本发明涉及一种植物纤维基纳米二氧化钛薄膜治理空气污染的工艺和装置，应用空气污染治理和蚊虫细菌消杀等环保领域，旨在为当前社会空气污染治理提供一种低成本的、安全可控的和可大面积推广的纳米工艺技术和装置。
背景技术：
近年来，我国政府采取了很多积极措施以减少污染物排放给大气环境带来的破坏，但应当指出，我国的大气环境状况并没有得到根本性的改善。机动车使用过程中产生的废气、噪音与扬尘已成为城市大气污染的主要来源之一。世界卫生组织的统计显示，全球空气污染最严重的20个城市中，中国占16个；机动车排放的污染物在城市大气污染中所占比例已高达60％。机动车污染已经成为造成pm2.5、灰霾、光化学烟雾污染的重要原因，构成了我国空气污染的重要来源。
汽车尾气成分非常复杂，有一百种以上，但其主要污染物包括：一氧化碳(co)、碳氢化合物(hc)、氮氧化物(nox)等。一氧化碳(co)是一种无色、无味但有剧烈毒性的气体，可与血液中的血红蛋白有较强的亲和力，会妨碍血红蛋白的输送氧气的能力。co是汽车发动机排出有害成分中浓度最大的气体。碳氢化合物(hc)是种成分非常复杂的混合物。当hc浓度较高时，会使人出现头晕、恶心等中毒症状。特别是hc化合物中的烯在大气上空，和二氧化氮(no2)混合在一起，经强烈的日光照射后，起光化学反应产生高浓度臭氧、醛等烟雾状物质，对眼睛、呼吸器官(喉、眼、鼻等黏膜)及皮肤有强烈的刺激性，可能致癌。氮氧化合物(nox)是no和no2的总称。其中no与血液中的血红蛋白的结合能力比co还强，容易使人们中毒而死亡。no2是一种褐色有强烈毒性的的气体，刺激人的眼睛和呼吸道引起喘息、支气管炎及肺气肿等，同时nox也是光化学烟雾的组成成分。
除上述三种主要污染物外，汽车尾气污染还有so2、游离碳(黑烟)、四乙铅等物质，它们对人体呼吸系统、循环系统、神经系统都非常有害。
目前解决城市交通大气污染难题基本上是从强化政府在城市交通大气污染防治中的环境责任、完善大气污染防治立法、建立健全排污权交易等节能减排的经济激励机制以及打造城市绿色出行系统，已经取得一定的成效。但是，这都是从防治和减少排放的角度出发。随着我国机动车保有量逐年攀升，城市道路上的空气污染可能会越来越严重。
tio2是目前人们十分关注的光催化材料，具有高稳定性、耐光腐蚀、无毒等特点，并且在处理过程中不产生二次污染。tio2几乎能氧化绝大部分有机物及无机污染物，将其矿化为无机小分子、水、二氧化碳等。但是tio2光催化应用没有得到预期效果。tio2光催化作用要求颗粒裸露与受处理物质直接接触。以颗粒状存在悬浮在水溶液中的二氧化钛光催化效果很好，却易于凝聚、不易沉降、难以回收。如果负载在玻璃、陶瓷等基片上，必然遇到颗粒的粘合以及高温退火，颗粒要么被包裹，要么长晶变大，光催化效率自然就不会理想。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种植物纤维基纳米二氧化钛薄膜治理空气污染的工艺和装置。在常温条件下将纳米tio2沉积在特定处理的多孔植物纤维基片上，无需添加粘合剂和高温退火，保持tio2纳米颗粒光催化的最佳状态，用较高光催化效率来处理当前突出的空气污染问题。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种植物纤维基纳米二氧化钛薄膜治理空气污染的工艺和装置，首先对植物纤维基进行特殊处理，使之形成介孔结构，再将充分分散悬浮的纳米tio2颗粒自然沉积在植物纤维基上，然后装入与封闭透明保护装置中，利用通风机制，由进风口把污染空气引进装置，在紫外线的照射下进行有效光催化反应，把空气中的有害气体分解成h2o、co2、n2等无害成分排出，以达到降解有害气体和大颗粒物质的作用。
作为上述技术方案的改进，配置的tio2水溶液配方可以加入少量peg(聚乙二醇)、pmaa(聚甲基丙烯酸)等分散剂和粒径约50-150纳米sio2填料。经过碱处理后的植物纤维基以木纤维、木质素等大分子表面出现介孔，有些基体如叶脉本身还存在传输导管，且尺寸较大。
作为上述技术方案的改进，tio2沉积在植物纤维基上，是与透明保护装置组合使用，共同构成光催化主体部分。透明保护装置能让紫外线透射，同时对装置内的植物纤维基tio2薄膜起到保护作用，使其免受外界影响。
作为上述技术方案的改进，透明保护装置带有通风机制，其进风口有风扇和过滤网，确保污染空气缓慢进入，大型颗粒停留在过滤网上。透明装置下部的孔隙是用于净化后的气体和水排出。
作为上述技术方案的改进，其透明保护装置的内顶安装紫外线灯，可以让装置在夜间继续进行光催化工作。
作为上述技术方案的改进，其供电系统可以是由市电给出，在没有市电的地方可以采用其他电源如太阳能发电。
本发明的有益效果是：
1、植物纤维基tio2薄膜与透明保护装置的组合应用，解决了在二氧化钛在悬浮条件下不能回收和高温固化条件下纳米颗粒被覆盖、长晶的困局。在保持纳米颗粒极限小的形态下独立裸露，极大限度地提升光催化效率；
2、紫外线灯的引进，白天晚间同样工作，进一步提升光催化效率；
3、整个工艺和装置不复杂、造价低廉、值得大规模推广以解决当下的大气污染问题，可以安装在城市街道、广场公园、楼房顶部或者小区内净化空气，也可以安装在室外解决家庭空气污染。
附图说明：
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式：
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
1、制作纤维基片(以树叶叶脉为例)
①选取树叶。树叶要求常绿木本植物成熟叶子，叶脉呈网纹、清晰完整，如桂花叶、石榴叶、木瓜叶、桉枝叶、茶树叶、玉花叶等。
②将树叶作清洁处理凉干，放置在5-10％naoh溶液中，使之被完全浸没，控温100℃煮沸，保持沸腾状态5-20分钟；碱法蒸煮处理基片是通过氢氧化钠和高温的作用，破坏纤维初生壁，同时让纤维素大分子发生降聚，其中低聚合度的纤维素发生部分溶解。同时，利用碱液的naoh与木素相作用，使呈三维交联网络结构的木素的化学键发生一定程度的断裂，并在木素中引入亲水基，使木素大分子降解后形成若干碎片甚至低分子物而溶于碱液中。
③将树叶捞出，把叶片上残留的碱液漂洗干净。用带有一定柔性的刷子将叶肉刷去，留下叶脉，洗净凉干。这样以纤维素、木素以及叶脉本身的传输管道构成一个多孔、多洞和多沟的叶脉纤维基片制成。
2、配置纳米tio2溶液
①选取直径10纳米以下tio2；
②加入去离子水，按纳米tio2和去离子水按每1ml溶液5ug～200ug配置，用超声5-10分钟，静置，得到分散均匀的tio2水溶液；
③tio2水溶液中可以加入少量的纳米sio2(粒径50-150纳米)，纳米sio2和纳米tio2摩尔比为1∶5～1∶20，分散剂为peg(聚乙二醇)、pmaa(聚甲基丙烯酸)等物质，占溶液质量的0.5％～1％。
3、制作植物纤维基tio2薄膜
①将后有叶脉垂直放置于配置好的水溶液中，静置10-60分钟；慢慢将叶脉取出平置，自然凉干。tio2颗粒在水蒸发的过程中会迅速聚缩、组合成膜；
②重复上述步骤1-3次；
③聚缩成膜的tio2颗粒会牢固地附在叶脉纤维基片上，没有成膜的颗粒通过叶脉纤维毛细吸附。
4、装置组装
①制作一个封闭透明保护装置(可以用有机玻璃)，具体尺寸可根据实际空间和处理空气量来定，要求紫外线能透射进去；
②将树叶叶脉束排在一起，放入装置，用支架固定叶脉束。在装置下端开若干孔隙，作为出风口，作用在于处理后的空气、水份排出以及太阳热量散出；
③在装置两端或者中间部位开孔，安装风扇和过滤器，作用在于将外部污染空气按照较缓的速度吸进装置处理室，过滤器作用挡住空气中的大型颗粒和部分水分；
④在装置上端相间一定距离固定一个紫外线灯，具体功率根据室内空间而定；
⑤配合供电系统，如果是户外市电到不了的地方可以用太阳能电站供电。
如图1所示，本发明的装置由植物纤维基二氧化钛薄膜1、透明保护装置2、进出风系统、供电系统四部分组成。污染空气由进风口3通过风扇4和过滤网5进入，出风口6将净化后空气和水排出。紫外线系统包括太阳光紫外线7和紫外线灯8。供电系统是指对风扇4和紫外线灯8的供电和布线9。
实施例1：
道路是汽车污染空气的重灾区。按照上述方法制作植物纤维基tio2薄膜，将透明保护装置制成管管，沿道路绿化带或者隔离带条状铺设，每2米安装一支紫外线灯，每4米设置一个进风口，安装位置离地面0.2-1.5米。假设装置横切面积0.2-0.3m2，紫外线灯功率按0.5w-3w，每公里装机容量为200～300m3。按照每小时净化一轮，每天有效工作时间折合为20小时计，每天可以净化污染空气量为4000-6000m3。
[实施例2：
如果绿化带或者隔离带不宜装置条管，则把上述装置做成方形、球形、半球形或者厨窗形独立开展催化工作，安装在道路两侧、绿化带、隔离带和巴士站等地方。
实施例3：
把上述装置做成橱窗式，安装在公园、小区、市政广场等地方，用于处理大气污染和灭杀细菌、蚊虫，还可以作为市政景观。
实施例4：
把上述装置做成挂壁式，放置于室外，为家庭室内空气净化。
以上综述了一种植物纤维基纳米二氧化钛薄膜治理空气污染的工艺和装置。依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及其应用范围上各技术人员或者工厂会有改变之处，但是，本说明书内容不应理解为对本发明的限制，凡依本发明设计思想所做的任何改变都在本发明的保护范围之内。