प्रायोगिक अनुसंधान के लिए सामान्य प्रयोगशाला उपकरणों में ग्लव बॉक्स उपकरण का परिचय और अनुप्रयोग

आधुनिक प्रायोगिक अनुसंधान में, कई रासायनिक प्रतिक्रियाओं, सामग्री की तैयारी और नमूना प्रसंस्करण प्रक्रियाओं में पर्यावरण के लिए अत्यंत सख्त आवश्यकताएं होती हैं, जैसे कि पानी, ऑक्सीजन, धूल या विशिष्ट निष्क्रिय गैस वातावरण से मुक्त होना।वहदस्ताना बॉक्स, के तौर परएक प्रयोगात्मक उपकरण जो बाह्य पर्यावरणीय हस्तक्षेप को प्रभावी ढंग से अलग कर सकता है, रसायन विज्ञान, पदार्थ विज्ञान, इलेक्ट्रॉनिक्स और बायोमेडिसिन जैसे क्षेत्रों में एक अपरिहार्य मुख्य उपकरण बन गया है।दस्ताना बॉक्स शोधकर्ताओं को एक नियंत्रण योग्य संलग्न संचालन स्थान प्रदान करता है, जिससे यह सुनिश्चित होता है कि प्रयोग पूर्व निर्धारित पर्यावरणीय परिस्थितियों में सटीक रूप से किए जाते हैं, तथा प्रयोगात्मक अनुसंधान की सीमाओं का महत्वपूर्ण रूप से विस्तार होता है।

दस्ताना बॉक्स की मूल संरचना

मुख्य कार्यग्लव बॉक्स का मुख्य उद्देश्य एक विशिष्ट आंतरिक वातावरण बनाना और उसे बनाए रखना है। इसका संरचनात्मक डिज़ाइन इसी लक्ष्य पर केंद्रित है, और इसमें मुख्य रूप से निम्नलिखित प्रमुख घटक शामिल हैं:

बॉक्स, ग्लव बॉक्स का मुख्य कार्य क्षेत्र होता है, आमतौर परस्टेनलेस स्टील से बने और उच्च शक्ति, संक्षारण प्रतिरोध और उत्कृष्ट वायुरोधी गुणों से युक्त। बॉक्स का आकार प्रयोगात्मक आवश्यकताओं के अनुसार निर्धारित किया जाता है। छोटे नमूनों को संभालने के लिए छोटे ग्लव बॉक्स का उपयोग किया जा सकता है, जबकि बड़े बॉक्स जटिल प्रयोगात्मक सेटअप के लिए उपयुक्त हो सकते हैं। बॉक्स की दीवारों पर पारदर्शी अवलोकन खिड़कियाँ लगी होती हैं, जो आमतौर पर पॉलीकार्बोनेट या टेम्पर्ड ग्लास से बनी होती हैं, ताकि ऑपरेटर बॉक्स के अंदर संभावित दबाव परिवर्तनों को झेलते हुए आंतरिक संचालन को स्पष्ट रूप से देख सकें।

स्थानांतरण कक्ष, बॉक्स और बाहरी दुनिया को जोड़ने वाला मुख्य मार्ग है, जिसका उपयोग बॉक्स के आंतरिक वातावरण को प्रभावित किए बिना नमूने, अभिकर्मकों या प्रयोगात्मक उपकरणों को स्थानांतरित करने के लिए किया जाता है। स्थानांतरण कक्ष आमतौर पर बेलनाकार या वर्गाकार होता है, जिसके दोनों सिरों पर सीलबंद दरवाजे होते हैं जो बॉक्स के अंदर और बाहर से जुड़ते हैं। वस्तुओं को स्थानांतरित करते समय, पहले वस्तुओं को स्थानांतरण कक्ष में रखें और बाहरी दरवाजा बंद कर दें। फिर, वैक्यूमिंग, अक्रिय गैसों से भरने आदि के माध्यम से, कक्ष के आंतरिक और बाहरी वातावरण को संतुलित किया जाता है, और वस्तुओं को बॉक्स में ले जाने के लिए आंतरिक द्वार खोला जाता है, और इसके विपरीत। कुछ उन्नत स्थानांतरण कक्षों में विशेष नमूना स्थानांतरण आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए हीटिंग और कूलिंग फ़ंक्शन भी होते हैं।

ऑपरेशन दस्ताने, ऑपरेटर और ग्लव बॉक्स के आंतरिक वातावरण के बीच सेतु का काम करते हैं। ये आमतौर पर रासायनिक संक्षारण प्रतिरोधी और अच्छे लचीलेपन वाले पदार्थों से बने होते हैं, जैसे नाइट्राइल रबर, क्लोरोप्रीन रबर, या फ्लोरीन रबर। ये दस्ताने विशेष फ्लैंज इंटरफेस के माध्यम से बॉक्स से सीलबंद रूप से जुड़े होते हैं ताकि ऑपरेटर के हाथ विभिन्न कार्यों के लिए बॉक्स में लचीले ढंग से प्रवेश कर सकें और बॉक्स से गैस रिसाव और बाहरी गैसों के प्रवेश से बच सकें। दस्ताने का आकार और मोटाई परिचालन आवश्यकताओं के अनुसार चुनी जा सकती है। कुछ दस्तानों में घिसाव-रोधी, उच्च-तापमान प्रतिरोधी और निम्न-तापमान प्रतिरोधी गुण भी होते हैं।

दस्ताना बॉक्स का कार्य सिद्धांत

ग्लव बॉक्स का मुख्य कार्य सिद्धांत गैस नियंत्रण और शुद्धिकरण के माध्यम से एक सीलबंद स्थान के भीतर एक विशिष्ट गैस वातावरण बनाना और बनाए रखना है। साथ ही, यह नमूनों के सुरक्षित स्थानांतरण और संचालन को भी संभव बनाता है।

सबसे पहले, ग्लव बॉक्स के प्रारंभिक वातावरण को अक्रिय गैसों (जैसे नाइट्रोजन, आर्गन) से प्रतिस्थापित करके स्थापित किया जाना चाहिए। जब उपकरण चालू होता है, तो बॉक्स और संक्रमण कक्ष को एक निश्चित निर्वात स्तर तक खाली कर दिया जाता है ताकि आंतरिक वायु (जिसमें ऑक्सीजन, नमी आदि होती है) को हटाया जा सके, और फिर निर्धारित दबाव पर अक्रिय गैस डाली जाती है। यह निर्वातन-गैस भरने की प्रक्रिया कई बार दोहराई जा सकती है ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि बॉक्स के अंदर की हवा पूरी तरह से प्रतिस्थापित हो गई है, जिससे ऑक्सीजन और नमी की सांद्रता आवश्यक स्तर (आमतौर पर 1 पीपीएम से नीचे) तक कम हो गई है।

प्रयोग के दौरान, गैस शोधन प्रणाली निरंतर चलती रहती है। बॉक्स के अंदर की गैस परिसंचारी पंखे द्वारा संचालित शोधन स्तंभ से होकर प्रवाहित होती है। जब गैस आणविक छलनी से गुज़रती है, तो नमी अवशोषित हो जाती है; जब यह डीऑक्सीजनाइज़र से गुज़रती है, तो ऑक्सीजन डीऑक्सीजनाइज़र के साथ रासायनिक रूप से अभिक्रिया करती है (जैसे कॉपर-आधारित डीऑक्सीजनाइज़र ऑक्सीजन के साथ अभिक्रिया करके कॉपर ऑक्साइड बनाते हैं) और हटा दी जाती है; यदि कार्बनिक वाष्पशील पदार्थ हैं, तो सक्रिय कार्बन उन्हें अवशोषित कर लेगा। शुद्ध गैस बॉक्स में वापस आकर एक बंद लूप बनाती है, जिससे नमी और ऑक्सीजन जैसी अशुद्धियों की सांद्रता लंबे समय तक अत्यंत निम्न स्तर पर बनी रहती है।

संक्रमण कक्ष का कार्य सिद्धांत दबाव संतुलन और गैस प्रतिस्थापन पर आधारित है। जब नमूने को बॉक्स में स्थानांतरित करना आवश्यक हो, तो संक्रमण कक्ष का बाहरी द्वार खोला जाता है, नमूना अंदर रखा जाता है, और बाहरी द्वार बंद कर दिया जाता है। फिर, आंतरिक वायु को निकालने के लिए संक्रमण कक्ष को खाली किया जाता है, और बॉक्स के साथ दबाव संतुलन प्राप्त करने के लिए अक्रिय गैस डाली जाती है। अंत में, आंतरिक द्वार खोला जाता है, और नमूने को बॉक्स में ले जाया जाता है। विपरीत स्थिति में, नमूना निकालते समय, नमूने को संक्रमण कक्ष में रखा जाता है, आंतरिक द्वार बंद कर दिया जाता है, संक्रमण कक्ष को खाली कर दिया जाता है, और फिर वायु (या आवश्यकतानुसार अन्य गैसें) डाली जाती हैं, और नमूना निकालने के लिए बाहरी द्वार खोला जाता है। यह प्रक्रिया सुनिश्चित करती है कि नमूना स्थानांतरण के दौरान बॉक्स के अंदर अक्रिय गैस का वातावरण बाहरी हवा से बाधित न हो।

दस्ताना बक्सों का वर्गीकरण

विभिन्न वर्गीकरण मानदंडों के आधार पर, दस्ताने बक्से को विभिन्न प्रकारों में विभाजित किया जा सकता है, जिनमें से प्रत्येक का अपना अनूठा डिज़ाइन और लागू परिदृश्य होता है।

आंतरिक गैस वातावरण के अनुसार, ग्लव बॉक्स को निष्क्रिय गैस ग्लव बॉक्स और एनारोबिक ग्लव बॉक्स में वर्गीकृत किया जा सकता है। निष्क्रिय गैस ग्लव बॉक्स मुख्य रूप से निष्क्रिय गैस वातावरण बनाए रखने के लिए उपयोग किए जाते हैं और ऑक्सीजन व नमी के प्रति संवेदनशील प्रयोगों, जैसे धातु कार्बनिक यौगिकों के संश्लेषण और लिथियम बैटरी सामग्री की तैयारी, के लिए उपयुक्त हैं। आमतौर पर इस्तेमाल की जाने वाली निष्क्रिय गैसें आर्गन या नाइट्रोजन हैं। एनारोबिक ग्लव बॉक्स विशेष रूप से एनारोबिक वातावरण बनाने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं और आमतौर पर एनारोबिक माइक्रोबियल संवर्धन और जैविक सामग्री क्षरण की प्रयोगात्मक आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए कार्बन डाइऑक्साइड की सांद्रता को नियंत्रित करते हैं। एनारोबिक ग्लव बॉक्स में आंतरिक गैस मुख्यतः नाइट्रोजन, हाइड्रोजन और कार्बन डाइऑक्साइड का मिश्रण होती है (हाइड्रोजन का उपयोग अवशिष्ट ऑक्सीजन को हटाने के लिए किया जाता है)।

संरचनात्मक रूप के अनुसार, ग्लव बॉक्स को एकल-कक्षीय ग्लव बॉक्स, दोहरे-कक्षीय ग्लव बॉक्स और बहु-कक्षीय ग्लव बॉक्स में विभाजित किया जा सकता है। एकल-कक्षीय ग्लव बॉक्स की संरचना सरल होती है, जिसमें केवल एक मुख्य बॉक्स और एक संक्रमण बॉक्स होता है, और यह छोटे पैमाने के प्रयोगों या नमूना संचालन के लिए उपयुक्त है। दोहरे-कक्षीय ग्लव बॉक्स में एक मुख्य बॉक्स और दो संक्रमण बॉक्स होते हैं, जिनका उपयोग क्रमशः नमूनों को डालने और निकालने के लिए किया जा सकता है, जिससे परिचालन दक्षता में सुधार होता है और क्रॉस-संदूषण से बचा जा सकता है, और यह मध्यम-स्तरीय प्रयोगात्मक कार्यों के लिए उपयुक्त है। बहु-कक्षीय ग्लव बॉक्स कई मुख्य बॉक्स और संक्रमण बॉक्स से बने होते हैं, और इनके डिब्बों को आपस में जोड़ा या स्वतंत्र रूप से नियंत्रित किया जा सकता है, जो जटिल बहु-चरणीय प्रयोगों या एकीकृत उत्पादन लाइनों, जैसे अर्धचालक पदार्थों की निरंतर तैयारी प्रक्रिया, के लिए उपयुक्त है।

दस्ताना बक्सों के अनुप्रयोग

आंतरिक वातावरण को सटीक रूप से नियंत्रित करने की अपनी क्षमता के साथ, ग्लव बॉक्स विभिन्न वैज्ञानिक अनुसंधान और औद्योगिक क्षेत्रों में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं।

रासायनिक संश्लेषण के क्षेत्र में, कई संवेदनशील यौगिकों को एक सख्त सड़न रोकनेवाला और ऑक्सीजन-मुक्त वातावरण की आवश्यकता होती है। ग्लव बॉक्स एक आदर्श संचालन मंच बन जाते हैं। उदाहरण के लिए, कार्बनिक धातु यौगिक (जैसे ग्रिग्नार्ड अभिकर्मक, कार्बनिक लिथियम अभिकर्मक) जल और ऑक्सीजन के प्रति अत्यंत संवेदनशील होते हैं। ये हवा में तेज़ी से विघटित हो जाते हैं, लेकिन ग्लव बॉक्स में, शोधकर्ता सुरक्षित रूप से तौल, विलयन और अभिक्रिया क्रियाएँ कर सकते हैं, जिससे अभिक्रिया उपज और उत्पाद शुद्धता में वृद्धि होती है। इसके अलावा, समन्वय रसायन विज्ञान और उत्प्रेरक अभिक्रिया अनुसंधान में, ग्लव बॉक्स अभिक्रिया प्रणाली पर अशुद्ध गैसों के हस्तक्षेप से बच सकते हैं, जिससे प्रयोगात्मक परिणामों की सटीकता और पुनरुत्पादन क्षमता सुनिश्चित होती है।

ग्लव बॉक्स का उचित उपयोग और रखरखाव

ग्लव बॉक्स का उचित उपयोग और रखरखाव उनके स्थिर प्रदर्शन को सुनिश्चित करने और उनके जीवनकाल को बढ़ाने के लिए महत्वपूर्ण है।

उपयोग से पहले, एक व्यापक निरीक्षण आवश्यक है। सबसे पहले, दस्तानों की सील की जाँच करें कि कहीं कोई क्षति, दरार या ढीलापन तो नहीं है। दस्तानों को फुलाकर और यह देखकर कि कहीं कोई रिसाव तो नहीं है, इसकी पुष्टि की जा सकती है। इसके बाद, गैस पाइपलाइनों के कनेक्शन और वाल्वों के संचालन की जाँच करें। फिर, पुष्टि करें कि गैस शोधन प्रणाली की शोधन सामग्री प्रभावी है या नहीं (जैसे कि आणविक छलनी अपनी क्रियाशीलता खो चुकी है या डीऑक्सीडाइज़र खराब हो गया है)। यदि आवश्यक हो, तो उन्हें बदल दें। अंत में, नियंत्रण प्रणाली के विभिन्न मापदंडों के प्रदर्शन की जाँच करें ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि ऑक्सीजन और नमी डिटेक्टरों का अंशांकन सही ढंग से किया गया है।

संचालन के दौरान, अत्यधिक खिंचाव के कारण दस्तानों को क्षतिग्रस्त होने से बचाने के लिए ज़ोरदार गतिविधियों से बचें। नमूने स्थानांतरित करते समय, पर्याप्त निर्वातन और फुलाव सुनिश्चित करने के लिए स्थानांतरण कक्ष की संचालन प्रक्रियाओं का कड़ाई से पालन करें, और बॉक्स के आंतरिक वातावरण को नुकसान पहुँचाने से बचें। बॉक्स के अंदर हीटिंग या वाष्पशील गैसें उत्पन्न करते समय, बॉक्स के अंदर अत्यधिक दबाव को रोकने के लिए उचित रूप से दबाव छोड़ने हेतु निकास वाल्व खोलें। बॉक्स के अंदर संभावित हानिकारक पदार्थों के सीधे संपर्क से बचने के लिए, संचालकों को प्रयोगशाला कोट और चश्मे जैसे उपयुक्त सुरक्षात्मक उपकरण पहनने चाहिए।