【技术实现步骤摘要】
本专利技术公开涉及氨气制备，尤其涉及一种基于超声催化、超声协同光催化、超声协同电催化制备氮肥的反应系统及方法。
技术介绍
1、氨气是生产硝酸、化肥、助染剂及胺化剂等的重要原料。人们对氨气的需求持续增加。haber-bosch合成氨法为大规模生产量粮食提供了化肥保证。haber-bosch法合成氨在高温高压条件下进行，且所用氢源主要通过产生大量二氧化碳的甲烷重整或水煤气变换法获得。目前合成氨工业排放的二氧化碳占全球二氧化碳排放量的3％以上，并且消耗了超过2％的天然气年产量，超过1％的世界能源产量。用n2做氮源，电化学合成氨，面临n≡n键能高，在温和条件难以活化，生成氨的速率较低，难以实际应用的问题。
技术实现思路
1、鉴于此，本专利技术公开提供了一种基于超声催化、超声协同光催化、超声协同电催化制备氮肥的反应系统及方法，以实现在较温和的条件下制备硝酸盐或氨等氮肥。
2、本专利技术提供的技术方案，具体为，第一方面，本专利技术提供了一种基于超声催化协同光、电催化制备氮肥的反应系统，所述系统包括超声催化协同光催化系统、超声催化协同电催化系统。
3、进一步地，超声催化协同光催化系统包括石英玻璃窗、反应池、紫外灯、超声发射器、反应盖、进水口、排水口、塑料导气管；
4、所述石英玻璃窗、超声发射器分别设置在反应池的两侧，所述石英玻璃窗与紫外灯连接，所述超声发射器一面与水接触，另一面暴露空气中；
5、所述反应池采用双层玻璃；
6、所述反应盖与
7、所述反应盖上设有多个孔结构，孔一置有玻璃曝气棒，孔二和孔三通过塑料导管相连，孔四中置有塑料导气管；
8、所述进水口和排水口设置在反应池的侧面；所述进水口和排水口与恒温水浴装置连通。
9、第二方面，本专利技术还提供了超声催化协同电催化系统，包括反应池，超声振子、超声发射器、反应盖、电解池；
10、所述超声振子黏附在反应池内部底端，所述超声振子的正负两极分别与超声发射器连接；
11、所述反应池采用双层不锈钢；
12、所述反应盖上设有多个孔，孔一置有玻璃曝气棒，孔二和孔三以铝箔气袋和塑料导管相连；
13、反应池的侧面设有进水口和排水口，所述进水口和排水口与恒温水浴装置连接；
14、所述电解池是通过阴离子交换膜隔开的双室池；阳极室含有1m lioh溶液、对电极的泡沫镍；阴极室含有nano2溶液，工作电极为泡沫铜电极，参比电极为hg/hgo(1m koh)电极。
15、进一步地，所述玻璃曝气棒为l形，所述玻璃曝气棒4的滤板孔径为30～50微米；
16、进一步地，所述玻璃曝气棒的砂芯规格为g2的直形曝气棒，所述玻璃曝气棒用于向反应池内通入反应气体，所述反应气体包括空气、未反应完全的气体。
17、进一步地，所述恒温水浴装置用于调节进水口及排水口的进水、出水温度，控制反应池的温度。
18、进一步地，超声发射器的工作频率为20khz～10mhz，电源功率12w～1kw。
19、进一步地，所述紫外光灯所发出的紫外光和可见光的波长范围约为300nm～500nm。
20、最后，应用超声催化协同光催化系统制备氮肥的方法，以空气作为氮源，超净水为基底，得到产物亚硝酸离子和硝酸根离子；通过改变光催化剂tio2的质量，调控生成物的分布。
21、应用超声催化协同电催化系统制备氮肥的方法，包括：以0.1m lioh作为基底，恒温水浴5℃，超声反应生成产物硝酸和亚硝酸，将所述产物采用泡沫铜电极为催化剂进行电催化还原，可将其转化为氨。
22、本专利技术提供了一种基于超声催化协同光、电催化制备氨气的反应系统及方法，该系统将空气作为氮源，利用超声催化系统作为基础、结合光催化系统和电催化系统，搭建成一个新的体系，从而对产物进行调控，在较温和的条件下制得硝酸盐或氨等氮肥。
23、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本专利技术的公开。
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1.一种基于超声催化、超声协同光催化、超声协同电催化制备氮肥的反应系统。
2.根据权利要求1所述的一种基于超声催化、超声协同光催化、超声协同电催化制备氮肥的反应系统，其特征在于，所述基于超声催化制备氮肥的反应系统包括反应池、密封盖、超声振子、超声发生器，气罐；
3.根据权利要求1所述一种基于超声催化、超声协同光催化、超声协同电催化制备氮肥的反应系统，其特征在于，所述基于超声催化协同光催化制备氮肥的反应系统包括石英玻璃窗(3)、反应池(5)、紫外灯、超声发射器(7)、反应盖(2)、进水口(6)、排水口(9)、塑料导气管(10)；
4.根据权利要求1所述的一种基于超声催化、超声协同光催化、超声协同电催化制备氮肥的反应系统，其特征在于，所述超声催化协同电催化制备氮肥的反应系统包括反应池，超声振子、超声发射器、反应盖、电解池；
5.根据权利要求1所述的一种基于超声催化、超声协同光催化、超声协同电催化制备氮肥的反应系统，其特征在于，所述超声发生器(7)的工作频率为20kHz～10MHz，电源功率12W～1kW。
6.根据权利要求3
7.应用权利要求2所述系统制备氮肥的方法，其特征在于，反应池温度控制在5℃，在反应池内加入水作为基底；恒温水浴5℃，生成物为硝酸和亚硝酸。
8.应用权利要求3所述系统制备氮肥的方法，其特征在于，以空气作为氮源，超净水为基底，得到产物亚硝酸离子和硝酸根离子；通过改变光催化剂TiO2的质量，调控生成物的分布。
9.应用权利要求4所述系统制备氮肥的方法，其特征在于，包括：以0.1M LiOH作为基底，恒温水浴5℃，超声反应生成产物硝酸和亚硝酸，将所述产物采用泡沫铜电极为催化剂进行电催化还原，可将其转化为氨。
...【技术特征摘要】
1.一种基于超声催化、超声协同光催化、超声协同电催化制备氮肥的反应系统。
2.根据权利要求1所述的一种基于超声催化、超声协同光催化、超声协同电催化制备氮肥的反应系统，其特征在于，所述基于超声催化制备氮肥的反应系统包括反应池、密封盖、超声振子、超声发生器，气罐；
3.根据权利要求1所述一种基于超声催化、超声协同光催化、超声协同电催化制备氮肥的反应系统，其特征在于，所述基于超声催化协同光催化制备氮肥的反应系统包括石英玻璃窗(3)、反应池(5)、紫外灯、超声发射器(7)、反应盖(2)、进水口(6)、排水口(9)、塑料导气管(10)；
4.根据权利要求1所述的一种基于超声催化、超声协同光催化、超声协同电催化制备氮肥的反应系统，其特征在于，所述超声催化协同电催化制备氮肥的反应系统包括反应池，超声振子、超声发射器、反应盖、电解池；
5.根据权利要求1所述的一种基于超声催化、超声协同光催化、超声...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈世明，程立雪，洪瀚澜，杨华哲，
申请(专利权)人：中国医科大学，
类型：发明
国别省市：
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