為什么厭氧培養(yǎng)的時候需要使用鈀觸媒?
鈀觸媒,又稱鈀催化劑(palladium catalyst),是一種以金屬鈀為主要活性組分,以鈉、鎘、鉛等鹽為助催化劑的催化劑。該物使用鈀黑或鈀的鹽類,將鈀載于氧化鋁、沸石等載體上而制成的各種催化劑,具有催化活性高、選擇性強、催化劑制作方便、使用量少等特點。另外,應(yīng)用領(lǐng)域較為廣泛,能夠反復再生和活化使用,壽命長,廢催化劑的金屬鈀可以回收再利用等,都是這類催化劑的*性所在。鈀催化劑品種使許多工業(yè)生產(chǎn)過程得到改善,工藝過程得到簡化、經(jīng)濟效益得以提高。因此鈀催化劑的發(fā)展前景依舊遠大。
介紹鈀催化劑前,先了解下鈀的特性。鈀,ⅧB鉑族金屬,原子序數(shù)46。密度(20℃)12.02g/cm,熔點1555℃,沸點2964℃,氧化態(tài)有+2、+3、+4價。銀白色帶有光澤金屬,具有延展性,可壓延成薄片。耐腐蝕,能溶于氧化性的酸,以及熔融的堿中。鈀吸收和透過氫氣的能力*,常溫下能吸收350~850相當于本身體積的氫氣。由于鈀的這些特殊性能,因此非常適用于制造加氫和脫氫反應(yīng)用催化劑。
鈀催化劑的種類很多,可簡單地分為有載體和無載體催化劑。在實際應(yīng)用中,基本上都是有載體的鈀催化劑。這些載體主要有各種氧化鋁、沸石、碳載體等,在化工過程中主要應(yīng)用在各種加氫還原過程。而在微生物的厭氧培養(yǎng)中,如何達到絕對厭氧環(huán)境呢?抽排置換的過程結(jié)束后可以將培養(yǎng)罐內(nèi)的氧氣含量降到最小值,然后通過鈀顆粒的作用,將混合氣體里的氫氣和罐內(nèi)剩余的最后一點點氧氣催化反應(yīng),形成水蒸氣,以此消耗氧氣,達到絕對厭氧的目的。鈀催化劑的活性強弱決定了罐內(nèi)氣體環(huán)境是否達到絕對厭氧。如果活性不足,厭氧環(huán)境就無法得到保證。因此,普萊實驗在設(shè)計Anaerobe keeper多功能厭氧環(huán)境生成系統(tǒng)的程序時,加入了鈀顆粒活性檢測環(huán)節(jié),若未達標,厭氧過程無法通過,需及時更換鈀顆粒催化劑,以保證絕對厭氧環(huán)境的生成。
雖然鈀催化劑具有活性高、選擇性強等性能,但是鈀催化劑的使用過程中會有因催化劑本身顆粒聚集、晶格變化等原因而活性下降,這就需要對失活的催化劑進行再生活化,活化的方法類似于制造過程的焙燒和活化(實驗室還原建議:180°高溫烘烤90分鐘)。重新恢復活性的鈀催化劑可以重新進行使用,直到*失去活性,不能再生。這個使用過程就是催化劑的壽命,鈀催化劑是長壽催化劑,可以經(jīng)受多次再生活化,壽命可達數(shù)年。失活的鈀催化劑一般要對金屬鈀進行回收,回收的方法是用硝酸將廢催化劑上的鈀溶解成硝酸鈀,然后再通過各種凈化提純步驟,氫氣還原成金屬鈀,再用作新的鈀催化劑的制造。