Qu’est-ce qu’une boîte à gants ?
Une boîte à gants est un dispositif qui permet d’effectuer un travail dans un environnement étanche en intégrant un gant et un récipient étanche. Elle est principalement utilisée pour effectuer des travaux pour lesquels le contact avec l’air extérieur ou les êtres humains n’est pas souhaitable, tels que les travaux de culture cellulaire ou les travaux impliquant la manipulation de gaz nocifs pour le corps humain.
Utilisations des boîtes à gants
Elles sont principalement utilisées dans de nombreux laboratoires dans le domaine biologique, comme la culture cellulaire, et dans la recherche sur les matériaux, où le contact avec l’air extérieur peut provoquer une réaction quelconque.
Dans le domaine du développement des matériaux en particulier, l’air extérieur contient non seulement de l’oxygène, qui provoque l’oxydation, mais aussi de l’humidité, qui provoque la corrosion, de sorte que les expériences à l’air libre donnent souvent lieu à des réactions inattendues, ce qui en fait un environnement expérimental insuffisant.
Dans de tels cas, les boîtes à gants ont été inventées afin de mener des expériences manuellement tout en conservant les échantillons expérimentaux dans un espace isolé de l’humidité et de l’oxygène.
Types de boîtes à gants
Les boîtes à gants peuvent être divisées en deux types principaux en fonction des différences dans leurs mécanismes de contrôle de la propreté interne.
1. Boîtes à gants à vide
Il s’agit d’une boîte à gants dans laquelle l’espace interne est évacué une fois, puis rempli de gaz inerte tel que l’azote ou l’argon.
2. Boîtes à gants à déplacement
L’autre type, connu sous le nom de boîte à gants à déplacement, est une boîte à gants dans laquelle l’intérieur est remplacé par un gaz inerte sans qu’un vide ne soit fait.
Le type à vide, dans lequel le vide est fait une fois, peut créer un espace d’une grande propreté car il peut éliminer les impuretés telles que l’humidité et l’oxygène dans la boîte à gants.
Si l’échantillon à placer dans la boîte à gants est très réactif, il peut également réagir avec le corps de la cuve et le gant. Par conséquent, une large gamme de matériaux, allant du plastique à l’acier inoxydable, doit être sélectionnée pour le corps et le gant afin de prendre en charge les échantillons hautement réactifs.
Comment choisir une boîte à gants ?
En général, les boîtes à gants à vide offrent un espace plus propre, mais elles nécessitent une pompe à vide comme équipement auxiliaire, qui est souvent coûteux, et sont un peu trop grandes pour des expériences simples où l’environnement n’est pas sévère. C’est pourquoi il est préférable de commencer par une boîte à gants à déplacement lorsqu’on l’utilise pour des expériences relativement moins dépendantes du milieu environnant, ou lorsqu’on l’utilise pour la première fois.
Dans les deux cas, cependant, il est important de choisir des matériaux pour le corps et le gant qui ne sont pas réactifs avec les échantillons que vous prévoyez d’expérimenter.
Autres informations sur les boîtes à gants
1. Boîtes à gants et gaz inertes
L’azote est fréquemment utilisé comme gaz inerte, et pas seulement dans les boîtes à gants. Par exemple, ses propriétés inertes sont utilisées comme gaz de purge pour les emballages alimentaires, et il est également fréquemment utilisé dans les usines liées à l’électronique, par exemple dans le secteur des semi-conducteurs.
L’azote est facilement disponible dans l’atmosphère à un taux volumique d’environ 78,1 %, ce qui le rend rentable. Sa densité est de 0,97, ce qui est légèrement plus léger que l’air = 1.
L’argon, quant à lui, est également présent dans l’air, mais seulement à hauteur de 0,93 % en volume. Il reste néanmoins le troisième gaz le plus abondant dans l’atmosphère. En tant que gaz noble, l’argon se caractérise par une réactivité encore plus faible que celle de l’azote. Sa densité de 1,38 le rend plus lourd que l’azote et l’air, de sorte qu’il s’accumule dans la boîte à gants et repousse l’air par le haut.
Le gaz argon est nécessaire lorsqu’un environnement plus inerte est requis. Le maintien de la pression à l’intérieur de la boîte à gants au-dessus de la pression atmosphérique empêche également l’air atmosphérique de pénétrer par les petites fentes de la boîte à gants, ce qui permet de maintenir un environnement plus propre.
2. Élimination de l’humidité à l’intérieur de la boîte à gants
De l’humidité peut être générée si la réaction souhaitée se produit après que l’intérieur de la boîte à gants a été remplacé par un gaz inerte. L’humidité dans la boîte à gants est éliminée par un adsorbant d’humidité. L’adsorbant peut être du charbon actif ou un matériau spécial appelé tamis moléculaire.
Le tamis moléculaire est expliqué ici.
Les tamis moléculaires sont des zéolithes cristallines. Il s’agit d’un cristal poreux, et les impuretés présentes dans la boîte à gants sont éliminées par l’adsorption de molécules dans ces pores. Naturellement, les propriétés d’adsorption peuvent être contrôlées en modifiant la structure cristalline. Par conséquent, si vous ne souhaitez adsorber que certains gaz organiques, il est important de sélectionner un tamis moléculaire qui corresponde à votre utilisation.
Ces dernières années, il existe un large éventail de différents types de tamis moléculaires. Comme nous l’avons déjà mentionné, il est possible de sélectionner la cible d’adsorption en contrôlant sa cristallinité. Dans de nombreux cas, l’adsorption est possible dans des conditions où le diamètre effectif de la molécule est <0,3 nm, <0,4 nm ou <0,5 nm.
Si vous souhaitez uniquement éliminer l’humidité, vous pouvez sélectionner <0,3 nm et créer une atmosphère à très faible humidité avec une température de point de rosée inférieure ou égale à -76°C (teneur en humidité : <1 ppm). Les tamis moléculaires qui ont absorbé de l’humidité peuvent être régénérés et réutilisés en faisant circuler un gaz inerte ou en les chauffant sous vide.
3. Élimination de l’oxygène dans les boîtes à gants
Il est également important d’éliminer l’oxygène, par exemple lorsqu’un environnement anaérobie est requis ou que des substances hautement réactives doivent être manipulées avec de l’oxygène.
Pour éliminer l’oxygène, il faut utiliser un catalyseur, qui peut être soit un adsorbant d’oxygène comme le nickel ou le cuivre, soit un catalyseur à base de métaux précieux comme le palladium ou le platine. Les adsorbants d’oxygène nécessitent le passage d’un gaz inerte contenant plusieurs pour cent d’hydrogène pour les régénérer, alors que les catalyseurs à base de métaux précieux n’ont pas besoin de gaz de régénération lors de la régénération. Bien que les catalyseurs à base de métaux précieux soient plus coûteux à installer, ils sont également plus sûrs et ont des coûts de fonctionnement plus faibles car ils n’utilisent pas de mélange gazeux à base d’hydrogène.
4. Points à noter lors de l’utilisation de boîtes à gants
En raison de la nature hermétique de la boîte à gants, la saleté a tendance à s’accumuler à l’intérieur de la boîte à gants à cause des réactifs, etc.
De plus, la boîte à gants peut créer une atmosphère inférieure à l’ordre des ppm pour l’humidité et l’oxygène, mais l’environnement peut se détériorer rapidement si seule une petite quantité d’air est introduite. Afin de maintenir un environnement strict à l’intérieur de la boîte à gants, il est important d’éliminer correctement l’humidité et l’oxygène lorsque les réactifs sont placés à l’intérieur de la boîte à gants, et d’effectuer un entretien régulier pour éviter les trous dans les gants.