CN101623594A - 一种植物纳米复合材料净化空气污染的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种净化空气污染的方法，该方法包括将稀土元素化合物掺杂的纳米二氧化钛溶胶涂抹在植物叶片上，将该植物放于需要空气净化的环境中。本发明所述净化空气的方法，将光触媒与植物触媒融合的生物纳米材料结合应用，在强化空气污染净化功效显著，能为解决城市空气污染问题提供一种节能环保、高效安全、先进可靠、成本低廉的解决方案。

Description

一种植物纳米复合材料净化空气污染的方法

技术领域

本发明属于空气净化领域，具体地是涉及一种植物纳米复合材料净化空气污染的方法。

技术背景

伴随着快速的工业化进程，我国，尤其是广东珠江三角洲等地区正面临着严重的区域性大气污染威胁。近年来，珠三角地区每年都发生几十次低能见度、严重颗粒物的大气污染事件，地面污染物浓度在短时间内迅速可上升到通常情况下的3-5倍，直接对公众健康和城市经济活动造成显著影响。城市绿化植物作为城市生态系统的重要组成部分，对改善城市生态环境质量起着极大的作用。绿化植物不仅能改善气候、调节气温、增加湿度、平衡碳氧、减弱温室效应、美化环境，还能吸滤有害气体、净化空气、吸附尘粒、杀菌，对大气污染有明显的净化作用。然而随着城市空气污染愈趋严重，城市绿化植物普遍生长状况较差，在高强度的空气污染逆境下，绿化植物不但难以发挥净化环境的功能，甚至无法生存。纳米TiO₂作为一种有效的光催化剂，在环境治理、水处理、无污染化学反应及空气抗菌净化等方面有着良好的作用效果，同时我国钛资源相当丰富，因此纳米TiO₂材料具有广阔的开发和应用空间。

发明内容

本发明的目的是提供一种净化空气污染的方法，该方法应用植物纳米复合材料，节能环保、高效安全、先进可靠、成本低廉。

实现上述目的的技术方案如下：

一种净化空气污染的方法，将稀土元素化合物掺杂的纳米二氧化钛溶胶涂抹在植物叶片上，并将该植物放于需要空气净化的污染环境中。

优选地，所述植物为蜘蛛兰等绿化植物；所述稀土元素为铈和/或镧等金属的氧化物或硫化物。

本发明通过在植物上应用稀土元素化合物掺杂的二氧化钛纳米溶胶，形成光触媒(稀土元素化合物掺杂二氧化钛纳米溶胶)与植物触媒的复合装置技术净化空气污染，取得显著效果。研究成果证明：光触媒与植物触媒技术集成的可能性，光触媒与植物触媒融合的生物纳米材料在强化空气污染净化功效显著，能为解决室内以及室外城市空气污染问题提供一种节能环保、高效安全、先进可靠、成本低廉的解决方案。

说明书附图

图1是净化方法处理后对空气质量指数的影响的示意图；

图2是净化方法处理后对空气含菌量的影响的示意图；

图3是实施例2净化室内空气中甲醛的效果的示意图；

图4植物触媒与纳米光触媒装置作用下净化空气中SO2的效果；

图5植物触媒与纳米光触媒装置作用下净化空气中NO2的效果。

具体实施方式

以下结合实施例，对本发明做进一步的描述。

实施例1

本实施例所述净化空气污染的方法，石蒜科的蜘蛛兰(HymenocallisAmericana)，苗龄约2年，以地被群落形式在高架桥下成片种植，将稀土元素掺杂的纳米二氧化钛溶胶涂抹在蜘蛛兰叶片上，所述稀土元素化合物掺杂的纳米二氧化钛溶胶可自行制备也可购买，其中所述稀土元素为镧氧化物(氧化镧)。该镧氧化物掺杂的纳米二氧化钛溶胶性质如下：

成分：纳米二氧化钛，稀土离子(镧)；

组分：无毒，无害，无危险；

晶型：锐钛矿型；

粒径：5-10nm(纳米)；

气味：无味；

PH值：1-7(可调)；

活性：长时间保持高活性；

稳定性：性质稳定，不会产生分层沉淀；

外观：透明液体；

其他：不含有机物，不含分散剂，不含粘合剂。

应用效果评估：

1.研究方法

样地位于广州市广园中路主干道两侧，空气污染严重，污染类型为尾气污染，主要污染物为氮氧化物、碳氢化合物、一氧化碳、铅等。供试材料为石蒜科的蜘蛛兰(Hymenocallis Americana)，苗龄约2年，以地被群落形式在高架桥下成片种植。

环境空气质量评价指数的测定采用DLY-3型空气离子测定仪，测定群落环境空气的正、负离子浓度，参照日本空气净化协会采用的安培空气质量评价指标进行评价，其公式为：Ci＝n-/1000q，其中Ci为空气质量评价指数，n-为空气负离子浓度，q为单极系数(空气中正离子与负离子之比)。

环境空气含菌量的测定：配制真菌、细菌、酵母菌和放线菌综合培养基。将暴露在群落空气中，取了菌样的培养皿倒转，置于30℃恒温箱中培养，培养25h检查细菌菌落数，培养36h检查霉菌菌落数，培养72h检查放线菌菌落数。据(1)式计算每立方米空气中的微生物数(n/m^-3)。

(n/m^-3)＝5000N/A·T…………………………公式(1)

A为培养皿的面积(cm²)；T为培养基暴露在群落空气中的时间(min)；N为培养皿中的菌落平均数。

2结果与分析

2.1镧氧化物掺杂纳米二氧化钛溶胶(简称纳米材料)对蜘蛛兰净化污染空气效应的影响

蜘蛛兰具备一定净化空气污染，改善道路空气质量的能力。经观测，样地所在的广园中路道路裸地的空气负离子平均值仅为25个，因汽车尾气等空气污染原因，空气质量指数Ci值仅为0.15。参见图1和图2，种植蜘蛛兰后，Ci值达到0.44，空气质量有所改善。纳米材料处理植物叶片后6小时测定，Ci平均值较未经处理的提高20.5％。

道路裸地空气中的含菌量达到2650个/m³。参照我国北京市城区空气微生物污染调查结果得出的空气质量评价标准，已属于重度污染区。绿地植物能明显降低空气含菌量，未经纳米材料处理与经纳米材料处理的蜘蛛兰植物群落周边空气中的含菌量较对照的裸地分别降低了39.6％和54.0％。

2.2镧氧化物掺杂纳米二氧化钛溶胶(纳米材料)对蜘蛛兰抗逆性生理指标的影响

由表1可见，恶劣的尾气污染条件下植物普遍生长不良，叶片质膜透性值偏高。而在二氧化钛溶胶处理下，叶片质膜透性显著较未处理的对照为低(p＜0.05)，相对电导率仅为未处理组的79.4％，说明纳米材料处理有助于维持植物叶片细胞膜结构，抑制电解质外渗造成的质膜伤害。

表1二氧化钛纳米材料对蜘蛛兰抗逆性生理指标的影响

蜘蛛兰在纳米材料处理下，MDA含量和细胞膜透性表现出类似的趋势，与未经处理的对照相比，经二氧化钛溶胶处理的叶片MDA含量明显低(84.9％)。植物体内的MDA由膜脂中的不饱和脂肪酸发生膜脂过氧化作用所产生，是衡量质膜稳定的重要指标。MDA含量增多，导致膜的渗漏，从而启动衰老死亡，因此MDA含量与植物逆境密切相关。实验结果表明，纳米材料处理能明显降低叶片MDA含量，从而有助于提高延缓植株的抗逆性。同时，纳米材料处理在一定程度上能有效保护叶片叶绿素完整结构，防止叶绿素在空气污染的逆境加速降解。

实施例2

本实施例所述净化污染空气的方法，所应用的植物为绿萝和吊兰，放于室内，将稀土元素掺杂的纳米二氧化钛溶胶涂抹在绿萝和吊兰的叶片上用于净化装修污染，所述稀土元素掺杂的纳米二氧化钛溶胶中的所述稀土元素为铈(氧化铈)。该氧化铈掺杂的纳米二氧化钛溶胶性质大致如实施例1。

60分钟后，(参见图3)经测定：甲醛降解率：94.5％；杀菌效果：96.9％。另，室内化合物含量的如下：

表2

室内化合物含量	净化前	净化后	国家标准
				甲醛	1.70mg/m3	0.07mg/m3	0.10mg/m3
TVOC	1.50mg/m3	0.28mg/m3	＜600ug/m3
				甲苯	1.80mg/m3	0.10mg/m3	＜200ug/m3
二甲苯	1.54mg/m3	0.073mg/m3	＜200ug/m3

从以上测定结果可知，将铈掺杂的纳米二氧化钛溶胶涂抹在绿萝和吊兰的叶片上，空气污染净化功效显著。

实施例3

本实施例所述净化污染空气的方法，所述植物为石蒜科的蜘蛛兰(Hymenocallis Americana)，苗龄约2年，将稀土元素掺杂的纳米二氧化钛溶胶涂抹在蜘蛛兰叶片上，所述稀土元素掺杂的纳米二氧化钛溶胶可自行制备也可购买，其中所述稀土元素为镧和铈的硫化物，其性状大致如实施例1所述。将涂抹有硫化镧和硫化铈掺杂的纳米二氧化钛溶胶的蜘蛛兰至于NO₂和SO₂浓度较高的空气污染的环境中，测试结果见图4和图5.经过60分钟后，NO₂和SO₂的浓度下降。经纳米材料处理的蜘蛛兰植物群落周边空气中的NO₂和SO₂的浓度较对照的未经纳米材料处理的裸地相比分别降低了94.6％和95.0％。二氧化钛溶胶纳米处理对维持蜘蛛兰细胞膜结构、降低膜通透性、保持叶绿素含量方面有较好效果，能有效降低叶片自由基的积累，有助于维持植株细胞结构的完整性。

以上是针对本发明的可行实施例的具体说明，但该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明技艺精神所为的等效实施或变更，均应包含于本发明的专利范围中。

Claims (3)

1.一种净化空气污染的方法，其特征是，将稀土元素化合物掺杂的纳米二氧化钛溶胶涂抹在植物叶片上，将该植物放于需要空气净化的室内或室外污染环境中。

2.根据权利要求1所述的净化空气污染的方法，其特征是；所述稀土元素为铈的氧化物或硫化物，和/或镧的氧化物或硫化物。

3.根据权利要求1或2所述的净化空气污染的方法，其特征是，所述植物为蜘蛛兰。

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