在化學(xué)實(shí)驗(yàn)室中，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀是進(jìn)行蒸發(fā)、提純、結(jié)晶、濃縮、干燥、分離等實(shí)驗(yàn)的重要設(shè)備。為確保實(shí)驗(yàn)的高效性和準(zhǔn)確性，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀的真空度要求高，通常不得低于400Pa高于10mbar。而真空泵作為旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀的核心配套設(shè)備，其選型的合適與否直接關(guān)系到實(shí)驗(yàn)效果的成敗。本文將全面分析旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀對(duì)真空泵的材質(zhì)、結(jié)構(gòu)和性能要求，為實(shí)驗(yàn)室技術(shù)人員提供選型參考。

一、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀對(duì)真空泵的關(guān)鍵要求

1. 材質(zhì)耐腐蝕性要求

        旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀中蒸餾的溶劑通常會(huì)對(duì)一般金屬、橡膠、普通塑料等材質(zhì)產(chǎn)生腐蝕性，有機(jī)溶劑揮發(fā)產(chǎn)生的氣體會(huì)使上述部件開(kāi)裂、溶解。如果使用不耐腐蝕的真空泵，如循環(huán)水泵、旋片式油泵或使用橡膠、涂層材料制作的隔膜真空泵，在使用一段時(shí)間后會(huì)出現(xiàn)真空度不足或無(wú)法抽吸的問(wèn)題。

      專門用于旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀的真空泵，在選料時(shí)通常采用耐強(qiáng)化學(xué)腐蝕的PTFE聚四氟乙烯材質(zhì)。從進(jìn)氣接口開(kāi)始，泵頭腔體、隔膜片、氣路管道，直至出氣接口等，所有可能會(huì)與有機(jī)氣體接觸的部件，都應(yīng)使用PTFE聚四氟乙烯材質(zhì)制作。這種材料的選擇能確保長(zhǎng)期使用中零部件不會(huì)因腐蝕而損壞。

2.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求

       旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀配套真空泵需要具備二級(jí)氣缸抽氣結(jié)構(gòu)，即真空泵帶有兩組氣缸，每組氣缸內(nèi)都含有獨(dú)立的抽氣結(jié)構(gòu)。兩組氣缸采用前置后置的串聯(lián)結(jié)構(gòu)，類似于接力抽氣的方式，這種設(shè)計(jì)能夠達(dá)到較高的真空度（通常需要至少10mbar以下）。

      普通抽氣結(jié)構(gòu)無(wú)法實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀所需的高真空度要求。例如，專為旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀設(shè)計(jì)的CH410耐腐蝕隔膜真空泵就采用了這種二級(jí)氣缸抽氣結(jié)構(gòu)，其真空度可達(dá)6-8mbar。

3. 真空度可調(diào)節(jié)功能

        如果真空度持續(xù)升高，溶劑沸點(diǎn)會(huì)不斷降低，可能導(dǎo)致爆沸現(xiàn)象發(fā)生。避免爆沸的方法是將真空度設(shè)置在需要的數(shù)值，達(dá)到該真空度后維持穩(wěn)定。 因此追求使用體驗(yàn)的旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀用真空泵應(yīng)當(dāng)配置防腐蝕的真空調(diào)節(jié)閥，如圣斯特Sciencetool的CH411，調(diào)節(jié)閥應(yīng)帶有真空表顯示真空度，以便使用者根據(jù)實(shí)際需要將真空度設(shè)置在所需數(shù)值。

二、主流真空泵類型及其特點(diǎn)

1. 循環(huán)水真空泵

        循環(huán)水真空泵以其表壓0.095MPa的上限真空度，成為小型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀的一種選擇。單頭10L/min的抽氣量，能滿足大部分旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀的抽氣量需要。同時(shí)由于其本身原理構(gòu)造，能為設(shè)備提供可循環(huán)的冷卻水，對(duì)冷卻溫度要求低的試驗(yàn)，可少配置一臺(tái)低溫冷卻循環(huán)泵，降低運(yùn)行成本。但是水泵作為滿足基本需要的產(chǎn)品，也存在諸多不足：真空度相對(duì)較低，蒸餾話費(fèi)時(shí)間更長(zhǎng)；使用過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生廢水，需要妥善處理；不太耐腐蝕，長(zhǎng)期使用可能導(dǎo)致真空度下降。

2.抗腐蝕螺旋真空泵

      當(dāng)實(shí)驗(yàn)對(duì)真空度要求高時(shí)，需使用抗腐蝕螺旋真空泵。真空度高達(dá)0.05mbar（≈5Pa），比化學(xué)隔膜泵高出兩個(gè)數(shù)量級(jí)。且抗腐蝕性能良好、功率小、省電，能耐受200℃的氣體過(guò)流高溫和適量的高溫液體過(guò)流。但綜合性能出色的螺旋真空泵，無(wú)論對(duì)設(shè)計(jì)、材料、制造等方面要求都很高，所以目前價(jià)格非常昂貴。

3.耐腐蝕隔膜真空泵

       也稱為化學(xué)隔膜真空泵，真空度一般在8-2mbar，真空度抽速滿足大部分旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀需要。對(duì)抽入的氣體溫度有一定要求，如高溫氣體，無(wú)法及時(shí)冷凝需要加裝冷卻循環(huán)水器。但是憑借抗腐蝕性能優(yōu)良、體積小、重量輕、干式運(yùn)行無(wú)污染、工作方便等出色的綜合性能，目前是大部分旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀配套真空泵的主流選擇。

三、真空泵選型綜合考量因素

       可以從以下方面考慮：

1. 根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求選擇

不同實(shí)驗(yàn)對(duì)真空度的要求不同。一般教學(xué)實(shí)驗(yàn)，可選擇循環(huán)水真空泵；常規(guī)科研實(shí)驗(yàn)：應(yīng)選擇耐腐蝕的化學(xué)隔膜真空泵。對(duì)真空度要求高的實(shí)驗(yàn)，要用抗腐蝕螺旋真空泵是。

2. 根據(jù)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀規(guī)格選擇

根據(jù)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器的容積大小，選擇相應(yīng)抽速的真空泵。如果蒸餾瓶容量大，抽氣速率不夠，真空度也無(wú)法上升到需要數(shù)值。

3. 成本與維護(hù)考慮

在選擇真空泵時(shí)，還可以綜合考慮的因素如下：購(gòu)置成本，循環(huán)水泵價(jià)格較低，隔膜泵和螺旋泵造價(jià)較高。運(yùn)行成本，循環(huán)水泵會(huì)產(chǎn)生廢水處理成本，隔膜泵和螺旋泵運(yùn)行成本較低。維護(hù)成本，循環(huán)水泵可能需要更頻繁的維護(hù)和更換部件，而隔膜真空泵雖然造價(jià)高于水泵，但長(zhǎng)期來(lái)看可能更經(jīng)濟(jì)，因其耐腐蝕性能更好，維護(hù)成本更低。