手套操作箱（也常称手套箱、惰性气体操作箱）的核心工作原理，是通过密闭隔离+气氛循环净化+压力控制，在箱体内构建一个与外界空气完全隔绝、可稳定维持无水、无氧、无尘的可控气氛环境，从而实现对空气敏感材料（如锂电池材料、有机金属、催化剂、生化样品等）的安全操作与处理。下面从系统构成、工作流程、核心净化原理、压力控制四个层面，清晰拆解其工作原理。
一、核心系统构成（五大关键部分协同工作）
手套操作箱是一套密闭闭环系统，主要由以下模块组成，各司其职实现环境控制：
密闭箱体系统由不锈钢/亚克力材质构成的完全密封腔体，正面安装耐腐橡胶手套（操作端），配备密封过渡舱（传递舱），箱体所有接缝、阀门、观察窗均做密封处理，杜绝外界空气渗入，是隔离外界环境的基础。
气氛循环净化系统（核心）包含循环风机、净化柱（除氧柱、除水柱）、气体过滤器，是实现箱内低氧、低水氛围的核心部件，负责持续净化箱内气体。
气氛供给与置换系统连接高纯惰性气体源（氩气、氮气为主），配备真空泵、置换阀门，用于初始抽真空-充气置换，快速降低箱内氧、水含量。
压力控制系统由压力传感器、调压阀、泄压阀/补气阀组成，维持箱内微正压/微负压稳定，防止外界空气渗入或箱内气体异常泄漏。
检测与控制系统搭载氧分析仪、水分析仪（精度可达ppm/ppb级）、触摸屏控制器，实时监测箱内氧、水、压力数据，自动调控各系统运行。
二、整体工作流程：从“建环境”到“稳环境”
手套箱的工作分为初始气氛建立和稳态维持两个核心阶段，全程闭环运行：
阶段1：初始惰性环境建立（开机/重启后）
目标：快速将箱内空气（含氧21%、含水～1%）置换为高纯惰性气氛，氧、水含量降至目标值（常规<1ppm，高端<0.1ppm）。
抽真空置换关闭所有密封阀门，启动真空泵对箱体抽真空（真空度可达-0.08~-0.098MPa），排出箱内大部分空气；随后充入高纯惰性气体，反复进行抽真空-充气循环（通常3~5次），初步降低氧、水含量。
循环净化深度除杂完成粗置换后，启动气氛循环净化系统，循环风机驱动箱内气体持续流过除氧柱、除水柱：
除氧柱：内装活性金属氧化物（如铜系、镍系脱氧剂），与氧气发生化学反应，将O₂转化为固体氧化物，实现深度脱氧；
除水柱：内装分子筛、活性氧化铝等吸水材料，通过物理吸附+化学吸附，去除气体中的水蒸气，实现深度脱水；
气体过滤器：同步过滤粉尘、颗粒物，维持无尘环境。
达标稳定氧、水分析仪实时监测，当含量降至设定阈值（如<1ppm），初始环境建立完成，进入稳态维持阶段。
阶段2：操作过程中稳态环境维持（核心工作状态）
目标：操作过程中，抵消样品带入、手套微渗、操作引入的微量氧/水/杂质，持续维持箱内环境稳定。
动态循环净化循环净化系统保持低功率持续运行，箱内气体不断流经净化柱，实时去除操作中引入的微量氧、水、有机挥发物和粉尘，避免环境指标反弹。
压力自动调控系统维持箱内微正压（通常+1~+5mbar，可按需设定）：
当箱内压力低于设定值，补气阀自动开启，补充少量惰性气体；
当压力高于设定值，泄压阀自动开启，排出少量气体；微正压可形成“内向外”的压力差，彻底杜绝外界空气从手套、接缝处渗入，是隔绝外界的关键保障。
样品传递密封隔离样品/耗材通过过渡舱（传递舱）进出箱体：先关闭过渡舱与箱体的内门，对过渡舱抽真空-充气置换，达标后再打开内门送入样品，全程不破坏主箱体的密闭环境，避免空气随样品带入。
三、核心净化原理：除氧、除水的关键机制
手套箱的核心价值是“无水无氧”，其净化依赖两种核心作用，实现深度除杂：
化学除氧（不可逆净化）除氧柱内的脱氧剂（如CuO/分子筛复合体系）与O₂发生氧化还原反应：
常温下：Cu+21O2→CuO，将气态氧转化为固态氧化物，彻底从气体中去除；
脱氧剂饱和后，可通过通入氢气/惰性气体高温还原再生，恢复脱氧能力。
物理+化学吸附除水除水柱内的分子筛（3A/4A/5A）、活性氧化铝，一方面通过微孔物理吸附捕获水分子，另一方面通过化学结合（如与硅胶、活性氧化物反应）固定水分，吸附饱和后可高温烘干再生。
粉尘与有机杂质过滤箱内气体流经高精度过滤器（孔径0.1~0.2μm），物理截留粉尘；部分机型加装活性炭吸附柱，去除有机挥发物，适配有机合成、生化实验需求。
更新时间：2026-02-02
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