基本信息
- 项目名称：
- 基于甲基营养菌的空气中甲醛净化技术
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 本作品模型以空气抽风机为动力装置，引导含甲醛污染气体通过挂膜有甲醛强降解能力的甲基营养菌陶粒，并设置空气缓冲系统、多级净化处理器及增加空气湿度等装置，增加甲醛与甲基营养菌的接触面积和时间从而净化甲醛的效果。比起其它传统甲醛净化装置，本作品的生物膜净化装置具有高效能、可循环、低成本、无二次污染等优点，预测本作品的设计理念将引领新一代室内空气净化技术潮流。
- 详细介绍：
- 近些年，随着经济发展以及现代化水平的不断提高，室内空气污染日益严重，甲醛作为室内空气中主要的污染物具有较强的毒性和反应性，长期接触可诱发呼吸道癌，甚至白血病。因此，研究、开发出实用并能高度普及的甲醛净化技术有极其重要的意义。 本作品根据植物附生甲基营养菌的自身特点设计了一系列实验，分离纯化出降解甲醛的菌株，然后对菌株的降解能力和其他生物学活性作出检测和鉴定，获得比较理想的甲基营养菌并挂膜于陶粒上。以此为基础设计了一套生物膜净化装置模型，以空气抽风机为动力装置，引导含甲醛污染气体通过挂膜有甲醛强降解能力的优势甲基营养菌陶粒，同时通过设置多级净化处理器、增加空气湿度等装置增加甲醛滞留时间以达到净化甲醛的效果。比起其他传统甲醛净化装置，本作品的生物膜净化装置具有高效能、可循环、低成本、无二次污染等优点，预测本作品设计理念将引领新一代室内空气净化技术潮流。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 本实验意在通过从人为喷施甲醛、甲醇的模拟环境中生长的吊兰植物的叶部、根部及根部土壤分离出叶际微生物、根际微生物，利用甲醇（-/+甲醛）为仅有碳源的无机盐培养基筛选甲基营养菌，制定一系列的实验流程，分离纯化出降解甲醛的菌落，然后对菌落的降解能力和其他生物学活性作出检测和鉴定。通过测序和甲醛降解实验，鉴定甲基营养菌并筛选高效降解甲醛的甲基营养菌株，将其挂膜接种于生物膜上，应用于室内的空气净化。
科学性、先进性
- 本实验选择吊兰作为甲基营养菌提取对象的主要考虑是吊兰盆栽植物整体净化甲醛的效能已得了国内外广泛的证实。实验组的前期研究结果也显示，吊兰根叶部附生微生物对甲醛更敏感，对甲醛的净化能力更强，因而研究吊兰可能更容易获得预期的结果。 国内暂无这一项目（基于甲基营养菌的生物膜净化甲醛技术）的研究，我们比较优先地选择了宏观与微观研究相结合的方法：微观方面，在细胞水平上进行甲醛降解菌的分离、鉴定，并通过观察细菌形态、绘制微生物生长曲线等，筛选出适宜的甲醛降解菌种，最终制成能高效降低甲醛的甲基营养菌；宏观方面，利用模拟室内环境的培养箱测试所得到的甲基营养菌的降甲醛能力，直观地呈现我们所想要得到的“有效降低室内空气中甲醛浓度”的效果。
获奖情况及鉴定结果
- 该作品的研究工作获得广东省大学生创新实验项目资助以及广东药学院科技基金配套资助，共计1.5万元，目前学术论文正在整理发表中，预计能发表国内核心期刊。
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 模型
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 我国目前的室内空气质量状况不容乐观，主要的污染物包括甲醛、苯系物、氨和氡等。在我国有毒化学品名单上甲醛居第二位，且被WHO确定为可疑致畸、致癌物质，当浓度为0.1mg/m3时，人即有异味感和不适感。因此，开展室内空气甲醛污染的防控方法的研究，开发广适性的甲醛净化技术，具有重要的现实意义。 目前，治理甲醛污染的方法主要有化学反应法、物理吸附技术、臭氧负离子技术、纳米光催化技术、低温等离子技术、植物净化和生物降解等。生物法降解甲醛具有降解效果好、投资费用低、占地面积小、工艺流程简单、无二次污染等优点而迅速成为国内外研究的热点。 吊兰等绿色植物本身及植物表面微生物对空气中甲醛的净化作用显著。本实验以植物附生甲基营养菌降解甲醛为切入点研究生物法净化甲醛。了解利用甲醛降解菌的自身特点，制定一系列的实验流程，分离得到具有降低甲醛能力较强的单克隆甲基营养菌株。并对所得到的甲基营养菌提取总DNA、PCR、电泳、测序，并对其进行鉴定获得较理想的菌株挂膜于空气净化装置中陶粒上对环境中的甲醛进行降解。
同类课题研究水平概述
- 2002年，悉尼工业大学的R.A.Wood和R.l.Orwell等人对室内盆栽植物、栽培基质清除污染室内环境的挥发性气体的能力的调查得出结果。采用3种植物种类，选用苯和N-己烷两种很常见的室内污染气体。在所用实验条件下，发现栽培基质中的微生物是清除挥发性气体的快速反应器，植物的角色显然主要在维持根部微生物。这是国际上第一次有科学家系统地论述证明植物培养基中的微生物是污染物净化的“主角”，而植物的角色只是维系根部微生物的生长。 2004年，Ralphl Orwell进行盆栽植物、盆土微生物吸收污染能力实验。将形态大小近似的7种盆栽植物分别放入0.6×0.6×0.6m3的气候箱中，给予最佳生长条件，分别在光、黑暗条件下进行苯的熏蒸实验。开始箱中苯的浓度为80mg/m3，24小时后在光下7种植物降低苯含量范围为1.26±0.7mg/m3～24.7±1.1mg/m3；黑暗条件下范围为13.9±1.0mg/m3～28.0±0.5mg/m3；盆土及盆土微生物采集一定质量后放入广口瓶中进行熏蒸实验，24小时后苯的减少范围为1.5±1.5mg/m3～14.0±1.1 mg/m3。由此证明，室内盆栽植物具有减少空气污染的能力，且盆土–土壤微生物在降低空气污染物含量方面起着重要的作用，并认为盆栽植物–土壤–土壤微生物共同构建了空气净化体系。 生物法净化甲醛的研究 1987 年,原苏联伏尔加河顿河木材综合厂曾使用其国家气体净化设计院设计的设备,用生物过滤法净化在刨花板生产时从热压机中排放出的甲醛气体。该设备的生物过滤器采用小麦或黑麦秸秆作为吸附剂。其原理是利用存在于秸杆中的微生物除掉废气中的甲醛。实验结果表明: 从压力机出来的气体废物中甲醛的平均浓度为22.82mg/m3 ,经过生物过滤器后, 甲醛的浓度降为3.96mg/m3, 平均净化效率为68%。这表明利用微生物净化甲醛的方法是非常可行的且具有很大的成本可控空间。 2004年，费丽等人实验采用生物膜填料塔净化甲醛废气。初步实验研究结果表明,当入口甲醛浓度在5～25mg/m3、气体流量在0.10～0.60m3/h、循环液体喷淋量在10～40L/h范围内, 甲醛废气的净化效率可达到75%左右。这说明采用国内现有微生物菌种挂膜接种的生物膜填料塔净化有机废气是可行的, 这为以后进一步的研究工作奠定了基础。
