一种用于冷库/冰箱去除外源乙烯的光热协同反应器制造技术

本发明专利技术涉及从存储区域中去除乙烯的专用设备，具体涉及一种用于冷库/冰箱去除外源乙烯的光热协同反应器；包括反应器壳体，反应器壳体的一端开设有气流入口，另一端开设有气流出口，所述气流入口和气流出口之间的反应器壳体内安装有多个框架，所述框架上安装阵列状分布的UV

【技术实现步骤摘要】
一种用于冷库/冰箱去除外源乙烯的光热协同反应器


[0001]本专利技术涉及从存储区域中去除乙烯的专用设备，具体涉及一种用于冷库或冰箱去除外源乙烯的光热协同反应器。

技术介绍

[0002]随着技术和生活水平的提高，人们对水果和蔬菜的品质要求越来越高。但是在果蔬的储存过程中，由于果蔬中ACC分解酶的存在，果蔬会源源不断的释放乙烯到周围的环境中，当乙烯的浓度达到一定值（0.0001%~0.001%)时，会加速果蔬的成熟，衰老和腐败，导致果蔬保鲜时间缩短，从而造成巨大的经济损失。据统计，我国每年约有1.3亿吨蔬菜及1200万吨水果被损耗，占到总果蔬产量的1/3，远高于发达国家的<5%的损失率，年损失高达800亿元。因此，降低或消除储藏水果和蔬菜条件下的外源乙烯对果蔬储存非常重要。
[0003]利用低温催化氧化技术是解决冷库等固定场景最为有效方式。该技术的核心是催化剂，利用贵金属Pt负载型催化剂被证明是低温条件下最有效去除乙烯催化剂，它可以利用空气中氧将乙烯完全变为CO2和水。相比其他方法（气调、O3、高锰酸钾、单纯光催化法），低温催化氧化法具有绿色，环保和经济性等诸多优点。
[0004]然而由于低温状态下水容易冷凝，聚集到催化剂表面从而形成物理阻隔影响活性中心Pt对于乙烯的有效去除。因此该催化剂在长期使用后，由于气氛当中含水或者乙烯氧化生成水，都会使得催化剂对乙烯去除效率逐渐下降。当催化剂活性下降到一定程度时，就需要对催化剂吸附水进行去除，其主要方式就是利用转轮对催化剂进行加热（加热至大于100 o
C），然而加热所产生能效非常高，不适用于冷库等场景。因此，如何解决水阻碍Pt基催化剂是低温催化氧化法成功应用关键。

技术实现思路

[0005]本专利技术为解决存储区域中水阻碍Pt基催化剂的问题，以及为了同时可满足低能耗除水要求，提供一种用于冷库/冰箱去除外源乙烯的光热协同反应器。将光催化技术与热催化技术进行组合，利用Pt促进紫外光激发半导体产生的光生电子和空穴分离效率，一方面可促使Pt表面氧气解离，进一步提高催化剂对乙烯的去除效率；另一方面还可以促进光生空穴将吸附态水变为具有高氧化能力的羟基转化过程，从而消耗吸附态水解决水对于催化剂抑制作用。另外，如何减少该过程的紫外发光能耗是另一个设计关键。利用大功率UV
‑
LED灯珠设计，并采用间歇性开启模式，是本专利技术另一个关键之处。最后，利用紫外灯的其他好处在于可显著降低气流中的细菌、病菌等冷库其他污染物水平，达到清洁气氛的目的。
[0006]依照上述设计理念，本专利技术所采用的技术方案为：一种用于冷库/冰箱去除外源乙烯的光热协同反应器，包括反应器壳体，反应器壳体的一端开设有气流入口，另一端开设有气流出口，所述气流入口和气流出口之间的反应器壳体内安装有多个框架，所述框架上安装阵列状分布的UV
‑
LED灯珠，相邻框架之间的反应器壳体内安装有蜂窝载体，气流出口与其相邻的框架之间的反应器壳体内安装有蜂窝载体，所述蜂窝载体上负载有Pt基催化剂，
所述气流入口处还安装有引风机，所述UV
‑
LED灯珠和引风机均连接有电源，电源控制UV
‑
LED灯珠间歇性开启。
[0007]工作原理：气泵（引风机）将冷库/冰箱的密闭气氛进行循环，首先通过气泵（引风机）将冷库/冰箱中的低温气体（0~5℃）泵入反应器中，在流经UV
‑
LED灯珠时带走其大量热量，实现对大功率UV
‑
LED灯珠的散热（由于灯珠功率仅为3W，因此不会使得低温气体温度上升），同时利用Pt对紫外光激发半导体产生的光生电子捕获效应，促使光生空穴将吸附态水变为具有高氧化能力的羟基加以利用，从而消耗吸附态水，解决水对于催化剂抑制作用，气体随后进入蜂窝载体，其依靠交替封堵载体孔进出口强迫气流通过多孔壁面实现含乙烯气氛的有效去除。随后气体被泵出反应器，回到冷库/冰箱，如此循环往复，最终实现乙烯的完全去除。框架中间镂空设计，从而防止气氛流动受阻或不均的现象出现；电源(动力系统)为气泵及LED灯珠提供保障。
[0008]与现有技术相比本专利技术具有以下有益效果：本专利技术从气固催化反应角度出发，设计了一种新型的光热协同反应器。其主要优点包括：1、利用低能耗常寿命紫外LED灯珠作为光催化剂的激发光源；2、利用紫外协同热催化方式，解决催化剂Pt被水抑制的问题；3、紫外光在封闭反应器中不仅可避免直接接触人体造成损伤，还能够去除冷库/冰箱中其他污染物（病菌等）。
附图说明
[0009]图1为本专利技术光热协同反应器的结构示意图。
[0010]图2为本专利技术框架与UV
‑
LED灯珠连接示意图。
[0011]图3为实施例1Pt基催化剂活性随气氛变化图。
[0012]图4为实施例2Pt基催化剂活性随气氛变化图。
[0013]图5为实施例3Pt基催化剂活性随气氛变化图。
[0014]图6为实施例4Pt基催化剂活性随气氛变化图。
[0015]图中标记如下：1
‑
反应器壳体，2
‑
气流入口，3
‑
气流出口，4
‑
框架，5
‑
UV
‑
LED灯珠，6
‑
蜂窝载体，7
‑
引风机。
实施方式
[0016]以下结合具体实施例对本专利技术作进一步说明。
[0017]如图1和2所示，一种用于冷库/冰箱去除外源乙烯的光热协同反应器，包括反应器壳体1，反应器壳体1的一端开设有气流入口2，另一端开设有气流出口3，所述气流入口2和气流出口3之间的反应器壳体1内安装有多个框架4，所述框架4上安装阵列状分布的UV
‑
LED灯珠5，相邻框架4之间的反应器壳体1内安装有蜂窝载体6，气流出口3与其相邻的框架4之间的反应器壳体1内安装有蜂窝载体6，所述蜂窝载体6上负载有Pt基催化剂，所述气流入口2处还安装有引风机7，所述UV
‑
LED灯珠5和引风机7均连接有电源，电源控制UV
‑
LED灯珠5间歇性开启。
[0018]进一步的，所述蜂窝载体6为直通式或壁流式蜂窝载体。
[0019]进一步的，如图1所示，所述蜂窝载体6呈连续弯折形状（壁流式蜂窝载体），且对蜂窝载体6的竖直面部分进行封堵。
[0020]进一步的，如图2所示，所述框架4为呈“田”字型的铁架，中间镂空设计，从而防止气氛流动受阻或不均的现象出现，且每个框架4上分布的UV
‑
LED灯珠5的数量为1~50个；所述框架4与蜂窝载体6的数量均分别为1~10层。
[0021]进一步的，所述反应器壳体1为长方体型，且与两侧气流入口2和气流出口3的连接处口径逐渐缩小。
[0022]进一步的，所述Pt基催化剂为将Pt负载到可以产生光生电子和空穴的半导体载体上，所述半导体载体包括但不仅限于Ti本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于冷库/冰箱去除外源乙烯的光热协同反应器，其特征在于，包括反应器壳体（1），反应器壳体（1）的一端开设有气流入口（2），另一端开设有气流出口（3），所述气流入口（2）和气流出口（3）之间的反应器壳体（1）内安装有多个框架（4），所述框架（4）上安装阵列状分布的UV
‑
LED灯珠（5），相邻框架（4）之间的反应器壳体（1）内安装有蜂窝载体（6），气流出口（3）与其相邻的框架（4）之间的反应器壳体（1）内安装有蜂窝载体（6），所述蜂窝载体（6）上负载有Pt基催化剂，所述气流入口（2）处还安装有引风机（7），所述UV
‑
LED灯珠（5）和引风机（7）均连接有电源，电源控制UV
‑
LED灯珠（5）间歇性开启。2.根据权利要求1所述的一种用于冷库/冰箱去除外源乙烯的光热协同反应器，其特征在于，所述蜂窝载体（6）为直通式或壁流式蜂窝载...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晨，康雪，赵佳荣，翟燕萍，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：