[发明专利]一种非热电弧等离子体制备含氮液体肥料的方法

说明书

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。