正电晕放电耦合Ag-TiO_2降解乙烯的动力学及参数优化

为了解直流正电晕-纳米银沉积纳米TiO2光电催化耦合反应系统降解乙烯及调控臭氧的机理及其动力学规律,该文采用多针对圆筒内壁式电晕放电反应器为对象,在模拟园艺产品的冷藏环境中,进行了纳米TiO2的掺银量、放电功率和气流量等因素对乙烯降解和臭氧控制效果的影响研究。结果表明:建立了正电晕放电耦合活性炭纤维(activated carbon fiber,ACF)负载掺银的纳米TiO2(Ag-TiO2/ACF、Ag-TiO2*/ACF)降解乙烯的动力学模型,通过龙格库塔法数值求解微分方程组和最小二乘法得到动力学模型的反应常数,通过对反应常数比较,正电晕放电耦合Ag-TiO2*/ACF催化膜对乙烯降解和控制臭氧浓度具有较优的性能。采用二次旋转组合试验和回归拟合,建立了正电晕放电耦合Ag-TiO2*/ACF催化膜的乙烯降解反应常数、臭氧浓度上限的预测值与影响因素关系的二次多项数学模型,验证了模型的有效性,并优化出反应体系参数。研究结果为正直流电晕放电耦合纳米二氧化钛技术在园艺产品贮运保鲜设备中的应用提供了依据。     

正直流电晕放电降解果蔬冷藏环境中乙烯

为了了解正直流电晕放电技术作为一种新的降解园艺产品保鲜环境中乙烯方法的可行性。该文以多针对圆筒内壁式电晕放电反应器为对象,进行了单位体积放电功率、混合气体流量和混合气体相对湿度等因素对电晕放电特性及乙烯降解效果的影响研究。结果表明:正直流电晕放电对乙烯降解有明显的效果,乙烯降解率的半经验模型动力学模型可用Weibull方程来描述;电晕起始电压随混合气体相对湿度、流量的增加而降低,电晕运行电压范围随混合气体相对湿度的增加而增大,但混合气体流量对电晕运行电压范围的影响不大;采用二次旋转组合实验和回归拟合,建立了90%乙烯降解所需的时间(tR)与影响因素关系的二次多项数学模型,验证了模型的有效性,并探讨了单位体积放电功率、混合气体流量和混合气体相对湿度对正直流电晕放电对乙烯降解的影响。为正直流电晕放电技术应用及进一步的等离子体催化技术的研究提供依据。     

臭氧处理和低温保藏对黄鱼保鲜效果

探讨臭氧水及低温保藏对黄鱼的保鲜效果。分别使用098、312和468mg/L 3种浓度的臭氧水对冰鲜黄鱼进行处理,浸泡时间分别为5、10和15min,低温4℃下贮藏至10d。结果表明,臭氧浓度越高、浸泡时间越长,杀菌及保鲜效果越好。使用浓度为468mg/L的臭氧水浸泡处理黄鱼15min后杀菌效果最好,其TVB-N值第6天为2353mg/100g,结合感官指标,黄鱼保鲜期比对照延长2d。试验结果表明,臭氧水可有效用于黄鱼的保鲜。     

应用臭氧浓度精准控制熏蒸装置提高树莓贮藏品质

为了明确不同浓度臭氧气体处理对树莓低温贮藏品质的影响,促进臭氧精准控制装置在果蔬采后贮藏保鲜中的应用,采用国家农产品保鲜工程技术研究中心(天津)研制的精准浓度臭氧冷藏熏蒸装置对树莓(品种:海尔特兹Heritage)进行短时臭氧熏蒸处理(4℃,1 h,相对湿度95%),臭氧质量浓度为0.21、0.54、1.07 mg/L,熏蒸后树莓置于0℃冷库中贮藏,定期测试不同浓度臭氧熏蒸处理对树莓采后贮藏品质的影响。结果表明:臭氧精准控制装置能够在较短时间内达到设定浓度,0.21、0.54、1.07 mg/L的臭氧分别在96、168、240 s时达到,并且臭氧浓度控制精准,精度为0.05 mg/L。不同浓度臭氧熏蒸处理均可以显著抑制树莓微生物繁殖(P0.05),1.07 mg/L可使树莓微生物菌落总数降低1.62个数量级。0.21、0.54 mg/L熏蒸处理过的树莓感官品质显著好于对照组(P0.05),能够有效延缓树莓果实维生素C降解,维持可滴定酸、可溶性固形物含量,抑制硬度下降,0.54 mg/L熏蒸处理对树莓的保鲜效果较佳,1.07 mg/L熏蒸处理对树莓表面造成轻微伤害,反而促进树莓贮藏中的腐烂,降低了营养品质,不利于树莓保鲜。精准控制臭氧浓度,对于明确臭氧处理保鲜效果、调控树莓采后贮藏品质方面具有应用潜力。     

臭氧降解花生中黄曲霉毒素的设备及应用

为了高效降解花生中黄曲霉毒素,研制了一套臭氧降解黄曲霉毒素的设备。以人为污染的花生为试验材料,利用此设备研究了臭氧处理时间及其相对湿度对花生脱毒效果的影响。研究结果表明:臭氧能有效降解花生中的黄曲霉毒素,且臭氧处理时间和相对湿度显著影响其降解效果(P<0.05)。在臭氧浓度89mg/L、流速1L/min、搅拌速度70r/min条件下,黄曲霉毒素的较佳降解工艺为:臭氧相对湿度50%,处理时间30min。在此条件下,花生中黄曲霉毒素B1、B2、G1和G2的含量分别从87.53、21.99、9.71和4.38μg/kg降低到15.23、8.31、2.81和2.11μg/kg,降解率分别为82.6%、62.2%、71.1%和51.8%。研究结果可为花生贮藏和加工企业降低花生中的黄曲霉毒素、确保花生食用安全性提供技术参考。     

冰温结合臭氧对销地红提葡萄保鲜效果研究

为确定冰温(-1℃)条件下红提葡萄贮藏保鲜的适宜臭氧浓度,分别以2.5mg·L-1和5mg·L-1质量浓度的臭氧对冰温下贮藏的红提葡萄进行间歇式处理,并在贮藏期间定期对葡萄的品质和生理指标进行测定。结果表明,臭氧有很好的抑菌效果。与对照相比,臭氧组降低了葡萄的腐烂率、落粒率,延缓了可溶性固形物(SSC)和可滴定酸(TA)含量的下降,其中低质量浓度的臭氧(2.5mg·L-1)较高浓度(5mg·L-1)具有更好的保鲜效果。因此冰温条件下,红提葡萄贮藏保鲜的适宜臭氧浓度为2.5 mg·L-1。该研究为筛选葡萄安全有效、经济实用的非硫保鲜方法提供了参考。     

苹果汁中棒曲霉素臭氧脱毒设备的设计与应用

为了高效降解苹果汁中棒曲霉素,研制了一套利用臭氧技术降解棒曲霉素的设备。该设备利用臭氧的强氧化性,使其与苹果汁充分接触,从而使苹果汁中的棒曲霉素发生氧化分解。以人工污染的苹果汁为试验材料,研究了该设备的脱毒效果及对果汁主要品质指标的影响。研究结果表明:该臭氧脱毒设备能够有效降解苹果汁中的棒曲霉素,且臭氧浓度和臭氧处理时间均显著影响棒曲霉素的降解效果(P0.05)。在果汁棒曲霉素起始浓度约为201.60μg/L,pH值3.5和可溶性固形物质量分数为15%时,用12 mg/L的臭氧在3 L/min流速下处理15 min,可将棒曲霉素减少到约49.24μg/L,降解率达75.58%,达到世界卫生组织(WHO)和英国软饮料协会(British soft drinks association,BSDA)设定的最大允许限量50μg/L的要求。臭氧处理对果汁可溶性固形物含量、pH值和总酸度无显著影响(P0.05),但对果汁透光率、色值、苹果酸和总酚含量影响较大(P0.05)。该设备具有投资小、脱毒效率高、脱毒成本低、环保无污染、结构简单、易操作、适合各种规模的果汁企业等优势,具有良好的经济效益和社会效益。     

TiO2纳米粒子气固相光催化降解乙烯初探

该文对TiO2纳米粒子气固光催化降解果蔬贮藏环境乙烯技术进行了初步研究.采用溶胶-凝胶法制备的纳米TiO2薄膜作光催化剂,利用自行设计的气固光催化实验系统,研究了乙烯浓度、紫外光作用时间对光催化降解反应的影响,探讨了乙烯的光催化降解的动力学.结果显示:该研究所制备的TiO2锐钛矿型含量为48.766%,比表面积为47.186 m2/g,具有良好的光催化性能;光催化降解乙烯比直接紫外线光降解效果显著,光照10 min时光催化乙烯降解率比直接紫外线光降解提高23.76%;乙烯的降解率随着其浓度的增加而降低;乙烯的光催化降解的动力学可以用Langmuir-Hinshelwood动力学方程加以描述.     

氧气/空气源低温等离子体发生器的性能对比分析

为对比不同气源的介质阻挡放电型低温等离子体发生器的性能参数,分别以氧气和空气为气源,对发生器进行了静态对比试验,研究了放电电极面积、放电电压峰峰值、气体体积流量对放电功率、单周期电荷传输量、O_3浓度、O_3产量和O_3产率的影响。结果表明,当放电电极面积增大时,放电功率和单周期电荷传输量均线性增大,但空气源对应的放电功率和单周期电荷传输量及其增长速率较低;此时,氧气和空气源的O_3浓度整体呈上升趋势而O_3产率则呈下降趋势。当放电电压峰峰值增大时,氧气和空气源的放电功率和单周期电荷传输量均显著增大,且后期增大速率加快;O_3浓度均先升后降而O_3产率则逐渐减小,高浓度和高产率不可兼得。不同放电频率下,氧气源的最大臭氧浓度大于55 mg/L,空气源的最大臭氧质量浓度在4~8 mg/L之间。当气体体积流量增大时,氧气源的放电功率和单周期电荷传输量均先上升后趋于平缓,而空气源的放电功率和单周期电荷传输量则逐渐增大;氧气源的O_3浓度下降,O_3产量上升直至平缓,而空气源的O_3浓度则先增后减,O_3产量逐渐上升但上升速率放缓;氧气源和空气源的O_3产率均随气体体积流量的增大而缓慢上升。以氧气为气源时,气体体积流量不宜超过10 L/min;以空气为气源时,气体体积流量可选取为9 L/min左右。研究结果可为低温等离子体喷射系统优化及柴油机颗粒物捕集器的再生研究提供参考。     

臭氧发生器产量及冷库类型与臭氧积累量关系(简报)

冷藏配合臭氧处理进行果蔬保鲜是一项新型的保鲜方式。掌握不同产量的臭氧发生器在不同类型冷库中应用时臭氧浓度的变化规律,对果蔬贮藏具有重要意义。该文研究了臭氧产量分别为0.2、0.49 和0.94 g/h的3种臭氧发生器,分别放置在两种类型、容积均为100 m3、温度为（0±0.5）℃冷库中,臭氧浓度的积累规律。结果表明,臭氧发生器的产量对库内臭氧积累量有极显著影响,随发生器产量的增大积累浓度增加。装配式气调库在120～140 min、砖混结构冷库在60～90 min时臭氧浓度达到最高值,而后基本维持在最高值时的浓度水平上。产量为0.94、0.49 和0.2 g/h的3种臭氧发生器在装配式冷库中臭氧累积最高浓度分别为1.37、0.71和0.30 mg/m3,臭氧浓度与时间的回归曲线相关系数分别是0.9234、0.9252和0.9689;在砖混结构冷库中,臭氧累积最高浓度分别为1.25、0.62和0.23 mg/m3,臭氧浓度与时间的回归曲线相关系数分别是0.7293、0.8816和0.9105。装配式气调库内臭氧累积浓度显著高于砖混结构冷库内臭氧累积浓度。     

Degradation of Pentachlorophenol by Ozone Generated by a Pulsed Power Corona Discharge

Ozone, generated by a pulsed power corona discharge, was usedto degrade pentachlorophenol (PCP). The degradation of PCP wasdriven by ozone and superoxide radical (SOR). The coronadischarge reactor was made without glass dielectric material,not only to reduce the power consumption but also to enhancethe formation of the SOR. In addition, the corona dischargedevice was operated with pin-plate or pin-ring typeelectrodes, which had a normal and parallel oxygen flow,respectively. The ozone generated in the corona dischargereactor was in the range of 0-0.39 mg min^-1. To confirm the generation of SOR, the hydrogen peroxide was measuredunder acidic conditions without ozone effects. PCP at 10 ppm wascompletely degraded in 10 min in both electrode types withnegative high DC voltage. The degradation rate of PCP was muchgreater at a high frequency (1 kHz). Oxalic, malonic andglyoxylic acids were generated as final products of the reaction.     

工厂化循环水养殖中臭氧/紫外线反应系统的水处理性能

为增强臭氧在水产应用的安全性,满足工厂化循环水养殖对有机物去除和水体消毒的需要,该文开发O3/UV反应系统。通过试验方法研究该系统臭氧投加溶解区适宜的臭氧投加流量和处理量的关系、紫外辐射剂量配比等工艺参数,及对水质净化效果和水体消毒灭菌效果的影响等。试验结果表明:1)在满足所需水中溶解臭氧浓度的条件下,采用较低臭氧进气流量和较高进水流量有利于提高系统的臭氧溶解率和利用率。该系统在水流量为5 m3/h,臭氧投加量为(8.78±0.60)g/h时可得到水中臭氧溶解质量浓度为1.53 mg/L的臭氧水,臭氧溶解率为82.7%,臭氧利用率为97.7%。2)增加紫外灯的功率和数量均可提高对臭氧的去除率,但增加紫外灯的数量对其性能提升效果更明显。该系统在紫外剂量为1 996 MJ/cm2,对残留臭氧的去除率为83.82%。3)该系统对紫外消光度、总有机碳、水色等指标的去除率相比单独使用臭氧分别提升109.95%、89.77%和51.44%,杀菌率可达97%以上,实现工厂化循环水养殖低臭氧残留条件下的有机物有效去除和消毒杀菌。     

低温等离子体活化水发生设备及其应用效果试验

等离子体活化水（Plasma-Activated Water,PAW）具有广谱杀菌特性,可有效杀灭生鲜食品上的微生物,抑制其腐败变质。该研究基于介质阻挡放电等离子体发生原理设计了一套PAW发生设备,主要部件包括介质阻挡放电结构、通风散热通道、活化水流动通道、高压交流电源等。其中,介质阻挡放电结构采用圆柱形高压放电电极与平板形低压放电电极上下均匀间隙组配,不锈钢导流板与流动水膜一体化设计低压电极;圆柱形高压放电电极的散热采用双向逆流、内外散热通风双通道;高压交流电源的功率电路采用交流-直流-交流电路结构实现介质阻挡放电能量供给,控制电路可实现频率、电压、电流等参数监测与调控。将鲜切马铃薯片模拟感染大肠杆菌,并进行PAW杀菌保鲜试验,以验证所研制设备的应用效果。结果表明,在进水流量600 mL/min、电极空气间隙10 mm、物料与活化水质量比1∶20、电源电压137.4 V、杀菌时间4.72 min条件下,PAW对染菌马铃薯片的大肠杆菌杀菌率达（98.65±0.59）%,经过24 d 贮藏后,不清洗组、蒸馏水清洗组和PAW清洗组染菌马铃薯片硬度分别为（3.01±0.84）、（3.54±0.81）、（4.70±0.48）N,色差值分别为22.08±1.05、13.21±1.43、7.35±0.82,相对电导率分别为（28.00±6.43）%、（26.72±2.07）%、（17.19±2.26）%,可溶性固形物含量分别为（6.850±0.120）%、（5.430±0.006）%、（3.080±0.006）%,腐烂率分别为（87.04±1.63）%、（76.32±1.60）%、（52.09±1.41）%,PAW清洗组染菌马铃薯片品质优于不清洗组、蒸馏水清洗组,PAW杀菌保鲜效果良好。该研究可为等离体子活化水杀菌技术研发及产业化应用提供参考。     

低温贮藏对猕猴桃果实成熟软化相关基因表达影响

为探究低温对果实采后成熟软化与淀粉降解的影响,以红阳猕猴桃果实为试验材料,研究在低温贮藏期间,猕猴桃果实硬度,可溶性固形物、乙烯、淀粉含量以及淀粉酶相关基因的变化。结果表明,低温贮藏能显著抑制猕猴桃果实采后成熟软化,延缓果实淀粉的降解和可溶性固形物含量的增加,维持贮藏期间果实较高的硬度。低温贮藏抑制乙烯合成关键基因AcACO1和AcACS1的表达,抑制乙烯合成。同时,低温贮藏显著抑制淀粉降解相关基因AcAMY1、AcBAM1/3、AcISA3、AcLDA1和AcDPE1的表达。在低温贮藏后期,淀粉酶相关基因AcAMY1、AcBAM1/3、AcLDA1和AcDPE1的表达与乙烯释放速率有关。综上,低温贮藏延缓猕猴桃采后成熟软化进程与淀粉降解密切相关,可能主要通过抑制乙烯合成,从而影响贮藏后期淀粉降解速率,最终延缓果实软化进程。本研究结果为猕猴桃采后低温贮藏提供了理论依据。     

TiO2纳米粒子气固相光催化降解乙烯初探

该文对TiO₂纳米粒子气固光催化降解果蔬贮藏环境乙烯技术进行了初步研究。采用溶胶-凝胶法制备的纳米TiO₂薄膜作光催化剂，利用自行设计的气固光催化实验系统，研究了乙烯浓度、紫外光作用时间对光催化降解反应的影响，探讨了乙烯的光催化降解的动力学。结果显示：该研究所制备的TiO₂锐钛矿型含量为48.766%，比表面积为47.186 m²/g，具有良好的光催化性能；光催化降解乙烯比直接紫外线光降解效果显著，光照10 min时光催化乙烯降解率比直接紫外线光降解提高23.76%；乙烯的降解率随着其浓度的增加而降低；乙烯的光催化降解的动力学可以用Langmuir-Hinshelwood动力学方程加以描述。     

60Co-g辐照改性银掺杂纳米TiO2及光催化降解乙烯

为了解60Co-射线辐照且以活性炭纤维(ACF)为载体所负载TiO2的半导体材料(TiO2/ACF)对光催化降解冷藏环境中乙烯的影响,该文拟采用60Co-辐照制备纳米Ag沉积的TiO2/ACF(Ag-TiO2/ACF)光催化材料,在模拟园艺产品的冷藏环境中,进行了3种不同膜的光催化降解乙烯效果的研究,并利用场发射扫描电镜(FESEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)对所制备的光催化材料进行相关的表征分析。结果表明:在加入分散剂聚乙烯吡咯烷酮后,60Co-辐照能使Ag颗粒较好地负载在TiO2上,TiO2均匀分散在ACF膜上而不发生团聚,且TiO2颗粒晶相改变、尺寸变小,有助于提高Ag-TiO2/ACF的催化效率。Ag-TiO2/ACF光催化降解乙烯的效果用一级动力学速率方程描述;经辐照制备的Ag-TiO2/ACF薄膜比未辐照的TiO2/ACF和辐照的TiO2/ACF薄膜光催化降解乙烯的反应速率常数分别提高了44%和37%。研究结果为TiO2光催化技术的进一步的应用提供了参考。     

坡面径流水蚀动力参数室内试验及模糊贴近度分析

为了确定何种水蚀动力参数能更好地描述径流剥蚀土壤的过程,该文在坡度为3°～30°和流量为2.5～6.5 L/min范围内采用变坡土槽径流冲刷试验,对土壤水蚀动力过程进行了系统模拟,并运用模糊贴近度的分析方法,系统地研究了坡面水蚀动力参数(单宽径流能耗、水流剪切力、水流功率和单位水流功率)与土壤剥蚀率之间的贴近程度。研究结果表明:流量相同时,单宽能耗与土壤剥蚀率贴近程度最大,水流功率次之,且单宽能耗和水流功率分别与土壤剥蚀率呈线性关系,该研究说明单宽能耗和水流功率能较好地描述径流剥蚀土壤过程。