果蔬物流保鲜乙烯脱除剂及设备研究

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随着经济的快速发展,人们对果蔬新鲜度要求的不断提高,如何让果蔬在运输及售卖过程中保持新鲜,已成为该领域的难题。针对目前果蔬保鲜技术脱除乙烯不彻底、效率低、设备大,无法随身携带、成本高等缺点。本论文研制了三种乙烯脱除方法,(1)制备了二维片层乙烯脱除剂,该脱除剂能将果蔬全面包裹,能及时、有效的脱除乙烯。(2)臭氧-光催化降解联用的除乙烯装置,该装置体积小、能耗低,除乙烯活性组分安全、环保。最重要地是臭氧和光催化共同作用的除乙烯效率比其中单独任一组份都高。(3)制备了铜基乙烯吸附剂,该吸附剂最大优点在于对储藏环境中的气体选择性吸附,通过与乙烯的π-络合作用从而降低乙烯浓度,实现果蔬的保鲜。1、高锰酸钾乙烯吸附纸的研制以滤纸纤维作为基材,对其表面进行硅/铝溶胶修饰,通过浸渍法负载活性物质KMnO4,利用气相色谱仪评价所制备样品的乙烯脱除效果,利用扫描电子显微镜(scanning transmission electron microscopy,SEM-EDS)对样品微观结构进行表征。结果表明,硅/铝溶胶处理的样品负载20 mg KMnO4,乙烯起始浓度为360μL/L,在100 min内乙烯吸附率分别达到11.67%和87.00%,铝溶胶制备样品的乙烯吸附率显著高于硅溶胶样品。SEM-EDS测试结果表明高锰酸钾能均匀分散在铝溶胶上,而其在硅溶胶上以大颗粒团聚态存在,这是影响乙烯脱除率的主要因素。2、臭氧氧化-光催化降解联用除乙烯装置的研制设计并研制了一套基于臭氧氧化和光催化降解联用除乙烯的装置以及基于这套装置设计的果蔬保鲜箱。该装置特征在于,脱除乙烯主要由两个模块组成,一个模块是臭氧氧化模块,另一个模块是光催化降解模块。两个模块单独使用都不能达到高效、经济、彻底去除乙烯的目的,而两个模块联用则可以实现这一目的。对于臭氧氧化模块,使用金属氧化物作为载体,以贵金属纳米粒子作为催化剂活性组分,利用臭氧催化氧化对乙烯进行初步降解。对于光催化模块,使用体积小、发热效率低、可发射220?365 nm强紫外线的LED作为激发光源,以沉淀法制备的纳米二氧化钛作为高活性的光催化剂,可以使经过臭氧氧化模块后的空气中的乙烯浓度进一步显著降低。基于以上两种技术联用可以使自制保鲜箱中乙烯的浓度降低到气相色谱无法检测位置。3、铜基乙烯吸附剂的研制以CuSO4、Cu(NO32为原料,通过还原剂将Cu(II)还原为Cu(I),将活性组分通过浸渍法负载在多孔材料活性炭和氧化铝小球上,从而制备了Cu基负载型吸附剂。虽然该催化剂不如负载型高锰酸钾、以及臭氧-光催化联用脱除乙烯效率高,但该吸附剂能对乙烯选择性吸附,对于储藏环境中的其他气体没有影响(例如能继续维持高浓度二氧化碳)。
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