一種非熱電弧等離子體制備含氮液體肥料的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種非熱電弧等離子體制備含氮液體肥料的方法，具體步驟是將水引入非熱電弧等離子體裝置；開啟高壓電源，在刀形不銹鋼電極和水液面之間產生擊穿電弧，來自空氣源的空氣流通過噴嘴驅動電弧沿著刀形電極滑動，形成空氣非熱電弧等離子體，等離子體誘發(fā)空氣和水發(fā)生等離子體化學反應，在水中生成硝酸根和亞硝酸根，獲得含硝酸根和亞硝酸根的液體肥料。本發(fā)明可以通過等離子體一步獲得液態(tài)氮肥，同時氮源成本低，裝置與操作簡單、小型、便攜，可隨用隨制，避免了運輸、儲存和保管的麻煩。
【專利說明】一種非熱電弧等離子體制備含氮液體肥料的方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及含氮液體肥料的制備方法，特別是涉及一種非熱電弧等離子體制備含 氮液體肥料的方法。

【背景技術】
[0002] 常用的工業(yè)固氮方法主要是在一定的溫度和壓力下，利用催化劑將氮氣和氫氣以 三比一的比例合成氨，獲得的氨再應用于化肥工業(yè)和塑料工業(yè)等制造過程中，該方法工藝 復雜、能耗大。因此，成本低、高效率地固氮,除改進現有的技術外，尚須開發(fā)新技術。


【發(fā)明內容】

[0003] 為解決上述問題，本發(fā)明提出一種非熱電弧等離子體制備含氮液體肥料的方法。 該方法特點是通過空氣等離子體處理水，可將空氣中的氮直接在水中固定為硝酸根和亞硝 酸根，獲得的含硝酸根和亞硝酸根的水溶液可以直接作為液體肥料使用。
[0004] 本發(fā)明為達到以上目的，是通過以下的技術方案來實現的：
[0005] 提供一種非熱電弧等離子體制備含氮液體肥料的方法：1)將水引入非熱電弧等 離子體裝置；2)開啟高壓電源，在刀形不銹鋼電極和水液面之間產生擊穿電弧，打開空氣 源，空氣流通過噴嘴驅動電弧沿著刀形電極滑動，形成空氣非熱電弧等離子體，等離子體誘 發(fā)等離子體化學反應，在水中生成硝酸根和亞硝酸根；放電處理3?20min，即可獲得含硝 酸根和亞硝酸根的液體肥料。
[0006] 所述的非熱電弧等離子體裝置，包括高壓電源（1)、刀形不銹鋼電極（2)、噴嘴 (5)、空氣源（6)和塑料反應器（7) ;1個或多個并聯的刀形不銹鋼電極（2)作為一個電極， 與高壓電源（1)的一端連接，待處理水（4)作為另一個電極，與高壓電源（1)的另一端連 接；空氣從空氣源（6)經過管路注入噴嘴直至反應器中；不銹鋼電極水平置于待處理水上 方，電極離水表面最小距離3?8mm;高壓電源供電電壓范圍10000?20000V。
[0007] 本發(fā)明的原理：空氣非熱電弧等離子體產生大量高能電子，它們激發(fā)氮分子和氧 分子形成多活性粒子，活性粒子結合形成氮氧化物，氮氧化物溶水形成硝酸和亞硝酸，進而 形成含有硝酸根和亞硝酸根的水溶液：
[0008] N2+e - 2N+e
[0009] 02+e - 20 +e
[0010] N+0' -NO
[0011] N0+0' -N02
[0012] 3N02 + H20 ^ 2H+ + 2N〇- + NO
[0013] 2N02 (g) - 2N204+H20 (1) - HN03 (1) +HN02 (1)
[0014] N02 (g) +N0 (g) - 2N203 (g) +H20 - 2HN02 (1)
[0015] 3HN02 (1) - HN03+2N0 (g) +H20 (1)
[0016] 本發(fā)明可以通過等離子體一步獲得液態(tài)氮肥，同時氮源成本低，裝置與操作簡單、 小型、便攜，可隨用隨制，避免了運輸、儲存和保管的麻煩。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017] 附圖為本發(fā)明方法的裝置示意圖。
[0018] 圖中：1高壓電源，2刀形不銹鋼電極，3非熱電弧等離子體，4待處理水，5噴嘴，6 空氣源，7塑料反應器。

【具體實施方式】
[0019] 實施例
[0020] 如附圖所示，將2000mL純凈水引入非熱電弧等離子體裝置，采用3000mL塑料反應 器（7)，2個并聯的刀形不銹鋼電極⑵作為一個電極，長80臟，寬30mm，厚3臟，不銹鋼電 極水平置于待處理水（4)上方，電極離水表面最小距離5mm。開啟高壓電源（1)，調節(jié)電壓 到10000V，在刀形不銹鋼電極和水液面之間產生擊穿電弧，打開空氣源（5)，空氣流通過噴 嘴（5)驅動電弧沿著刀形電極滑動，形成非熱電弧等離子體（3)，等離子體誘發(fā)等離子體化 學反應，在水中生成硝酸根和亞硝酸根；放電處理lOmin，即可獲得含硝酸根和亞硝酸根的 液體肥料。液體肥料中硝酸根濃度為349. 2mg/L，亞硝酸根濃度為75. 8mg/L。
【權利要求】
1. 一種非熱電弧等離子體制備含氮液體肥料的方法，其特征在于該方法的步驟如下： 將水引入非熱電弧等離子體裝置；開啟高壓電源，在刀形不銹鋼電極和水液面之間產生擊 穿電弧，打開空氣源，空氣流通過噴嘴驅動電弧沿著刀形電極滑動，形成空氣非熱電弧等 離子體，等離子體誘發(fā)等離子體化學反應，在水中生成硝酸根和亞硝酸根；放電處理3? 20min，即可獲得含硝酸根和亞硝酸根的液體肥料。
2. 根據權利要求1所述的一種非熱電弧等離子體制備含氮液體肥料的方法，其特征在 于所述的非熱電弧等離子體裝置，包括高壓電源、刀形不銹鋼電極、噴嘴、空氣源和塑料反 應器；1個或多個并聯的刀形不銹鋼電極作為一個電極，與高壓電源的一端連接，待處理水 作為另一個電極，與高壓電源的另一端連接；空氣從空氣源經過管路注入噴嘴直至反應器 中；不銹鋼電極水平置于待處理水上方，電極離水表面最小距離3?8mm ;高壓電源供電電 壓范圍10000?20000V。
【文檔編號】C01B21/48GK104291282SQ201410477883
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年9月11日 優(yōu)先權日:2014年9月11日
【發(fā)明者】杜長明 申請人:中山大學