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硅膠蠕動泵管的局限性

閱讀：127發(fā)布時間：2022-4-30

一套完整的蠕動泵系統(tǒng)通常包括主機(jī)、泵頭、蠕動泵管3部分。
目前國內(nèi)*常見的蠕動泵管，有硅膠管、復(fù)合橡膠管、PVC管等等。
 
使用硅膠蠕動泵管的場合一般為生物或制藥行業(yè)相關(guān)，如培養(yǎng)液的過濾、細(xì)胞灌流、發(fā)酵罐、注射用水輸送等。工業(yè)流程中一般用制作工藝較高的鉑金硫化硅膠管（如道康寧pharma-50、APT硅膠管，或圣戈班3350軟管），其內(nèi)壁光滑，可達(dá)到FDA、USP、EU、NSF-51等標(biāo)準(zhǔn)的相應(yīng)章程要求。
 
硅膠管作為蠕動泵管應(yīng)用，其壽命并不長——在一項(xiàng)測試條件為600rpm轉(zhuǎn)速、3滾輪泵頭、常溫23度、測試樣品為純水的測試中，壽命50-75小時。道康寧APT軟管（Advanced Pump Tubing），由于配方不同，壽命為一般硅膠管的6倍左右，此為例外。
 
然而鉑金硫化硅膠彈性體是一種優(yōu)良的材料。在制作工藝優(yōu)良的前提下，鉑金硫化硅膠蠕動泵管擁有疏水性的內(nèi)表面，光滑的硅膠內(nèi)表面幾乎不會帶來渦流死角；同時，硅膠管可以121度濕熱滅菌，所以在生物及制藥相關(guān)領(lǐng)域，硅膠蠕動泵管的應(yīng)用相當(dāng)廣泛。
 
另外，硅膠對有機(jī)樣品的耐性較差，輸送極性有機(jī)溶劑，易造成泵管壽命大幅降低，增加停工、換管次數(shù)；更重要的是，硅膠被溶解后，其成分會進(jìn)入下一步工藝中引起污染。
 
軟管對物料的化學(xué)兼容性可分為4類：優(yōu)秀（E：Excellent），良好（G：Good），不合格、差（F：Fail），以及X（不推薦）。原則上，兼容性為F或X級別的，必須更換其它蠕動泵管材。
 
舉例：鉑金硫化硅膠對乙醇的耐性為F，對丙酮的耐性為X，對乙醇的耐性為E，對乙酸和脂肪酸等弱極性物質(zhì)為G。對乙醇和丙酮必須采用耐受性為G或E的其它管材，這是多數(shù)使用者忽略的，然而在某些實(shí)驗(yàn)中，此類有機(jī)物對硅膠管的溶解，已經(jīng)在影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，卻未被發(fā)現(xiàn)。
 
那么，是什么造成了硅膠蠕動泵管面對有機(jī)物料時的無力呢？
 
從微觀角度籠統(tǒng)地講，硅膠是多孔性的蜂窩狀-Si-C-鏈聚合物，其表面的疏水基團(tuán)可以阻止多數(shù)極性分子通過。同時正因?yàn)槿绱耍菢O性分子會與之相似相溶（例子如等）。在輸送非極性有機(jī)物時，硅膠管本身被不斷侵蝕溶解。使用一段時間后（時長因有機(jī)物性質(zhì)而異），硅膠蠕動泵管像海綿吸水一樣，浸滿有機(jī)溶劑（有時候表面性狀并不明顯），不斷有分子從其表面揮發(fā)。
 
這些有機(jī)分子以氣態(tài)或蒸汽形式存在，長期浸泡蠕動泵泵頭。如果泵頭本身是PESU等化學(xué)耐性差的材質(zhì)，一般會加速泵頭老損，甚至造成裂解。參見我們的另一篇文章《蘭格蠕動泵BT100-2J的應(yīng)用及配件選型》，此時應(yīng)該選擇PPS等材質(zhì)的泵頭，并搭配耐腐蝕或強(qiáng)化學(xué)穩(wěn)定性的蠕動泵管(如圣戈班Norprene Chemical，Norprene A-60-G或F5500-A等)。
化學(xué)行業(yè)相關(guān)的領(lǐng)域，尤其應(yīng)當(dāng)引起警惕。


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