提起液氮罐,生物、醫(yī)療、材料等行業(yè)的從業(yè)者都不陌生。但要說(shuō)日常操作中有哪些容易踩的坑、怎樣保養(yǎng)才能讓罐子多用幾年,很多人其實(shí)靠的是口口相傳的經(jīng)驗(yàn),系統(tǒng)的認(rèn)知反而有限。這篇東西就從實(shí)際工作的角度,把使用方法和該留心的地方梳理一遍,盡量說(shuō)得直白、能用。
常見(jiàn)的液氮罐多為鋁合金或不銹鋼制造,內(nèi)膽和外膽之間抽成高真空,并夾有絕熱材料。罐口塞子并不是完全密封,會(huì)有專(zhuān)門(mén)的氣槽,用來(lái)讓蒸發(fā)的氮?dú)饩徛懦觯苊鈮毫Ψe聚。罐子里一般配有提籃,用來(lái)存放凍存管、麥管或安瓿瓶。弄清楚這個(gè)結(jié)構(gòu),后續(xù)的很多注意事項(xiàng)就容易理解了:真空一旦破壞,罐子就廢了;塞子要是被異物堵死,就可能引發(fā)危險(xiǎn)。

往空罐或余量不多的罐子里加注液氮,是最容易出岔子的環(huán)節(jié)。
新罐或長(zhǎng)期未用的罐子要先預(yù)冷。 直接猛灌液氮,巨大的溫差會(huì)讓內(nèi)膽受到熱沖擊,輕則縮短壽命,重則焊縫開(kāi)裂。正確的做法是分次少量注入,比如先注入幾勺,待沸騰平復(fù)、罐體溫度明顯下降后,再逐漸加量,直到罐內(nèi)溫度穩(wěn)定在-196℃附近。這個(gè)過(guò)程用掉十幾分鐘是正常的,急不得。
灌裝時(shí)要用專(zhuān)用漏斗或注液管。 直接拎著自增壓罐的出液管往罐口懟,一是容易噴濺造成凍傷,二是液氮飛濺到罐口外部,會(huì)讓密封圈或罐頸結(jié)冰嚴(yán)重,影響塞子插拔。漏斗的下沿盡量低于罐口,讓液氮平緩流入。灌裝量不要超過(guò)廠家標(biāo)稱(chēng)的最大刻度線(xiàn),一般液面距罐口應(yīng)保持至少20厘米的距離,以免取樣時(shí)液氮溢出。
現(xiàn)場(chǎng)必須通風(fēng)良好。 灌液的過(guò)程中會(huì)排出大量氮?dú)猓M小空間里氧氣比例可能很快降到危險(xiǎn)值以下。有條件的話(huà),在固定點(diǎn)位安裝氧濃度監(jiān)測(cè)探頭;沒(méi)有條件,就把門(mén)窗打開(kāi),電扇打開(kāi),人不離場(chǎng)。
液氮保存的樣本往往價(jià)值極高,存取動(dòng)作不規(guī)范,既可能毀了樣本,也可能傷到自己。
提籃出液面后不要長(zhǎng)時(shí)間懸停。 有人喜歡把提籃掛在罐口慢慢翻找,這會(huì)使樣本管溫度迅速回升,細(xì)胞活性受損。應(yīng)該提前在清單上確認(rèn)好位置,提起后快速取出所需樣本,然后立即將提籃放回液氮中。如果一批次要取多支,寧可分次提起,也別讓整個(gè)提籃在室溫下待太久。
管材和封口要經(jīng)得住考驗(yàn)。 不是所有的塑料管都能抗-196℃。必須使用專(zhuān)用凍存管,并且旋緊蓋子。液氮會(huì)滲入沒(méi)有擰緊的管子里,當(dāng)管子從液氮中取出回溫時(shí),管內(nèi)的液氮急劇氣化,壓力驟升,輕則崩開(kāi)管蓋,重則炸裂管子,碎片和樣本四處飛濺。這種小事故在實(shí)驗(yàn)室里隔三差五就有發(fā)生。密封圈和管體也要定期檢查是否有裂紋。
液相存儲(chǔ)還是氣相存儲(chǔ)要搞清楚。 如果樣本管直接泡在液氮里(液相),要承擔(dān)滲漏后交叉污染和管體炸裂的風(fēng)險(xiǎn);放在液面之上的冷氮?dú)庵校庀啵m然溫度會(huì)高一些,但減少了滲入和炸管風(fēng)險(xiǎn)。現(xiàn)在很多大型儲(chǔ)存罐可以通過(guò)轉(zhuǎn)盤(pán)和提升機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)氣相環(huán)境下的自動(dòng)存取,但小型手提罐基本都是液相。無(wú)論哪種,樣本位置都需記錄清楚,并定期復(fù)檢。
看消耗、記數(shù)據(jù)。 每罐液氮在靜止?fàn)顟B(tài)下的日蒸發(fā)量大致是固定的。最好養(yǎng)成習(xí)慣,每周固定時(shí)間用木尺或帶刻度的塑料棒(千萬(wàn)不要用空心管,會(huì)噴濺)測(cè)一下液面高度,換算成消耗量。如果發(fā)現(xiàn)消耗量突然明顯增大,比如從前一天蒸發(fā)2厘米變成5厘米,極可能是真空度下降了,罐體外壁摸上去會(huì)發(fā)涼甚至結(jié)霜。正常工作時(shí),罐體外壁應(yīng)是室溫或稍涼,但絕不能結(jié)霜或“冒汗”。一旦出現(xiàn)結(jié)霜,說(shuō)明罐子已經(jīng)失真空,應(yīng)立即轉(zhuǎn)移樣本,準(zhǔn)備報(bào)廢或返廠檢修。
別拿罐子當(dāng)?shù)首踊蛲栖?chē)。 搬運(yùn)時(shí)要扶住提手,輕推輕走,避免磕碰和傾倒。真空夾層如果產(chǎn)生微小裂紋,肉眼根本看不見(jiàn),但一兩年后罐子的絕熱性能就會(huì)徹底不行。碰撞是導(dǎo)致真空失效最主要的原因。
罐口冰堵要及時(shí)清理。 隨著使用,水汽會(huì)在低溫罐口凝結(jié)成冰,冰層加厚會(huì)卡住塞子,甚至堵住排氣通道。可以用干布或軟質(zhì)的刮板把冰除去,操作時(shí)戴好面罩和手套,防止冰屑和冷氣撲面。
這部分即便啰嗦也要說(shuō)全。
防凍傷。 液氮碰到皮膚,水分瞬間凍結(jié),痛感可能滯后幾秒,但傷害已經(jīng)造成。任何時(shí)候操作液氮罐,都必須戴面罩(或護(hù)目鏡)和專(zhuān)用防凍手套。手套要寬松,萬(wàn)一有液氮濺進(jìn)去能立刻甩脫。別穿露腳面的鞋,也別把褲腿卷起來(lái),最好穿上實(shí)驗(yàn)服和長(zhǎng)褲,衣服要是濺上液氮也能起到一定的隔離作用。
防窒息。 液氮蒸發(fā)后體積膨脹約700倍,密閉或通風(fēng)不暢的場(chǎng)所瞬間就能把氧氣濃度從21%拉低到10%以下,人會(huì)毫無(wú)征兆地在幾秒內(nèi)失去知覺(jué),而且沒(méi)有明顯的窒息痛苦前兆。不要在存放液氮罐的房間里長(zhǎng)期逗留作業(yè)而不通風(fēng),更不能用干冰或液氮去制造什么“煙霧效果”來(lái)玩。有條件就裝氧含量報(bào)警器,并定期校準(zhǔn)。
防爆炸。 液氮罐絕對(duì)不允許裝液氧、液空或任何助燃劑。哪怕是“就裝一次”也不行,因?yàn)楣拮永锏挠袡C(jī)物殘留(如油脂)在純氧環(huán)境下極易爆炸。也不要試圖把液氮裝進(jìn)密封的玻璃瓶或密閉容器里,隨著液氮蒸發(fā),容器會(huì)超壓炸裂。那種用保溫杯裝液氮然后擰緊杯蓋的行為,已經(jīng)出過(guò)不少事故。
防傾倒。 高罐重心高,地面要平整,輪子要鎖死。罐子一旦倒了,不僅液氮全灑,樣本沒(méi)了,還可能傷人。
說(shuō)到底,用好一個(gè)液氮罐,靠的不是多高深的理論,而是對(duì)低溫特性的敬畏和日復(fù)一日的規(guī)范動(dòng)作。每一次灌裝、每一次提籃、每一次測(cè)量,都是在為自己和他人的安全,還有那些珍貴的樣本,上一道保險(xiǎn)。