适用于城市立体绿化的自动集水绿植栽植装置

本发明涉及一种适用于城市立体绿化的自动集水绿植栽植装置，属于建筑。

背景技术：

1、二氧化钛是一种无机物，具有无毒、优良的不透明性、较佳白度和光亮度，被广泛应用于防晒剂中，其防晒机理主要为吸收、散射紫外线，对中波去紫外线的阻隔以吸收为主，对长波区的阻隔以散射为主；其超细产品纳米二氧化钛具有更加优越性能而被用于新型、优质防晒化妆品的研究和开发；纳米二氧化钛既能吸收紫外线，又能反射、散射紫外线，还能透过可见光，是性能优越、极有发展前途的物理屏蔽型的紫外线防护剂。接枝反应是指生成接枝共聚物的共聚反应，这种共聚物是由两种不同的聚合链以化学键连接而成，并具有两种聚合物的综合性能。2023年8月26日瑞士苏黎世联邦理工学院(eth zurich)的thomas m.schutzius等研究人员开发出一种从雾中高效收集水并同时完成有机污染物降解的方法(photocatalytically reactive surfaces for simultaneous waterharvesting and treatment.ritwick ghosh，adrien baut，giorgio belleri，michaelkappl，hans-jürgen butt & thomas m.schutzius，nature sustainability，2023，doi：10.1038/s41893-023-01159-9)。他们设计的核心是一个金属丝网，上面涂有包裹在聚合物基质中的锐钛矿二氧化钛纳米颗粒。一旦被阳光活化，即使在没有阳光的情况下，光活化二氧化钛层也会数小时持续分解柴油、双酚a等有机分子，可以在雾天、阴天以及夜晚工作；此外，网格表面的湿润形也提高了水的提取效率。在室外实验中，该装置能长期保持良好的集水性能，并且水处理效率大于85％。该装置无需额外供能，可实现净化水的连续生产，为淡水资源短缺提供了一个有前途的解决方案。作者设计了两种光催化反应涂层，一种亲水，一种疏水。对于前者，二氧化钛(tio2)纳米颗粒包埋在接枝有聚二甲基硅氧烷(pdms)刷的聚乙烯醇缩丁醛(pvb)基质中；对于后者，组成类似，只是pvb换成乙基纤维素(ec)。他们将这些涂层沉积在玻璃基板和丝网上，测试有机物降解能力之前，先将涂层暴露在紫外线光源下活化。他们将含有甲基橙的水滴(初始浓度25ppm，体积5μl)，滴在活性tio2-pvb-pdms和tio2-ec-pdms涂层上，可以看到，水滴分别在30min和250min后由淡橙色变为清澈，表明有机污染物被分解。此外，他们还研究了tio2-pvb-pdms反应涂层处理实际有机污染物的能力，即柴油和双酚a。他们用紫外光照射含tio2-pvb-pdms涂层的培养皿，然后滴加100μl的水-柴油乳液(柴油在水中的初始浓度0.75ppm)，接触30min后，浓度值降低了99.9％；而对于3000μl初始浓度0.15ppm的水-双酚a混合物，随着时间的推移，双酚a的浓度逐渐下降，30min后已无法检测到。有意思的是，tio2-pvb-pdms涂层在未经紫外线照射活化时，其实是疏水的，只有在紫外线照射后才变为亲水性；而tio2-ec-pdms涂层在紫外线照射活化前后都是疏水的。利用落射荧光显微镜，作者还探索了润湿性和液滴体积对单个液滴降解污染物所需时间的影响，并使用“扩散-吸附-反应”模型解释了获得的结果，其中疏水和亲水反应涂层分属扩散限制机制和吸附限制机制。作者在活性涂层中以最大浓度加入tio2光催化纳米颗粒，同时还兼顾良好的涂层附着力，他们引入了大量的活性位点以实现最少的水处理时间。当沉积在网状基板上时，他们发现与tio2-ec-pdms反应涂层相比，tio2-pvb-pdms反应涂层具有更好的雾收集和水处理效果，究其原因，可能后者的液滴接触角更小，污染物扩散长度更短。这些推测得到了高速成像以及处理时间的实验和理论结果的支持。然后，他们进行了室外测试，在高紫外线指数条件下(晴天)，tio2-pvb-pdms反应网的水处理效率超过90％，当紫外线指数为零时(阴天)，其水处理效率仍可达到85％，从而证明了技术的应用前景。垂直绿化又称立体绿化，就是为了充分利用空间，在墙壁、阳台、窗台、屋顶、棚架等处，栽种攀援植物，以增加绿化覆盖率，改善居住环境。垂直绿化可减少阳光直射，降低温度。根据测定，有紫藤棚遮荫的地方，光照强度仅有阳光直射地方的十分之一。浓密的紫藤枝叶像一层厚厚的绒毯，降低了太阳辐射强度，同时也降低了温度。城市墙面、路面的反射甚为强烈，进行墙面的垂直绿化，墙面温度可降低2-7摄氏度，特别是朝西的墙面绿化覆盖后降温效果更为显著，建筑物表面温度降低13-15摄氏度，室内温度降低3-5摄氏度。同时，墙面、棚面绿化覆盖后，空气湿度还可以提高10-20％，这在炎热夏天大大有利于人们消除疲劳、增加舒适感。目前，有关垂直绿化，最大的难题是水分的供给，人们还没有找到垂直绿化过程中，保证植物生长所需水分的有效方法，现有方法大多消耗巨大，价格昂贵。近年来，随着城市的进程，人们拥有汽车的数量剧增，每日由于汽车尾气的排放、郊区秸秆焚烧、工厂作业废气的排放等，让很多城市空气变得污浊、污染日趋加剧，生活在城市里的人苦不堪言。因此如何设计制作一种栽植装置，让立体绿化设施能够自动从空气中聚集植物生长所必需的水分，同时还能够分解污染空气中的有害有机质成为急需解决的一大难题，所以利用将栽植盆壁设置成双层结构，两层之间留有阳光和水雾进入的空间，借助紫外线照射活化后能够自动聚集水和分解有机污染物的两种光催化反应涂层，加上特殊设计的流水结构，最终达到既能够自动从空气中聚集植物生长所必需的水分，又能够分解污染空气中的有害有机质的目的，发明一种适用于城市立体绿化的自动集水绿植栽植装置是必要的。

技术实现思路

1、为了克服如何设计制作一种栽植装置，让立体绿化设施能够自动从空气中聚集植物生长所必需的水分，同时还能够分解污染空气中的有害有机质的难题，本发明提供了适用于城市立体绿化的自动集水绿植栽植装置，该种适用于城市立体绿化的自动集水绿植栽植装置利用将栽植盆壁设置成双层结构，两层之间留有阳光和水雾进入的空间，借助紫外线照射活化后能够自动聚集水和分解有机污染物的两种光催化反应涂层，加上特殊设计的流水结构，最终达到既能够自动从空气中聚集植物生长所必需的水分，又能够分解污染空气中的有害有机质的目的。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

3、本发明适用于城市立体绿化的自动集水绿植栽植装置，由栽植盆1、固定架2、栽植土壤4、栽植植物5、盘托立架20、盘托斜拉杆21、阳光25、水雾26、光雾腔顶缝30、光化集水网31组成，其特征在于：所述的栽植盆1通过固定架2固定在立体建筑垂直方向的表面，栽植盆1由栽植盆壁33和栽植盆腔28组成，栽植盆1四周和底部的壁为栽植盆壁33，栽植盆壁33所围成的空腔为栽植盆腔28，栽植盆腔28内填充栽植土壤4，栽植土壤4在栽植盆1内的填充量为栽植盆腔28容积的3/4-4/5；栽植植物5为适于垂直绿化用的园林植物；栽植盆壁33包括陶质内壁6、内壁顶环32、内壁底孔7、内壁反光膜13、反光外壁10、外壁反光膜3、外壁底凸8、装置底孔9、光雾腔11、暂储水环12、连接杆29；陶质内壁6是栽植盆壁33内层下部的结构，为陶质，呈花盆状，具四周壁和底壁，没有顶壁，陶质内壁6的厚度为0.5-5厘米，高度为5-100厘米，陶质内壁6的上口呈圆形，圆形上口的直径为10-100厘米，上口缘处的侧壁上表面向外下方倾斜，倾斜角度为45°-60°；内壁顶环32栽植盆壁33内层上部的结构，为玻璃质，整体呈圆环形，环体横截面呈耳形，凹槽朝外，内壁顶环32表面光滑，内壁顶环32的凹槽表面粘贴一层镀银成镜面的内壁反光膜13，内壁反光膜13是采用常规银镜反应镀银呈镜面状的薄膜，然后用玻璃胶将薄膜粘贴在内壁顶环32环体凹槽内表面上制成，内壁顶环32上缘圆润光滑；内壁顶环32下表面为与陶质内壁6上口缘处的侧壁上表面相贴合的斜面，斜面的倾斜角度为45°-60°；内壁底孔7是陶质内壁6底壁中央的圆孔，直径为2-3厘米；反光外壁10是栽植盆壁33的外层，为陶瓷质、玻璃质、塑料质或铝合金质，上口缘膨大并向内倾斜，反光外壁10的侧壁外表面倾斜且光滑，侧壁外表面与水平面之间的夹角为70°-80°，反光外壁10侧壁内表面亦倾斜，反光外壁10侧壁内表面上部4/5-5/6为弧形，弧形内表面与上口缘膨大下表面均设置一层外壁反光膜3，外壁反光膜3是采用常规银镜反应镀银呈镜面状的薄膜，然后用玻璃胶将薄膜粘贴在反光外壁10侧壁内表面上部4/5-5/6的弧形内表面与上口缘膨大下表面上制成；反光外壁10的侧壁下部1/6-1/5的位置向侧壁内凹入形成一个半圆形的环，称为暂储水环12；光雾腔11是栽植盆壁33的外层和内层之间的空腔；反光外壁10底壁的中央有一个圆孔，称为装置底孔9，装置底孔9的直径为1-1.5厘米，装置底孔9上方设置一个圆筒形的外壁底凸8，外壁底凸8的外直径为1.5-2厘米、内直径为1-1.5厘米、高度为1-10厘米，外壁底凸8没有上底和下底，外壁底凸8的内腔将栽植盆腔28与外界连通在一起；由于外壁底凸8的外直径小于内壁底孔7的直径；光雾腔顶缝30是栽植盆壁33的外层和内层之间顶壁的缝隙，连接杆29即设置在光雾腔顶缝30处；连接杆29为陶瓷质、玻璃质、塑料质或铝合金质，多个，每个连接杆29呈圆柱形，圆柱的直径为3-5毫米，均沿光雾腔顶缝30所在圆的半径设置，相邻两个连接杆29之间的夹角为10°-20°。

4、所述的光化集水网31由两种金属丝条编织而成，一种金属丝条为二氧化钛tio2纳米颗粒包埋在接枝有聚二甲基硅氧烷pdms刷的聚乙烯醇缩丁醛pvb基质中后涂刷在铜丝网表面制成具tio2-pvb-pdms涂层的金属丝条，该金属丝条的铜丝网所用铜丝的直径为0.05-0.1毫米，铜丝网的宽度为1-2毫米，铜丝网的目数为80-100目，垂直方向设置，构成光化集水网31的经线，具有亲水性；另一种金属丝条为二氧化钛tio2纳米颗粒包埋在接枝有聚二甲基硅氧烷pdms刷的乙基纤维素ec基质中后涂刷在铜丝网表面制成具tio2-ec-pdms涂层的金属丝条，该金属丝条的铜丝网所用铜丝的直径为0.05-0.1毫米，铜丝网的宽度为0.5-2毫米，铜丝网的目数为80-100目，水平方向设置，构成光化集水网31的纬线，具有疏水性；光化集水网31呈上口大下口小的圆筒状，光化集水网31设置在陶质内壁6侧壁的外表面。

5、所述的固定架2由固定箍14、膨胀螺丝19、盘托27组成；固定箍14为锰钢质薄片，宽度为1-5厘米、厚度为0.5-1毫米，固定箍14绕栽植盆1外壁的侧壁外表面上部3/4-4/5后，两端焊接在盘托立架20上，形成栽植盆1上部的支架；膨胀螺丝19为锰钢质，由螺套腔15、螺帽16、螺套17、螺杆18组成，螺套17是膨胀螺丝19的外层结构，呈圆筒状，圆筒的外直径为1-5厘米、内直径为0.8-4厘米、长度为5-20厘米，螺套17后部1/3-2/5的部分沿垂直膨胀螺丝19长轴方向破开4-6个裂缝，两个裂缝之间的部分称为裂条；螺套腔15是螺套17内的空腔，呈圆柱状，直径为0.8-4厘米、长度为5-20厘米；螺帽16呈六棱柱形，中央有一个圆孔，圆孔内表面具螺纹；螺杆18是前部前端具螺纹、后端膨大的长杆，长度为7-25厘米，螺杆18前部横截面直径为0.6-3.5厘米，螺杆18后端膨大最粗处的横截面直径为1.2-5.5厘米，最粗处向前横截面直径逐渐变小，最终与前部横截面相同，膨大部分的长度为1-2厘米；盘托27是设置在栽植盆1下方的托盘，被盘托立架20和盘托斜拉杆21固定在栽植盆1的下方；盘托27为陶瓷质、玻璃质、塑料质或铝合金质，呈圆盘状，圆盘状盘托27的底为盘托底23，盘托底23所在圆的直径比栽植盆1上口缘的直径长1-5厘米；圆盘状盘托27的周缘侧壁为盘托侧壁24，盘托侧壁24的高度为1-5厘米；盘托底23和盘托侧壁24所围成的空腔为盘托腔22，栽植盆1即放置在盘托腔22内被盘托27支撑；盘托立架20为锰钢质，横截面呈正方形，正方形的边长为1-10厘米，长度为10-150厘米，竖立在立体绿化的墙体上，上部1/5-1/4处设置一个圆孔，盘托立架20下端与盘托侧壁24固定在一起；盘托斜拉杆21为锰钢质，横截面呈正方形，正方形的边长为1-10厘米，长度为5-30厘米，与盘托立架20之间的夹角为30°-45°，一端焊接在盘托斜拉杆21外表面，另一端连接在盘托底23的上表面。

6、本发明的有益效果为，适用于城市立体绿化的自动集水绿植栽植装置利用将栽植盆壁设置成双层结构，两层之间留有阳光和水雾进入的空间，借助紫外线照射活化后能够自动聚集水和分解有机污染物的两种光催化反应涂层，加上特殊设计的流水结构，最终达到既能够自动从空气中聚集植物生长所必需的水分，又能够分解污染空气中的有害有机质的目的。适用于城市立体绿化的自动集水绿植栽植装置制作简单，可操作性强，成本低廉，效果明显。