zhì)來實現(xiàn)高真空。旋片泵的優(yōu)勢是真空度高，極限真空度可以達到0.1-0.01 Pa，適合對真空度要求較高的應(yīng)用，如凍干機、真空干燥箱等。但旋片泵存在油污染風險——油蒸汽可能回流到系統(tǒng)中，污染樣品或管路。此外，旋片泵需要定期更換真空泵油，維護相對麻煩。抽取含有有機溶劑蒸汽的氣體時，油還可能被稀釋，影響泵的性能和使用壽命。

          水循環(huán)泵（循環(huán)水式多用真空泵）以水作為工作介質(zhì)，通過高速水流產(chǎn)生的負壓來抽真空。水循環(huán)泵的結(jié)構(gòu)簡單、價格相對較低，而且對水溶性溶劑蒸汽有一定的耐受性。但它的缺點是耗水量大，需要持續(xù)供水，而且真空度受水溫影響較大，極限真空度一般在2-3 kPa左右。此外，廢水處理也是一個需要考慮的問題

四、為什么生命科學實驗更適合無油隔膜泵？

          在生命科學和生物技術(shù)實驗室里，無油隔膜泵的應(yīng)用越來越廣泛。這背后有幾個實際的原因。

樣品污染風險低是首要考慮因素。生命科學實驗中處理的樣品往往比較珍貴——蛋白、核酸、細胞等——一旦被油霧污染，實驗就白做了。隔膜泵的膜片將傳動結(jié)構(gòu)與抽氣腔體隔離，氣體只接觸泵頭、膜片和閥門，不接觸任何潤滑油或運動部件，從根本上杜絕了油污染的可能

          環(huán)境友好也是一個值得注意的點。旋片泵運行過程中會產(chǎn)生油霧，需要安裝油霧過濾器，否則會污染實驗室空氣。水循環(huán)泵則持續(xù)消耗水資源，產(chǎn)生含溶劑的廢水。隔膜泵不需要油也不需要水，運行過程中不產(chǎn)生額外的污染物，對實驗室環(huán)境和操作人員都更友好

          維護方便是另一個實際優(yōu)勢。旋片泵需要定期檢查油位、更換真空泵油。水循環(huán)泵需要定期換水、清理水垢。隔膜泵沒有這些麻煩——不需要換油、不需要加水，維護工作主要集中在膜片和閥片的定期更換上。以KNF的系列為例，其采用了KNF傘狀結(jié)構(gòu)膜片，比傳統(tǒng)平面膜片更耐機械疲勞、壽命更長。用戶可自行更換膜片，不需要特殊工具或?qū)I(yè)技師

          耐化學腐蝕對于生命科學和化學實驗室來說也很重要。很多實驗室操作會涉及有機溶劑、酸、堿等腐蝕性介質(zhì)。如果選擇帶PTFE泵頭和PTFE涂層膜片的隔膜泵，就可以較好地耐受這些腐蝕性介質(zhì)。型號配備了PTFE泵頭、PTFE涂層膜片和FFPM閥片，非常適用于侵蝕性或腐蝕性強的氣體和蒸汽

五、KNF實驗室真空泵及應(yīng)用

德國隔膜泵制造商，1946年由Kurt Neuberger在弗萊堡創(chuàng)立。1962年，KNF推出了第一臺實驗室隔膜泵。1980年推出了適用于腐蝕性介質(zhì)的第一臺耐化學腐蝕隔膜泵。1994年，展會上推出了泵系列

實驗室隔膜真空泵的產(chǎn)品系列名稱。該系列泵的特點包括：清潔、100%無油運行；抗化學腐蝕，采用PTFE泵頭、PTFE涂層膜片和FFPM閥片；緊湊設(shè)計，占用空間小；運行安靜、免維護；集成轉(zhuǎn)速控制，可通過手動旋鈕調(diào)節(jié)泵速