CN104291282A - 一种非热电弧等离子体制备含氮液体肥料的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种非热电弧等离子体制备含氮液体肥料的方法，具体步骤是将水引入非热电弧等离子体装置；开启高压电源，在刀形不锈钢电极和水液面之间产生击穿电弧，来自空气源的空气流通过喷嘴驱动电弧沿着刀形电极滑动，形成空气非热电弧等离子体，等离子体诱发空气和水发生等离子体化学反应，在水中生成硝酸根和亚硝酸根，获得含硝酸根和亚硝酸根的液体肥料。本发明可以通过等离子体一步获得液态氮肥，同时氮源成本低，装置与操作简单、小型、便携，可随用随制，避免了运输、储存和保管的麻烦。
Description
技术领域
本发明涉及含氮液体肥料的制备方法，特别是涉及一种非热电弧等离子体制备含氮液体肥料的方法。
背景技术
常用的工业固氮方法主要是在一定的温度和压力下，利用催化剂将氮气和氢气以三比一的比例合成氨，获得的氨再应用于化肥工业和塑料工业等制造过程中，该方法工艺复杂、能耗大。因此，成本低、高效率地固氮，除改进现有的技术外，尚须开发新技术。
发明内容
为解决上述问题，本发明提出一种非热电弧等离子体制备含氮液体肥料的方法。该方法特点是通过空气等离子体处理水，可将空气中的氮直接在水中固定为硝酸根和亚硝酸根，获得的含硝酸根和亚硝酸根的水溶液可以直接作为液体肥料使用。
本发明为达到以上目的，是通过以下的技术方案来实现的：
提供一种非热电弧等离子体制备含氮液体肥料的方法：1)将水引入非热电弧等离子体装置；2)开启高压电源，在刀形不锈钢电极和水液面之间产生击穿电弧，打开空气源，空气流通过喷嘴驱动电弧沿着刀形电极滑动，形成空气非热电弧等离子体，等离子体诱发等离子体化学反应，在水中生成硝酸根和亚硝酸根；放电处理3～20min，即可获得含硝酸根和亚硝酸根的液体肥料。
所述的非热电弧等离子体装置，包括高压电源(1)、刀形不锈钢电极(2)、喷嘴(5)、空气源(6)和塑料反应器(7)；1个或多个并联的刀形不锈钢电极(2)作为一个电极，与高压电源(1)的一端连接，待处理水(4)作为另一个电极，与高压电源(1)的另一端连接；空气从空气源(6)经过管路注入喷嘴直至反应器中；不锈钢电极水平置于待处理水上方，电极离水表面最小距离3～8mm；高压电源供电电压范围10000～20000V。
本发明的原理：空气非热电弧等离子体产生大量高能电子，它们激发氮分子和氧分子形成多活性粒子，活性粒子结合形成氮氧化物，氮氧化物溶水形成硝酸和亚硝酸，进而形成含有硝酸根和亚硝酸根的水溶液：
N2+e→2N+e
O2+e→2O·+e
N+O·→NO
NO+O·→NO2
2NO2(g)→2N2O4+H2O(l)→HNO3(l)+HNO2(l)
NO2(g)+NO(g)→2N2O3(g)+H2O→2HNO2(l)
3HNO2(l)→HNO3+2NO(g)+H2O(l)
本发明可以通过等离子体一步获得液态氮肥，同时氮源成本低，装置与操作简单、小型、便携，可随用随制，避免了运输、储存和保管的麻烦。
附图说明
附图为本发明方法的装置示意图。
图中：1高压电源，2刀形不锈钢电极，3非热电弧等离子体，4待处理水，5喷嘴，6空气源，7塑料反应器。
具体实施方式
实施例
如附图所示，将2000mL纯净水引入非热电弧等离子体装置，采用3000mL塑料反应器(7)，2个并联的刀形不锈钢电极(2)作为一个电极，长80mm，宽30mm，厚3mm，不锈钢电极水平置于待处理水(4)上方，电极离水表面最小距离5mm。开启高压电源(1)，调节电压到10000V，在刀形不锈钢电极和水液面之间产生击穿电弧，打开空气源(5)，空气流通过喷嘴(5)驱动电弧沿着刀形电极滑动，形成非热电弧等离子体(3)，等离子体诱发等离子体化学反应，在水中生成硝酸根和亚硝酸根；放电处理10min，即可获得含硝酸根和亚硝酸根的液体肥料。液体肥料中硝酸根浓度为349.2mg/L，亚硝酸根浓度为75.8mg/L。
Claims (2)
1.一种非热电弧等离子体制备含氮液体肥料的方法，其特征在于该方法的步骤如下：将水引入非热电弧等离子体装置；开启高压电源，在刀形不锈钢电极和水液面之间产生击穿电弧，打开空气源，空气流通过喷嘴驱动电弧沿着刀形电极滑动，形成空气非热电弧等离子体，等离子体诱发等离子体化学反应，在水中生成硝酸根和亚硝酸根；放电处理3～20min，即可获得含硝酸根和亚硝酸根的液体肥料。
2.根据权利要求1所述的一种非热电弧等离子体制备含氮液体肥料的方法，其特征在于所述的非热电弧等离子体装置，包括高压电源、刀形不锈钢电极、喷嘴、空气源和塑料反应器；1个或多个并联的刀形不锈钢电极作为一个电极，与高压电源的一端连接，待处理水作为另一个电极，与高压电源的另一端连接；空气从空气源经过管路注入喷嘴直至反应器中；不锈钢电极水平置于待处理水上方，电极离水表面最小距离3～8mm；高压电源供电电压范围10000～20000V。
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