人工固氮和天然固氮 

1、人工固氮

工業上通常用H2和N2 在催化劑、高溫、高壓下合成氨

最近,兩位希臘化學家,位於Thessaloniki的阿里斯多德大學的George Marnellos和MichaelStoukides發明了一種合成氨的新方法(Science,2Oct.1998,P98)。在常壓下,令氫與用氦稀釋的氮分別通入一加熱到570℃的以鍶-鈰-釔-鈣鈦礦多孔陶瓷(SCY)為固體電解質的電解池中,用覆蓋在固體電解質內外表面的多孔鈀多晶薄膜的催化,轉化為氨,轉化率達到78%;對比:幾近一個世紀的哈伯法合成氨工藝通常轉化率為10至15%!他們用在線氣相色譜檢測進出電解池的氣體,用HCl吸收氨引起的pH變化估算氨的產率,證實提高氮的分壓對提高轉化率無效;升高電流和溫度雖提高質子在SCY中的傳遞速度卻因SCY導電率受溫度限制,升溫反而加速氨的分解。

2、天然固氮

閃電能使空氣裡的氮氣轉化為一氧化氮,一次閃電能生成80~1500kg的一氧化氮。這也是一種自然固氮。自然固氮遠遠滿足不了農業生產的需求。

豆科植物中寄生有根瘤菌,它含有氮酶,能使空氣裡的氮氣轉化為氨,再進一步轉化為氮的化合物。固氮酶的作用可以簡述如下:

除豆科植物的根瘤菌外,還有牧草和其他禾科作物根部的固氮螺旋桿菌、一些原核低等植物——固氮藍藻、自生固氮菌體內都含有固氮酶,這些酶有固氮作用。這一類屬自然固氮的生物固氮。

人工固氮長期以來,人們期望著農田中糧食作物能像豆科植物一樣有固氮能力,以減少對 化肥的依賴。70年代首先實現了細菌之間的固氮 ... 目前主要在合成氨中實現人工固氮。 所有的含氮化學肥料也主要是由氨加工製成的。

人稱這種合成氨方法為"哈伯-博施法",這是具有世界意義的人工固氮技術的重大成就。 是化工生產實現高溫、高壓、催化反應的第一個里程碑。合成氨的原料來自空氣、煤和水, 因此是最經濟的人工固氮法,從而結束了人類完全依靠天然氮肥的歷史,給世界農業發展

 

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