1. Ghi chú:
Hiện nay, lò phản ứng gia nhiệt bằng nước thường dùng trong phòng thí nghiệm được chia thành hai loại lớp lót: PTFE và PPL, vật liệu vỏ được chia thành thép không gỉ 304 và thép không gỉ 316. Do sự khác biệt giữa vật liệu tốt và xấu nên tuổi thọ sử dụng của các vật liệu khác nhau, khi làm việc với vật liệu PTFE, nhiệt độ gia nhiệt bên ngoài được khuyến cáo không vượt quá 230 ℃, vật liệu PPL được khuyến cáo không vượt quá 260 ℃, và tốc độ gia nhiệt được khuyến cáo ≤ 5 ℃/phút. Khi phản ứng hoàn tất, cần để bình phản ứng nguội tự nhiên đến nhiệt độ phòng trước khi mở nắp. *Lưu ý: Không bao giờ tháo rời bình phản ứng khi đang chịu áp suất. Lớp lót bình phản ứng thông thường không được đổ đầy quá 70% tổng thể tích bình. Bình phản ứng chống cháy nổ cũng chỉ được đổ đầy không quá 80%. Lò phản ứng thủy nhiệt thường được thiết kế cho áp suất 3,0 MPa. Hãy đảm bảo rằng giá trị tối đa của áp suất hơi hỗn hợp sinh ra bởi hệ phản ứng ở nhiệt độ phản ứng nhỏ hơn 3,0 MPa trước khi sử dụng. Bình phản ứng thủy nhiệt không có thiết bị xả áp suất và không nên sử dụng ở nhiệt độ hoặc áp suất quá cao để tránh nguy hiểm. Vì lớp lót bên trong của bình được làm bằng Teflon hoặc PPL, cả hai đều là nhựa phân tử cao, nên không nên vặn chặt nắp quá mức khi sử dụng lần đầu để tránh biến dạng do sự tăng nhiệt và sự ép chặt lớp lót ở nhiệt độ cao.
Không nên sử dụng lò phản ứng tổng hợp thủy nhiệt cho các phản ứng có những đặc điểm sau (bên dưới).
1. Điểm sôi của dung môi dưới 60°C (ví dụ: ete, axeton, diclorometan, v.v.)
2. Một lượng lớn khí được tạo ra trong phản ứng.
3. Vật liệu này có tính chất dễ cháy hoặc dễ nổ, hoặc có tính độc hại dễ bay hơi và mức độ nguy hiểm cực kỳ cao.
4. Thời gian phản ứng kéo dài hơn 100 giờ và nhiệt độ luôn trên 250°C.
Hình ảnh lò phản ứng tổng hợp thủy nhiệt dùng để sản xuất PPL và lớp lót PTFE.
Hình ảnh của Lò phản ứng tổng hợp thủy nhiệt kiểu quay đa tổ hợp
II: Vận hành an toàn.
1. Đổ chất phản ứng vào ống lót PTFE hoặc ống lót PPL và đảm bảo hệ số định lượng nhỏ hơn 0,8.
2. Đảm bảo gioăng dưới của ấm đun nước được đặt đúng vị trí, sau đó lắp ống lót PTFE hoặc PPL và gioăng trên, siết chặt nắp ấm trước, sau đó vặn chặt nắp ấm cho đến khi khớp với vít.
3. Đặt lò phản ứng tổng hợp thủy nhiệt vào thiết bị gia nhiệt và nâng nhiệt độ lên đến nhiệt độ phản ứng cần thiết theo tốc độ gia nhiệt đã quy định.
4. Khi xác nhận nhiệt độ bên trong khoang chứa chất phản ứng thấp hơn điểm sôi của dung môi, mới được phép mở nắp khoang chứa để tiếp tục các thao tác. Sau khi phản ứng kết thúc và nhiệt độ đã nguội, cần phải thực hiện thao tác làm nguội theo đúng tốc độ quy định để giúp kéo dài tuổi thọ của lò phản ứng.
5. Sau khi chắc chắn nhiệt độ bên trong ấm đã nguội xuống nhiệt độ bình thường, trước tiên hãy nới lỏng nắp ấm bằng cách vặn nắp, sau đó mở nắp.
6. Vệ sinh ấm đun nước kịp thời sau mỗi lần sử dụng để tránh gỉ sét và ăn mòn. Đặc biệt chú ý vệ sinh thân ấm và các gioăng kín nắp, tránh làm hư hỏng chúng do ma sát.
III: Vệ sinh lò phản ứng.
1. Khi vệ sinh lò phản ứng thủy nhiệt lần đầu tiên, hãy thêm một ít kiềm hoặc nước vào lớp lót và đun sôi trong một thời gian. Khi sử dụng lò phản ứng thủy nhiệt lần đầu, hãy đảm bảo không làm nóng quá nhanh, mà phải lập trình gia nhiệt từ từ và không để nhiệt độ quá cao, nếu không lớp lót PTFE sẽ dễ bị biến dạng. Bắt đầu ở 150°C trong vài giờ, sau đó giữ ở 200°C trong vài giờ nữa, sau đó lấy ra và để nguội tự nhiên. Sau đó, tiến hành thí nghiệm lại ở nhiệt độ 200 độ C khi lớp lót của lò phản ứng thủy nhiệt không có dấu hiệu biến dạng.
2. Môi trường phản ứng của lò phản ứng tổng hợp thủy nhiệt khác nhau, phương pháp làm sạch cũng khác nhau. Nếu là hệ silicon, bạn có thể thêm một ít axit flohydric hoặc kiềm để đun nóng và rửa sạch sau khi sử dụng; nếu là hệ kim loại silicon, thì tùy thuộc vào loại axit được hòa tan, và axit clohydric cần sử dụng hỗn hợp nước cường toan: axit nitric đậm đặc và axit clohydric đậm đặc (tỷ lệ ba phần axit: một phần axit). Ví dụ: sử dụng kali permanganat hòa tan trong nước, sau đó thêm 3-5mL axit clohydric đậm đặc, cho vào bình phản ứng và đậy kín, tiến hành phản ứng thủy nhiệt ở 180 độ trong 5-10 giờ, để lớp lót phản ứng được rửa sạch cả bên trong và bên ngoài.
3. Phương pháp làm sạch: ví dụ như dung dịch cường toan (aqua regia): axit nitric đậm đặc và axit clohydric đậm đặc theo tỷ lệ 3:1: khi kết thúc phản ứng thí nghiệm, thêm khoảng 1:5 axit nitric và nước vào dung dịch hỗn hợp trong bình phản ứng thủy nhiệt, sau đó đun nóng đến 180 độ C trong khoảng 12 giờ. Các số liệu này không cố định, cần dựa trên đặc điểm cụ thể của phản ứng thí nghiệm, tỷ lệ dung dịch hỗn hợp không nhất thiết phải là 1:5, nhiệt độ không nhất thiết phải là 180°C. Đây chỉ là số liệu tham khảo. Tuy nhiên, phương pháp này có một nhược điểm là làm giảm tính khả reproducible của thí nghiệm. Dung dịch axit oxalic được đun sôi trong 6 giờ ở nhiệt độ 160 độ tùy thuộc vào thí nghiệm.
IV: Kiểm tra lò phản ứng để phát hiện rò rỉ khí
Khi thực hiện các phản ứng thủy nhiệt trong phòng thí nghiệm, chúng tôi nhận thấy rằng lò phản ứng tổng hợp thủy nhiệt luôn bị rò rỉ khí dù đã thử nhiều lần. Vậy làm thế nào để tìm ra vị trí rò rỉ trong lò phản ứng tổng hợp thủy nhiệt?
Thể tích của lò phản ứng tổng hợp thủy nhiệt thường dao động từ vài chục mililit đến vài trăm lít. Để kiểm tra vị trí rò rỉ khí từ lò phản ứng tổng hợp thủy nhiệt, bạn có thể trước tiên tạo áp suất và sau đó lắng nghe âm thanh rò rỉ khí; phương pháp này áp dụng cho những trường hợp rò rỉ rõ ràng hơn, trong hầu hết các trường hợp, rò rỉ từ lò phản ứng không thể nghe thấy, phương pháp này chỉ áp dụng được trong một số ít trường hợp.
Thứ hai, bạn có thể dùng ống nhỏ giọt để nhỏ nước từ các mối nối khác nhau trong lò phản ứng để xem có bọt khí được tạo ra hay không. Phương pháp này tốn thời gian và đòi hỏi sự quan sát cẩn thận. Nó phù hợp với những người đã có ý tưởng sơ bộ về vị trí rò rỉ hoặc những người đã thay thế bộ phận bị rò rỉ và cần kiểm tra lại xem chỗ rò rỉ đã được khắc phục hay chưa.
Phương pháp đơn giản và dễ thực hiện nhất là chuẩn bị một thùng chứa lớn, đổ đầy nước vào đó rồi nhúng hoàn toàn bộ phận phản ứng vào nước để xem phần nào của bộ phận phản ứng có bọt khí thoát ra. Sau khi phát hiện các chỗ rò rỉ, hãy dùng máy sấy tóc thổi khô bộ phận phản ứng hoặc lau khô.
Thời gian đăng bài: 11/01/2023
