傳統(tǒng)酒精燈在各種中小學、大學的學生教學實驗中,有著非常廣泛的應用。在化學實驗室中,通過其燃燒產生的火焰,可以實現(xiàn)如:加熱蒸發(fā)皿加速水分蒸發(fā),進行食鹽析晶、硫酸銅晶體制備;對試管內的固體物質熱分解(如碳酸氫鈉)、液體升溫反應(如溫度對溶解速率的影響);依靠火焰的高溫拉制毛細管、彎管成型;噴顯色劑后烘烤顯色,火焰移動靈活適合局部加熱。在生物實驗中,微生物接種前灼燒滅菌,火焰溫度需達500℃以上殺滅芽孢;觀察植物細胞質壁分離時,快速加熱載玻片促進細胞失水;灼燒瓶口防止污染,酒精燈產生的上升氣流可形成局部無菌區(qū)。在物理實驗中,火焰可以演示氣體熱膨脹(如覆杯實驗)、對流現(xiàn)象(火焰上方紙風車轉動)等等。
傳統(tǒng)的酒精燈雖然在教學實驗室中用途非常廣泛,但是仍存在著諸多缺陷和風險,主要包括以下幾個方面:
1.使用液態(tài)酒精(濃度70%-90%),玻璃材質易傾倒導致燃料泄漏,酒精揮發(fā)可能引發(fā)爆燃,尤其在通風不良環(huán)境中風險顯著。
2.需使用火柴或打火機點燃,點火過程可能燙傷學生。
3.火焰大小不可調控,意外熄滅后需重新點火。
4.玻璃材質禁止手持,僅限桌面固定使用,移動時需熄火冷卻。
5.酒精(乙醇)在室溫下?lián)]發(fā)速度極快(20℃時蒸氣壓≈5.8 kPa),揮發(fā)氣體密度大于空氣,易在桌面低洼處積聚。
6.酒精燃燒時火焰呈淡藍色,在明亮環(huán)境下不易辨識,尤其日光燈下,學生易誤判火焰狀態(tài)導致觸碰燙傷。
針對酒精燈的這些缺陷,目前市面上出現(xiàn)了加熱套、加熱板等電加熱的方式來替代,但是電加熱仍有較多的局限,明火的加熱消毒蒸煮器材仍有其顯著優(yōu)點,主要有以下幾點顯著優(yōu)勢:
1.溫度更高,火焰燒灼加熱速度快、時間短,滅菌效果更顯住,可以用于安瓿瓶等玻璃器材的封口,電加熱無法實現(xiàn)。
2.可視化強,火焰的顏色、高度變化直接反映燃燒狀態(tài),便于學生理解實驗過程。
3.火焰可以用于蒸煮、滅菌、加熱等等各類應用,通用型強,電加熱設備往往一種儀器只針對某種用途,針對不同應用需要購買不同設備,成本過高。
針對目前許多教學實驗室用戶既要使用明火實驗的需要,又要避免沖突酒精燈不安全的缺點,市場上出現(xiàn)了電子點火本生燈產品。下面我們以Sciencetool圣斯特品牌的D200和D200為例,來說明電子本生燈的結構特點,以及和傳統(tǒng)酒精燈的差異。
首先我們先來觀察電子本生燈的構造外形,為了讓用戶更容易上手,D200和D220參考了傳統(tǒng)酒精燈的造型,儲氣罐在整體結構的底部,為鍍鉻金屬材質,可以直接放置在臺面上使用,噴嘴位于儲氣罐上方。D200的噴嘴垂直于儲氣罐上,火焰燃燒時垂直向上,適合于定特定容器內的溶劑溶液進行加熱、將接種環(huán)、鑷子等手持的實驗部件靠近火焰燃燒,應用最為廣泛,也類似傳統(tǒng)酒精燈;D220的噴嘴和火焰則呈45度傾斜角,適合進行接種環(huán)、鑷子等手持的實驗部件火焰滅菌燒灼,有一定傾斜角的火焰操作時更利于觀察。
電子本生燈和傳統(tǒng)酒精在工作原理上,最大的差異在以下幾點:
第一,電子本生燈采用丁烷氣體作為燃料,密封于金屬儲氣罐內,無揮發(fā)泄漏風險,傾倒時也不會有燃料灑漏風險。
第二,電子本生燈的儲氣罐材質是金屬的,自重使其更穩(wěn),且金屬外殼耐沖擊,不會寫酒精燈的玻璃材質這么易碎。
第三,金屬外殼支持手持操作,能夠多角度的調整燃燒方向,適用于生物安全柜內滅菌、安瓿瓶封口等需多角度作業(yè)的場景。
第四,電子本生燈不需要使用外部火源點火,其內置陶瓷壓電體,點下點火開關后,通過壓電體將機械能轉化成電能點燃丁烷氣體,使其燃燒產生明火。
第五,火焰可以被控制和調節(jié)。酒精燈點燃后只能任其燃燒,無法調節(jié)火焰。電子本生燈可以通過調節(jié)空氣進氣量和丁烷氣體的出氣量,來改變火焰的大小、顏色、溫度、高低等參數,能夠使用不同的實驗應用需求。