تجهیزات اندازهگیری معمولا برای بررسی طیف گستردهای از نمونهها طراحی میشوند. با این حال، پس از هر اندازهگیری لازم است سل اندازهگیری، شلنگها و اتصالات دستگاه تمیز شوند تا دستگاه در شرایط مناسب باقی بماند و اندازهگیری نمونه بعدی با دقت صحیح انجام شود، حتی مقادیر بسیار کم از باقیمانده نمونههای قبلی میتوانند باعث ایجاد مشکل در اندازه گیری های بعدی شوند.
به همین دلیل فرآیند شستشو تنها یک مرحله نگهداری ساده نیست، بلکه بخشی از فرآیند تضمین کیفیت در اندازهگیریهای آزمایشگاهی محسوب میشود. با این حال، انتخاب حلال نامناسب نهتنها آلودگیها را بهطور کامل حذف نمی کند، بلکه به قطعات حساس دستگاه نیز آسیب می رساند. بنابراین انتخاب حلال مناسب باید بر اساس ماهیت آلودگی، ویژگیهای شیمیایی نمونه و سازگاری حلال با اجزای دستگاه انجام شود.
هدف از شستشوی تجهیزات آزمایشگاهی چیست؟
هدف اصلی از شستشوی دستگاه های آزمایشگاهی، حذف کامل باقیمانده مواد از مسیر اندازهگیری است تا نمونه بعدی بدون تاثیر از نمونه قبلی آنالیز شود. در بسیاری از دستگاه های آزمایشگاهی، نمونهها در تماس مستقیم با سل های اندازهگیری، لولهها، سنسورها و مسیرهای انتقال سیال قرار میگیرند. اگر مواد باقیمانده بهطور کامل حذف نشوند، میتوانند باعث ایجاد خطا در اندازهگیریهای بعدی شوند. به همین دلیل انتخاب حلال مناسب باید به گونهای باشد که تمامی باقیماندههای نمونه را بهطور موثر در خود حل کند.
موارد مهم قبل از تمیزکاری تجهیزات
پیش از استفاده از حلال برای تمیزکاری، باید موارد زیر را در نظر گرفت:
- چه نمونه ای باید از سل پاک سازی شود؟
- چه حلالی قادر به تمیزکاری دستگاه مورد نظر است؟
- در صورت استفاده از چند حلال، با چه ترتیبی باید از آنها استفاده کرد؟
عوامل موثر بر حلالیت نمونه ها
خواص فیزیکی و شیمیایی نمونه ها تعیین میکنند که یک نمونه تا چه اندازه در یک حلال مشخص حل شود. حلالیت یک ماده به عواملی مانند خواص فیزیکی و شیمیایی حل شونده و حلال، دما، فشار، pH و…. وابسته است. پس برای انتخاب حلال مناسب این موارد باید بررسی شوند.
اصل اساسی در انتخاب حلال مناسب برای شستشو چیست؟
انتخاب حلال باید بر اساس اصل شیمیایی Like dissolves like (شبیه، شبیه را در خود حل می کند) انجام شود.
این اصل بیان میکند که مواد با قطبیت مشابه، تمایل بیشتری به حل شدن در یکدیگر دارند، یعنی ترکیبات قطبی معمولا در حلالهای قطبی بهتر حل میشوند و ترکیبات غیرقطبی در حلالهای غیرقطبی انحلالپذیری بیشتری دارند. مثلا نمک و شکر در آب که یک حلال قطبی است بهخوبی حل میشوند و حلالهای آلی غیرقطبی مانند هگزان یا تولوئن برای حل کردن روغن ها و چربی ها مناسب هستند. بنابراین برای دستیابی به شستشوی موثر، ابتدا باید ماهیت شیمیایی ماده باقیمانده روی تجهیزات مشخص شود.
انواع حلال ها
برای انتخاب حلال مناسب در ابتدا باید مشخص کنیم حلال و نمونه هردو از نظر قطبیت مشابه باشند. برای تعیین قطبیت، میتوان از ثابت دی الکتریک استفاده کرد؛ هرچه ثابت دی الکتریک بالاتر باشد، قطبیت بیشتر است.
حلال های قطبی
حلالهای قطبی دارای توزیع نامتقارن بار الکتریکی هستند و ثابت دی الکتریک آنها بیشتر از ۱۵ است. برای مثال میتوان به آب (با ثابت دی الکتریک 88 در دمای 0 درجه سانتیگراد)، متانول، اتانول و استون اشاره کرد که برای حذف نمکها، قندها، ترکیبات یونی و بسیاری از مواد محلول در آب مناسب هستند.
حلال های غیر قطبی
حلال هایی که ثابت دیالکتریک آنها کمتر از ۱۵ است، عموما غیرقطبی محسوب میشوند. این ترکیبات دارای توزیع یکنواخت بار هستند و برای حذف مواد و نمونههای غیرقطبی کاربرد دارند. به عنوان مثال میتوان به هگزان، کلروفرم، تولوئن و هپتان اشاره کرد که برای حذف روغن ها، گریس ها، موم ها و ترکیبات هیدروکربنی کاربرد دارند.
مخلوط حلال
این مخلوط ویژگی های مختلفی را به طور همزمان دارد. برای مثال ممکن است هم خواص قطبی و هم خواص غیرقطبی داشته باشد. این ویژگی دوگانه اغلب باعث میشود نمونههایی که حل کردن آنها دشوار است، راحتتر در حلال حل شوند.
مثلا برای حذف روغن کارکرده که حاوی دوده، روغن و ناخالصی هایی مانند آب است، باید حلالی استفاده شود که بتواند این مواد را حل کند و علاوه بر آن نقطه جوشی بالاتر از 100 درجه سانتیگراد و پایینتر از 200 درجه سانتیگراد داشته باشد. به این منظور از مخلوط حلال سه جزئی دیزل، تولوئن و n-بوتانول با نسبت 1 : 1 : 1 استفاده میشود، که دیزل برای حذف دوده، تولوئن برای حذف روغن و آب و n-بوتانول برای تنظیم نقطه جوش محلول کاربرد دارند.
آیا یک حلال برای تمیز کردن دستگاه کافی است؟
در بسیاری از موارد، استفاده از تنها یک حلال کافی نیست و لازم است بیش از یک حلال بهصورت متوالی استفاده شود.
برای مثال:
حلال اول نمونه موجود در سل اندازهگیری را حل کرده و امکان خارج کردن آن را فراهم میکند.
حلال دوم بقایای حلال اول را از سل شستشو داده و به خشک شدن سریعتر سیستم کمک میکند مانند استون و اتانول. آخرین حلال مورد استفاده در فرآیند شستشو اهمیت ویژهای دارد. حلال نهایی باید بهراحتی تبخیر شود، باقیمانده بر جای نگذارد، با نمونه بعدی تداخل ایجاد نکند، خطرات کمی برای کاربر و محیط داشته باشد و دسترسی به آن راحت باشد.
این روش باعث میشود سل اندازهگیری کاملا تمیز شده و برای آزمایش یا اندازهگیری بعدی آماده باشد.
چگونه حلال مناسب را انتخاب کنیم؟
برای تشخیص مناسب بودن یک حلال برای نمونه، ابتدا مقدار کمی از نمونه را برمیداریم و حلال مورد نظر را به آن اضافه میکنیم سپس رفتار نمونه را مشاهده میکنیم در صورتیکه نمونه در حلال بهصورت تودهای جمع شود یا به هم بچسبد به این معناست که حلال مناسبی را انتخاب نکردهایم اما اگر نمونه در حلال حل شود و یک محلول یکنواخت تشکیل دهد، انتخاب حلال مناسب بوده است.
جدول مروری بر نمونهها و حلالهای مناسب
| نمونه | حلال مناسب برای شستشو | حلال مناسب برای خشک کردن | توضیحات |
|---|---|---|---|
| عسل، محلولهای قندی | آب گرم | اتانول | قند در آب بهتر حل میشود و حرارت فرآیند را تسریع میکند. |
| مومهای طبیعی یا مصنوعی | حلالهای آلی غیرقطبی مانند تولوئن، زایلن یا روغن گرم شده | نفتای تمیزکننده با نقطه جوش پایین یا ایزوپروپیل الکل | مومها در آب نامحلول هستند و برای ذوب و رقیقسازی به حرارت نیاز دارند. |
| پلیمرها | اسیدها یا حلالهای آلی | فقط اتانول | اتانول حلال آلی را خنثی میکند. |
| عطرها | استون و اتانول | استون | قطبیت نمونه و حلال بسیار مشابه است. |
| طعمدهندههای روغنی | استون و وایت اسپریت | استون | نمونههای لیپوفیلیک به حلالهای غیرقطبی نیاز دارند. |
| روغنهای موتور کارکرده | مخلوط سهجزئی تولوئن، دیزل و n-بوتانول (۱:۱:۱) | نفتای تمیزکننده یا اتانول | دوده با دیزل، روغن با تولوئن و الکل برای تنظیم نقطه جوش استفاده میشود. |
| نفت خام و فراورده های هیدروکربنی | تولوئن و/ یا زایلن (خالص یا مخلوط) | مقداری نفتای تمیزکننده / اتانول | تولوئن و زایلن حلالهای آروماتیک با نقطه جوش بالا و مناسب برای نفت خام هستند. و هچنین با هوای ابزار دقیق هم خشک شود. |
| رزینها | دی متیل سولفوکسید (DMSO) | اتانول | DMSO بسیاری از ترکیبات آلی را حل میکند اما نقطه جوش بالایی دارد؛ اتانول زمان خشک شدن را کاهش میدهد. |
| شیر یا محصولات لبنی | آب و برخی آنزیمها (مانند محلول آنزیمی چربیزدا) | اتانول | امولسیون آب-چربی است؛ برای حذف لیپیدها به آنزیم نیاز دارد و اتانول برای خشک کردن و ضدعفونی استفاده میشود. |
| صابون مایع | آب و/یا استون | استون | آب صابون را حل میکند اما باعث کف میشود؛ استون کف را میشکند. |
جمع بندی
انتخاب حلال مناسب برای شستشوی دستگاه های آزمایشگاهی یکی از عوامل کلیدی در حفظ دقت و قابلیت اطمینان اندازهگیریها است. شناخت ماهیت شیمیایی آلودگی، توجه به قطبیت مواد، سازگاری حلال با اجزای دستگاه و استفاده از مراحل شستشوی مناسب میتواند از ایجاد آلودگی و خطاهای اندازهگیری جلوگیری کند. شستشوی صحیح تنها یک فرآیند نگهداری نیست؛ بلکه بخشی اساسی از کیفیت دادههای آزمایشگاهی و عملکرد بلندمدت تجهیزات محسوب میشود. اگر دستگاه به نمونهبردار خودکار (Sample Changer) مجهز باشد، برنامه تمیزکاری میتواند از پیش تعریف شود تا ترکیب مشخصی از حلالها و زمانهای خشک سازی بهصورت خودکار اجرا شوند.
جمع آوری شده توسط تیم فنی وارش شیمی بهار