厭氧培養箱通過(guò)以下主要原理實(shí)現低氧濃度環(huán)境:
1.催化反應去除氧氣
鈀(Pd)催化劑:培養箱內通常配備鈀催化劑,其作用是與氫氣(H?)反應生成活性鈀,隨后與氧氣(O?)發(fā)生反應,生成水(H?O)。反應式為:H?+O?→H?O(在鈀催化下),這一過(guò)程持續消耗氧氣,維持極低氧濃度(通常<0.1%)。
氫氣供應:
需定期補充氫氣以支持催化反應,部分培養箱配備氫氣傳感器和自動(dòng)補給系統,確保反應持續進(jìn)行。
2.氣體置換與循環(huán)系統
惰性氣體置換:初始階段可能通過(guò)注入氮氣(N?)或二氧化碳(CO?)置換箱內空氣,降低初始氧氣含量。
氣體循環(huán)系統:內置循環(huán)裝置使氣體(如N?、H?、CO?混合氣)持續流動(dòng),均勻分布并加速氧氣去除,同時(shí)減少外部氧氣滲入。
3. 厭氧產(chǎn)氣物質(zhì)(輔助手段)
產(chǎn)氣袋或化學(xué)試劑:某些培養箱使用含檸檬酸、碳酸氫鈉和產(chǎn)氣劑的密封袋,激活后釋放CO?和H?,進(jìn)一步消耗氧氣。此方法常用于小型容器,但大型培養箱可能整合類(lèi)似原理。
4. 結構設計防止氧氣進(jìn)入
密封性:箱體采用氣密設計,操作時(shí)通過(guò)手套接口或轉移艙減少氧氣進(jìn)入。
濕度與溫度控制:維持高濕度(如通過(guò)水盤(pán)蒸發(fā))可減少氧氣溶解度,同時(shí)穩定環(huán)境條件。
5. 監測與反饋系統
氧氣傳感器:實(shí)時(shí)監測箱內氧濃度,自動(dòng)觸發(fā)氫氣補充或報警。
指示劑:如美藍(亞甲基藍)溶液,無(wú)氧時(shí)褪色,直觀(guān)顯示環(huán)境狀態(tài)。
總結
厭氧培養箱的核心原理是通過(guò)催化反應(鈀+氫氣)高效去除氧氣,結合氣體置換、循環(huán)系統和結構設計,形成并維持低氧環(huán)境。不同型號可能優(yōu)化技術(shù)組合,但催化反應是最關(guān)鍵的低氧維持機制。
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