[发明专利]去除蔬果保鲜库中乙烯的等离子体偶合光催化方法与系统

说明书

技术领域

本发明涉及农产品加工与贮藏技术领域，特别涉及一种去除蔬果保鲜库中乙烯的等离子体耦合光催化方法与系统。

背景技术

乙烯作为植物激素，对植物生长、衰老等许多方面都起作用。成熟的园艺产品贮藏于保鲜冷藏库等封闭的空间时，由于采收或剥皮、切块初加工处理的伤口会产生大量的乙烯，累积的乙烯难以排除，容易刺激植物产生更多量的乙烯，而乙烯加速植物的成熟与老化，降低蔬果、花卉等的贮藏品质与寿命。因此，若能在保鲜冷藏库中降解乙烯浓度，对园艺产品贮藏的效果及其品质的保证具有重要意义。

目前，脱除贮藏环境中的乙烯主要有物理型吸附法、高锰酸钾脱除法、用于气调库催化脱除乙烯法、低温等离子体技术法和光催化技术法等。但这些方法都存在较多的缺陷，如物理型吸附法，其吸收能力有限，容易发生解吸作用，清除乙烯的效果有限；高锰酸钾脱除法，其保鲜作用不持久，需要经常更换小包装，而且容易造成污染；用于气调库的催化脱除乙烯法，通过加热催化剂及闭路循环系统完成脱除乙烯的过程，成本比较高，对制冷功率要求较高；低温等离子体法虽具有处理流程短、适于处理低浓度大风量气体等特点，但单独使用时乙烯降解效率受工作电压的影响，一般要得到高的降解效率，必须提高工作电压，这样就会导致臭氧排放量难于控制，对保鲜产品会造成一定伤害；光催化法虽具有能耗低、易操作没有有害副产物产生等优点，但其也存在着效率较低、难以处理高浓度大风量气体、催化剂易中毒失活等缺点。因此，若能将低温等离子体法与光催化法进行有机结合，必然能有效改善蔬果的保鲜品质。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种去除蔬果保鲜库中乙烯的等离子体耦合光催化方法，该方法可提高蔬果保鲜库中的乙烯降解效率及蔬果保鲜品质。

本发明的另一目的在于提供一种用于实现上述方法的去除蔬果保鲜库中乙烯的等离子体耦合光催化系统。

本发明的技术方案为：一种去除蔬果保鲜库中乙烯的等离子体耦合光催化方法，先利用电晕放电生成等离子体对蔬果保鲜库中的乙烯进行初步氧化降解，再利用光催化剂对蔬果保鲜库中的乙烯进行进一步氧化降解；具体包括以下步骤：

（1）将蔬果保鲜库中的气体送入电晕放电等离子体偶合光催化装置，电晕放电等离子体偶合光催化装置内的高压直流电源放电，利用电晕放电激发电离气体中的O₂、N₂和H₂O，生成等离子体O₃、O、O₂^-·、^·OH、NO^·和HO₂^·，等离子体先初步氧化降解气体中的乙烯，使乙烯处于激态；

（2）等离子体初步氧化降解气体中的乙烯的同时，激发光催化剂，光催化剂表面的羟基^·OH及O₃被催化分解生成中间活性氧粒子O^*，将处于激态的乙烯进一步氧化降解，最终生成CO₂和H₂O，并降低O₃浓度，得到净化气体；

（3）净化气体送出电晕放电等离子体偶合光催化装置后，通过动力风机由气体管道返回蔬果保鲜库。

其中，所述蔬果保鲜库中的温度为2～4℃，相对湿度为75%～90%。

所述步骤（1）中，高压直流电源的电压为6～15KV；

高压直流电源的放电形式为采用多个放电针对金属网电晕放电，多个放电针为阳极，金属网为阴极。

所述步骤（2）中，所述光催化剂为纳米Ag和纳米TiO₂的纳米复合材料，其中Ag和Ti的摩尔比为0.5:100～1:100。纳米Ag的添加，有利于提高光催化剂去除乙烯的效率，并可大大降低电晕放电等离子体偶合光催化装置出气口处的O₃浓度。

所述光催化剂制备时，先通过辐照计量为40KGy的γ射线辐照还原AgNO₃溶液所制备纳米Ag，然后在纳米TiO₂中添加纳米Ag，再通过辐照计量为20KGy的γ射线辐照纳米TiO2和纳米Ag的混合材料，从而形成纳米复合材料；

光催化剂使用时，固定在活性炭纤维（ACF）上进行使用，通过以下方法制备：用丙酮清洗处理活性炭纤维，再将活性炭纤维在浓度为25mg/L的光催化剂溶液中浸渍，浸渍后提拉，然后采用红外灯烘干。