为什么有的真空干燥箱需要加冷水机或冷阱使用？

为什么有的真空干燥箱需要加冷水机或冷阱使用？

直接的回答是：为了高效、安全地冷凝和捕获从样品中蒸发出来的溶剂蒸汽。

如果不对这些蒸汽进行处理，它们会直接进入真空泵，造成严重的损害。下面我们来详细分解为什么需要加冷水机，以及它的工作原理和好处。

核心原因：保护真空泵

真空干燥箱工作时，样品中的溶剂（如水、酒精、丙酮、甲苯等）在低压下会迅速蒸发。这些蒸发出来的气体（蒸汽）会被真空泵抽出箱体。

绝大多数真空泵（尤其是常用的旋片式真空泵）是“干式”的，它们的设计是用来抽取气体（如空气、氮气），而不是处理大量的可冷凝蒸汽。

如果让这些溶剂蒸汽直接进入真空泵，会造成以下严重后果：

1. 泵油污染和乳化：溶剂蒸汽会与真空泵油混合。水蒸气会使泵油变得浑浊、乳化，形成一种牛奶状的乳液， drastically降低泵油的润滑和密封性能。有机溶剂则会溶解泵油，使其变稀，同样失去功效。

2. 腐蚀泵体：一些腐蚀性溶剂（如酸、卤代烃）会腐蚀泵内部的金属部件，导致泵体生锈、损坏。

3. 性能下降和损坏：被污染的泵油会导致真空度下降、抽速变慢，噪音增大。长期如此，会严重磨损泵内部的精密部件，甚至导致泵卡死、报废。

4. 环境污染：未经处理的溶剂蒸汽会直接从泵的排气口排出，造成工作环境的空气污染，对操作人员的健康构成威胁。

冷水机的作用：充当“中间卫士”

冷水机在这里的核心任务是为“冷阱”或“冷凝器”提供低温冷却液。

冷阱：这是一个安装在干燥箱和真空泵之间的一个装置，内部有盘管或夹层。

工作原理：

    1.  冷水机将低温冷却水（通常控制在5~15°C）持续泵入冷阱的盘管中。

    2.  从干燥箱里抽出的、富含溶剂蒸汽的气体经过冷阱时，会与冰冷的盘管表面接触。

    3.  溶剂蒸汽遇冷迅速凝结成液体，从而被“捕获”在冷阱里。

    4.  经过“净化”的、几乎只包含气体的干燥空气再进入真空泵，这样就保护了真空泵。

您可以把它想象成家里的空调： 空气中的水蒸气遇到冰冷的空调蒸发器会凝结成水珠滴下来。冷阱的工作原理与此相同。

使用冷水机+冷阱组合的额外好处：

1. 提高干燥效率：对于某些溶剂，尤其是在真空环境下，其沸点已经很低。通过冷凝的方式不断移除蒸汽，可以始终保持箱内较低的蒸汽分压，这相当于持续为样品创造一个“超级干燥”的环境，从而大大加速干燥过程。

2. 溶剂回收：冷凝下来的液体溶剂会收集在冷阱底部的容器中，可以方便地进行回收。这对于昂贵的溶剂或需要无害化处理的废液来说非常重要，既节约成本又环保。

3. 获得更低极限真空度：水蒸气是影响真空度的主要因素之一。有效冷凝水蒸气可以减少系统的可凝性气体负荷，有助于获得更高、更稳定的真空度。

什么时候不需要冷水机？

并不是所有真空干燥都需要冷水机。

干燥对象不含或只含微量溶剂：例如，只是对一些怕氧化的金属粉末、电子元器件进行干燥，本身几乎没有溶剂挥发，就不需要。

使用耐腐蚀的干式泵：某些特殊设计的真空泵（如隔膜泵、螺杆式干式泵）可以处理一定的蒸汽，但成本高昂，通常不用于普通干燥箱。

溶剂沸点高：如果蒸发的物质在常温下很难冷凝，那么冷阱的效果也会打折扣。

总结

给真空干燥箱加冷水机，首要目的是为了保护昂贵的真空泵免受溶剂蒸汽的损害，延长其使用寿命。同时，它也带来了提高干燥效率、方便溶剂回收和获得更好真空度的额外优势。这是一个通过前期投入（购买冷水机）来避免后期更大损失（维修或更换真空泵）并提升工艺水平的典型例子。

上海合恒仪器设备有限公司

2025.8.20