液态锂铅回路冷阱过滤芯捕集效率数值分析
质谱-4
(3) 结构信息提取-特征碎片 化合物类型与碳骨架
特征碎片
裂解机理
§4.1 单分子裂解
（ＥＩ电离过程） （为什么 ？）
质谱反应都是单分子的
离子源中足够低的样品压力使得双分子以及其他的碰 撞反应可以忽略 电离过程足够”冷”的将形成分子离子M+.,分子离 子 也可通过各种能量相关的途径发生单分子反应,并导致 各类碎片离子的形成与中性碎片的丢失,这些反应往往 是连续的与竞争性的.
§1.2 分子离子的判断
样品化合物足够稳定，软电离方法等
分子离子对应的谱峰称为分子离子峰与分离量相对应 判断原则 (1) 须是高质量端的离子峰 (2) 须符合氮规则
有机化合物由C,H,N,O,F,X,S等组成,凡不含N原子或偶
数个N原子的分子,其分子量必为偶数(以最丰同位素原子的 质量计算);凡含奇数N原子的分子,其分子量必为奇数.
§1.3 离子阱分析器-Ion trap
Wolfgang Paul 1989 Nobel Prize for Physics University of Bonn Bonn, Federal Republic of Germany b. 1913 d. 1993
"for the development of the ion trap technique"
2 zeV m
(1) zeV=1/2m2
2 zeV m
上式中, ze是离子的电荷,m是其质量.经过长度为L的漂移管到
达检测器,离子飞行所需的时间:
l t l m 2 zeV
(2)
由上式可以看出, 质量越大的离子飞行速度越小,到达检测器 所需的时间越长.两个质量分别为m1 与m2的离子飞行的时间之 差为:
锂电池的相关参数以及计算方法
（1）（1）电极材料的理论容量电极材料理论容量，即假定材料中锂离子全部参与电化学反应所能够提供的容量，其值通过下式计算：其中，法拉第常数(F)代表每摩尔电子所携带的电荷，单位C/mol，它是阿伏伽德罗数NA=6.02214 ×1023mol-1与元电荷e=1.602176 ×10-19 C的积，其值为96485.3383±0.0083 C/mol故而，主流的材料理论容量计算公式如下:LiFePO4摩尔质量157.756 g/mol，其理论容量为：同理可得：三元材料NCM(1:1:1)(LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 ) 摩尔质量为96.461g/mol，其理论容量为278 mAh/g,LiCoO2摩尔质量97.8698 g/mol，如果锂离子全部脱出，其理论克容量274 mAh/g.石墨负极中，锂嵌入量最大时，形成锂碳层间化合物，化学式LiC6，即6个碳原子结合一个Li。
6个C摩尔质量为72.066 g/mol，石墨的最大理论容量为：对于硅负极，由5Si+22Li++22e- ↔ Li22Si5 可知，5个硅的摩尔质量为140.430 g/mol，5个硅原子结合22个Li，则硅负极的理论容量为：这些计算值是理论的克容量，为保证材料结构可逆，实际锂离子脱嵌系数小于1，实际的材料的克容量为：材料实际克容量=锂离子脱嵌系数×理论容量（2）电池设计容量电池设计容量=涂层面密度×活物质比例×活物质克容量×极片涂层面积其中，面密度是一个关键的设计参数，主要在涂布和辊压工序控制。
压实密度不变时，涂层面密度增加意味着极片厚度增加，电子传输距离增大，电子电阻增加，但是增加程度有限。
厚极片中，锂离子在电解液中的迁移阻抗增加是影响倍率特性的主要原因，考虑到孔隙率和孔隙的曲折连同，离子在孔隙内的迁移距离比极片厚度多出很多倍。
（3）N/P比负极活性物质克容量×负极面密度×负极活性物含量比÷（正极活性物质克容量×正极面密度×正极活性物含量比）石墨负极类电池N/P要大于1.0，一般1.04~1.20，这主要是出于安全设计，主要为了防止负极析锂，设计时要考虑工序能力，如涂布偏差。
ICP—AES法测定铅锌矿中铜、铅、锌、钴、铬、镍
ICP—AES法测定铅锌矿中铜、铅、锌、钴、铬、镍【摘要】用电感耦合等离子体发射光谱法测定矿石中铜、铅、锌、钴、铬及镍6种元素。
样品用四酸混合溶解，在选定的测量条件下以ICP -AES测定溶液中的铜、铅、锌、钴、铬及镍的含量。
对国家一级标准物质进行测定，方法精密度（RSD，n=11）为Cu 2.18%-3.22%，Pb 1.48%-2.91%，Zn 1.20%-2.35%，Co 1.58%-3.10%，Ni 1.12-2.23%，Cr1.87%-2.69%。
本方法具有线性范围宽、干扰少、快速、简便、检出限低等优点。
【关键词】岩石矿物；电感耦合等离子体原子发射光谱法；金属；精密度；准确度测定铅锌矿石中铜、铅、锌、钴、铬及镍6项元素，常用的分析技术有火焰原子吸收分光光度法、容量法、X荧光光谱法等[1-3]。
原子吸收法测定此6项元素时，可于同一溶液中测定，简便、准确。
但需单项测定，耗时长、基体干扰严重、线性范围窄，尤其对于高含量的样品，因为标准曲线范围窄、溶液稀释等分析操作带来的误差，导致分析结果不够准确。
一般情况下，高含量的样品采用容量法测定结果准确，但容量法分析手续冗长，干扰元素多，分离手续复杂，在实际应用中有很多的不便。
而电感耦合等离子体原子发射光谱法（简称ICP-AES）分析中，化学干扰少，主要考虑谱线、酸度、基体和试剂的干扰。
而以上干扰在谱线选择和分析过程中通过使用软件将试剂空白和基体信号扣除等手段基本可以被消除。
本文采用ICP-AES技术，通过对国家一级标准物质多金属矿石GBW07163、富铅锌矿石GBW07165、钴镍矿GBW07283样品进行准确度、精密度、结果比对试验，证明该方法具有选择性好、灵敏度高、检出限低、精密度好、线形范围宽、干扰元素少并且可同时测定多种元素的优点。
有效的改善了原子吸收耗时长、容量法流程复杂、干扰多的缺点，在实际应用中表现出了较好的实用价值。
1.实验部分1.1仪器仪器型号：IRIS Intrepid II XSP（美国热电）。
【国家自然科学基金】_锂铅包层_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140802
2012年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
科研热词 过滤芯 磁流体 界面设计 液态金属 数值分析 捕集效率 实验包层模块 双冷嬗变包层 冷阱 iter
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科研热词 推荐指数 高温包层 2 锂铅包层 2 聚变堆 2 制氢 2 聚变能 1 结构力学 1 等离子体 1 第一壁 1 温度场和速度场 1 液态包层 1 涂层 1 氚滞留 1 概念设计 1 实验回路 1 实验包层模块 1 大气等离子体喷涂(aps) 1 多功能涂层 1 复合涂层 1 clam钢 1
2009年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
科研热词 锂铅实验回路 锂铅包层 聚变堆 液态锂铅包层 实验回路 实验包层模块 安全分析 假设始发事件-潜在影响表分析 mhd效应 iter
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20Байду номын сангаас4年 科研热词 热应力 核聚变 多物理场耦合 mhd效应 fci 推荐指数 1 1 1 1 1
科研热词 推荐指数 磁流体动力学 2 液态锂铅包层 2 磁约束受控热核聚变 1 磁流体力学 1 确定论方法 1 热应力 1 温度场 1 液态锂壁 1 液态金属,流动换热,磁流体动力学1 液态金属 1 流固耦合 1 流动换热 1 核聚变 1 实验包层模块 1 同芯母管 1 中子学分析 1 iter 1 fci 1
ICP-AES法测定有机硅触体中铅的含量
电感耦合 等离子 体发射 光谱 （Ｃ ＩＰ—Ａ Ｓ Ｅ） 仪 ：Ｃ Ｐ３ ０型 ，美 国赛 默 飞 世 尔 科 技 有 限 公 ｉＡ ６ ０
收稿 日期 ：２ １ ０ １一ｌ —０ 。 １ ３ 作者简介 ：王勇武 （９ ５ ） １７ 一 ，男 ，主要从事有机硅单体及 下 游产 品的管理 、 生产与开发的研究工作。
由表 ３可 见 ，回收 率在 ９ ％ ～１５ 的允 差 ５ ０％
射 光谱法测定元 素含量 ［ ］ Ｓ ．北京 ：中国标准 出版
社 ，２０ ． ０８
范 围之 类 ，满足 实验 要求 。
［ ］ 于媛 君 ，杨丽 荣 ，顾继 红 ，等． ＩＰ—Ａ Ｓ测 定锌 ２ Ｃ Ｅ
３ 结 论
采 用 ＩＰ—Ａ Ｓ法 测 定 了 触 体 中 Ｐ Ｃ Ｅ ｂ元 素 的 含 量 ，研究 了触 体 中存 在 的 主要 金 属 元 素 ｃ ｕ对 Ｐ ｂ测 定 的光 谱 干扰仪 器 厂推荐 的工作参 数 ，选
２ ３ 方 法精 密度试 验 ．
按试 验 设 定 方 法 ，在 试 样 Ｃ ｕ质 量 分 数 为
３２ ． ％时，将标准溶液配制成基体为 ｃ ｕ质量分数 ３２ 、Ｐ ．％ ｂ质量 分数为 １ ０ 的标准溶 液 ，进行 ０Ｘ１
。
４ ％
＝ 二 ＝ ＝ ＝ ＝＝ ＝＝ ＝ ＝ ＝
Ｐ ｂ的精密度试验 （ ０ ，测试结果见表 ２ 凡＝１ ） 。
２ ４ 加标 回收 试验 ． 按 试 验设 定 方 法 ，在试 料 中加 入 已知 Ｐｌ ｝含 量 的 Ｐ 标 准液 进行 加标 回收试验 ，结 果 见表 ３ ｈ 。
表３ Ｐ ｂ的 加 标 回收 试 验
择 灵敏 度较 高 的 ２０ ３３ｎ 为 分析 谱 线 ，采用 ２ ．５ ｍ 与试样 ｃ ｕ含量 基体 匹配 的测 试 方 法 ，测试 的精 密度为 ２６ ％ ，小 于 ３ ；加 标 回收实 验 的 回收 ．８ ％
锂低硅铝比_Li_LSX_沸石交换母液中锂离子的回收_反萃取及萃取剂循环利用工艺
第36卷第11期2010年11月北京工业大学学报J OURNA L O F BE IJI NG UN I V ERS I TY OF TEC HNOLOGYV o.l 36N o .11N ov .2010锂低硅铝比(Li LS X)沸石交换母液中锂离子的回收( )反萃取及萃取剂循环利用工艺研究孙继红,王丽娟,黄 承(北京工业大学环境与能源工程学院,北京 100124)摘 要:L i LSX 分子筛交换后母液中的L i +(0 04mo l/L)经磷酸三丁酯(TBP )萃取进入有机相.采用盐酸为反萃剂,对萃取之后有机相中的L i +进行反萃,并考察了反萃相比、盐酸浓度、温度等因素对反萃过程的影响规律,得到了适宜的反萃条件:相比1 1、盐酸浓度5m ol/L 以上、温度为室温.同时对萃取剂的循环利用和该方法的工业应用前景进行了初步探讨.关键词:锂离子;磷酸三丁酯;反萃取;L i L S X 分子筛中图分类号:O 647文献标志码:A 文章编号:0254-0037(2010)11-1537-04收稿日期:2009 12 01.基金项目:国家 八六三 计划资助项目(2009AA 05Z437).作者简介:孙继红(1966 ),男,山西阳泉人,教授. L i LSX 沸石具有很大的氮吸附容量和很好的氮氧分离效果,在空分制氧工业和变压吸附领域中具有非常好的应用前景[1 2].在制备L i LSX 沸石的锂交换过程中,Li +的利用率很低,浪费现象非常严重[3 4],随着锂价格的上升,这种方法的成本也随之升高.因此,研究如何从离子交换母液中回收L i +,成为一个迄待解决的问题.溶剂萃取法[5]利用有机溶剂对L i +的特殊萃取性能达到提锂的目的.Li +的核外电子排布为2s 02p 0,当它形成配合物时发生SP 3空轨道杂化,形成稳定的四面体配位结构[6].Li +在水中以Li + 4H 2O 的形式存在,用萃取法把L i +从水相萃取到有机相中,势必含有一个取代L i +周围水分子的过程,致使萃取剂的选择受到了限制,例如比氧软的含硫配位基就不能有效的萃取L i +.L i +属于硬酸,它只能与硬碱形成稳定的络合物,因此,萃取剂分子中一般都含有O 或N [6].磷酸三丁酯(TBP)分子中含有强供电子的磷酰氧基(PO ),有较高的偶极矩,具有良好的溶剂化能力和萃取性能[7].孙继红等[8]采用TBP 和200#溶剂油的混合溶液作为萃取剂,在协萃剂FeC l 3的作用下,对L i LSX 分子筛交换后母液中的L i +(0 04m ol/L)进行了回收考察.本文采用盐酸为反萃剂,进一步研究了萃取之后有机相中的Li +反萃问题,并详细考察了反萃相比、盐酸浓度、温度等因素对反萃过程的影响规律.1 实验部分1 1 实验药品TBP(分析纯),200#溶剂油(工业品),M gC l 2 6H 2O (分析纯),Fe C l 3 6H 2O (分析纯),N a C l(分析纯),L i C l H 2O (分析纯),盐酸(分析纯).1 2 分析仪器电感耦合等离子发射光谱仪(I CP):由美国PE 公司生产的Opti m a 2000DV,波长范围160~900nm,北 京 工 业 大 学 学 报2010年分辨率小于等于0 003nm ,精密度小于等于0 5%.1 3 实验方法反萃:根据文献[8]所得的最佳萃取条件,用TBP 对Li +进行萃取,得到一批含L i +的有机相.然后用盐酸对含L i +的有机相进行反萃,移取一定量的酸相和有机相于分液漏斗中,室温下振荡,随后静置分相一段时间,量取萃余酸相体积,用I CP 原子发射光谱测定原始水相、萃余水相和萃余酸相中L i +的浓度.萃取剂的循环利用:在最佳萃取和反萃条件下,用反萃后的有机相做萃取剂,重复进行萃取和反萃.1 4 反萃率的计算公式E =C 2V 2C 0V 0-C 1V 1100%(1)式中,E 为反萃率;C 0为原始水相中L i +的浓度;V 0为原始水相体积;C 1为萃余水相中L i +的浓度;V 1为萃余水相体积;C 2为萃余酸相中L i +的浓度;V 2为萃余酸相体积.2 结果与讨论2 1 相比对反萃率的影响相比指油相与酸相的体积比.反萃过程如图1所示.[7]主要包括Li F e C l 4 2TBP 的解离和HFe C l 42TBP 图1 反萃过程图解F i g .1 Sche m atic representati on of anti ex tracti on process 的络合两部分.在相界面处,由于H +的作用,L i F eC l 42TBP 发生解离,解离出的L i +和FeC l -4进入水相,然后H +与FeC l -4络合,形成HFe C l 4 2TBP 而进入有机相.总反应方程式为L i F eC l 4 2TBP+H + HFe C l 4 2TBP+Li +图2 相比,盐酸浓度及温度对反萃率的影响F i g .2 E ffec t of phase ra tio ,C (HC l)and temperature on anti extraction rate图2(a)给出了相比对反萃率的影响曲线,当油酸相比为1时反萃率最高,达到86%,再增加相比,反萃率有略微的下降,在80%左右.另外当相比减少至0 5时,虽然所用酸相较多,但反萃率反而有所下降(80%左右),原因是因为相比减少,伴随着过多的酸相稀释了体系中的Li F e C l 4 2TBP,使反萃平衡向左发生了移动[9],而使反萃进入酸相的Li +减少,造成反萃率下降.2 2 HC l 浓度对反萃率的影响反萃原理主要是依据H +对Li +存在竞争,它可以形成H Fe C l 4 2TBP 而进入有机相[7].当H +浓度达到一定值时,就会完全取代有机相L i F e C l 4 2TBP 中的L i +,从而使L i +被反萃进入酸相.因此,HC l 浓度是影响反萃率的关键因素之一.从图2(b)可以看出,当HC l 浓度为4m o l/L 时,反萃率较低,在72%左右.当HC l 浓度达到5m o l/L 以上时,反萃率基本稳定在85%左右.1538第11期孙继红,等:锂低硅铝比(L i LS X )沸石交换母液中锂离子的回收( ) 反萃取及萃取剂循环利用工艺研究2 3 温度对反萃率的影响反萃过程主要涉及L i F e C l 4 2TBP 的解离和HFe C l 4 2TBP 的络合.TBP 对L i +的萃取反应为放热反应[10],即L i F e C l 4 2TBP 的络合稳定常数随温度的升高而降低.因此,作为络合逆过程的Li F e C l 4 2TBP 的解离,其解离常数随温度的升高而升高,即温度越高L i +越容易从L i F e C l 4 2TBP 解离.由于反萃过程还涉及高浓度H +所形成的HFe C l 4与TBP 的络合,因此,温度对整个过程的影响比较复杂.从图2(c)可以看出,温度对反萃率的影响不大,在其从0~100 的变化过程中,反萃率在85%左右有较小的波动.2 4 萃取剂的循环利用在所得最佳萃取和反萃条件下,进行了一次萃取和反萃实验,用反萃后的有机相做萃取剂,再次进行表1 萃取剂循环利用实验数据Tab le 1 Exp er i m en ta l data i n reu sing of the extrac tan t %利用次数萃取率反萃率总回收率第1次79 9877 2061 74第2次84 0650 5442 49了萃取和反萃,初步考察了萃取剂重复利用的可能性,探讨了该方法的工业应用前景,结果如表1所示.萃取剂通过循环利用可以增加萃取阶段的萃取率,萃取率从79 98%上升到84 06%;但反萃效果下降,反萃率从77 20%下降到50 54%.在第1次反萃过程中并没有将所有的L i +反萃出油相,使得L i +在萃取剂中得到富集,导致第2次循环萃取体系中L i +的浓度增加,从而使得萃取达到平衡时油相中Li+的浓度相对于第1次有所增加,萃取率升高.另一方面,在反萃循环利用过程中,第1次萃取未能将所有的L i +萃取出水相,使得L i +残余在萃取剂中,造成反萃率降低.总之,在萃取剂循环利用过程中,由于油相中残余L i +的富集,使得酸相中L i +的量呈下降趋势,最终L i +总的回收率随着循环次数的增加而降低.由表1可知,萃取剂第1次循环利用时,L i +的总回收率为61 74%,当萃取剂第2次循环利用时,L i +的总回收率下降到42 49%.因此,如果继续保持较高的总回收率,需要适时补加萃取剂.从表1反映出,萃取法可以有效地回收锂低硅铝比(L i LSX)沸石交换母液中的Li +,是一种相对科学的回收L i +的方法[5,11];尽管L i +的总回收率经过2次循环后有所下降,但可以通过优化工艺条件以及设备选型来提高总回收率[12];F .W.利维特曾采用蒸发浓缩和分步结晶法,对Li LSX 沸石交换母液中L i +的回收进行了研究[13 14],但这种方法主要针对于高浓度Li +的回收,当Li +浓度较低时,这种方法因为能耗太高变得不经济.本文采用的萃取法可以有效地对低浓度L i +进行回收,具有选择性较高、流程较简单、成本低等优点.3 结论采用盐酸为反萃剂,对萃取之后有机相中的L i +进行反萃研究,得到了适宜的反萃条件:相比1 1、盐酸浓度5m o l/L 以上、温度为室温.同时对萃取剂的重复利用进行了初步探讨,发现重复利用萃取剂可以使萃取阶段的萃取率增加,但会使反萃阶段的反萃率下降,反萃率下降的幅度比萃取率增加的幅度大,总萃取率会有所下降.参考文献:[1]K IRN ER J F .N itrogen adso rpti on w ith h i ghly L i exchanged X zeo lites w ith l ow S i/A l rati o .U S5268023[P ].1993 12 07.[2]YOS H I DA S ,H I RANO S ,NAKANO M.N itrogen and oxygen adso rpti on properties of i on ex changed LSX zeo lite[J].K agakuK og aku R onbunshu ,2004,30(4):461 467.[3]M OREAU S ,LA BASQU E J ,ROUGE D.A bso rbent hav i ng he terogeneous ex change factor and PS A process e m pl oy i ng such anabso rbent .U S6053966[P].2000 04 25.[4]孙继红,刘宗昉.一种制备锂型低硅铝X 型沸石分子筛的离子交换方法.CN101125664A [P ].2008 02 20.1539北 京 工 业 大 学 学 报2010年1540[5]张金才,王敏,戴静.卤水提锂的萃取体系概述[J].盐湖研究,2005,13(1):42 48.ZHANG Ji n ca,i W ANG M i n,DA I Ji ng.Summ ariza ti on o f the lithiu m ex tracti on syste m[J].Journa l of Sa lt L ake R esea rch, 2005,13(1):42 48.(in Chi nese)[6]袁群.锂的溶剂萃取[J].有机化学,1979(1):90 118.YUAN Q un.So l vent extraction o f lithiu m[J].O rganic Che m i stry,1979(1):90 118.(i n Ch i nese)[7]朱慎林,朴香兰,缑泽明.中性磷类萃取剂从卤水中萃取锂的研究[J].清华大学学报:自然科学版,2000,40(10):47 50.ZHU Shen li n,P I AO X i ang l an,GOU Ze m ing.Ex tracti on of lith i u m fro m bri ne w ith neutra l o rganophosphorous so l vents[J].Journa l o f T si nghua U n i versity:Sc i ence and T echno l ogy,2000,40(10):47 50.(i n Ch i nese)[8]孙继红,王丽娟,黄承.锂低硅铝比沸石(L i LSX)交换母液中锂离子的回收 萃取工艺研究[J].北京工业大学学报,2010,36(9):1258 1262.S UN J i hong,W ANG L i j uan,HUANG Cheng.R ecovery o f lit h i u m i on from exchanged m othe r liqu i ds o f L i L S X zeo lite research on the ex trac 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u an,HUANG Cheng(C oll ege o f Ene rgy and Env i ronm enta l Eng i neer i ng,Be iji ng Un i v ers it y o f T echno logy,Be iji ng100124)Abst ract:L ith i u m i o n transfered i n to or gan ic phase fro m exchanged m o t h er liqu i d s of L i LSX zeolite after ex traction by tri n bu tyl phosphate(TPB).In th is article,the anti extracti o n of lith i u m ion fro m TBP by hydrochloric ac i d w as st u died.A nd the effects o f phase ratio,hydrochloric aci d concentration and te mperature on t h e anti ex traction technology w ere analyzed i n deta ils.The opti m a l anti ex tracti o n conditi o ns are found as follo w i n g:phase ratio is about1 1;hydr och l o ric acid concentrati o n i s m ore than5m o l/L;roo m te m perat u re. Further m ore,the recyc li n g of ex tractant and the i n dustrial prospect of this m ethod w ere i n vesti g ated preli m i n aril y.K ey w ords:lith i u m i o n;tri n buty l phosphate;anti ex tracti o n;L i LSX zeo lite(责任编辑 张士瑛)。
离子阱质谱仪的使用方法与数据分析实例分享
离子阱质谱仪的使用方法与数据分析实例分享离子阱质谱仪是一种广泛应用于分析和鉴定化合物的仪器。
本文将介绍离子阱质谱仪的使用方法，并分享一些数据分析实例。
首先，为了正确使用离子阱质谱仪，我们需要了解它的基本原理和组成部分。
离子阱质谱仪主要由离子源、质量分析器和检测器组成。
离子源负责产生离子，质量分析器用于分离和筛选不同质荷比（m/z）的离子，检测器则用于测量离子的信号强度。
在使用离子阱质谱仪进行实验之前，我们需要准备样品以及相应的样品处理方法。
通常，样品可以是液体或气体。
对于液体样品，我们可以使用液体进样系统将样品喷射进离子源中；对于气体样品，我们可以使用气体采样系统将气体样品引入离子源。
在样品处理完成后，我们需要进行离子源的参数设定。
离子源的参数设置包括离子化方式、电压和电流等。
对于不同的样品和分析目标，离子源的参数设定可能会有所不同，需要进行实验优化。
当离子源参数设定完毕后，我们可以将离子传入质量分析器进行分析。
在质量分析器中，离子将根据其质荷比进行分离和筛选。
离子阱质谱仪常用的质荷比扫描方式包括恒定离子材质比扫描（Constant Mass-to-Charge Ratio Scanning，CMR）和恒定离子材质比/增量离子材质比扫描（Constant Mass-to-Charge Ratio/Incremental Mass-to-Charge Ratio Scanning，CMR/IMR）等。
通过这些扫描方式，我们可以获取不同质荷比的离子信号。
数据分析是离子阱质谱仪的重要环节。
离子阱质谱仪可以提供丰富的数据信息，如质荷比图谱、碎裂图谱和离子活化图谱等。
质荷比图谱是离子阱质谱仪的基本输出结果，用于显示不同质荷比的离子信号强度。
通过对质荷比图谱的分析，我们可以得到样品中不同化合物的质荷比。
碎裂图谱是分析有机化合物结构的常用方法之一。
当离子进入质量分析器后，可以通过人工或自动碰撞诱导解离（Collision-Induced Dissociation，CID）等方法进行离子激发解离，得到碎裂产物的质荷比信息。
电池研究高库伦效率、低氟含量锂金属电解液
电池研究高库伦效率、低氟含量锂金属电解液导语导读：锂金属负极（LMA）的入场有望突破商用锂离子电池（LIB）的理论能量密度瓶颈，迎合动力电池的快速发展对更高能量锂电池的需求。
然而，传统电解液分解产生的有机-无机固态电解质中间相(SEI)在锂负极工作期间不稳定，导致SEI破碎、锂枝晶生长和死锂形成，伴生的低库仑效率和安全问题极大限制了锂负极的应用。
01工作介绍近年来，SEI关键组分LiF的确认和机理研究推动了研究人员从多功能添加剂、溶剂改性、锂盐组合和浓度优化等方面着手设计电解液，原位构筑高效的富LiF的SEI。
其中，一系列全氟电解液（AFE）、高浓电解液（HCE）和局域高浓电解液（LHCE）凭借超过99%的锂金属库伦效率和高压正极兼容性脱颖而出。
尽管成绩斐然，但是高氟含量所加重的经济成本和环境负担没有得到足够的重视。
那有没有可能设计一种环境友好且低成本的低氟浓度电解液，兼具良好的锂金属负极和高压正极兼容性来加快锂金属电池（LMB）的商业化过程呢？02内容简介基于有机化学和理论计算的指导，本工作提出了一种溶剂的Si-O 键强化策略，用Si-O键替代C-O键，可以提高溶剂的氧化还原稳定性。
以二甲基二甲氧基硅烷（DMMS）为代表，仅在1.5M双氟磺酰胺锂（LiFSI）的低盐浓度下，就可实现99.4%的全脱全镀高锂金属库伦效率和>5V的电化学稳定窗口。
1.5 M LiFSI DMMS电解液使NCM811(2.3 mAh cm-2)||Li(20 μm)纽扣电池在300次循环后保持80%的容量，高压LCO(3 mAh cm-2)||Li(20 μm)纽扣电池在200次循环后保持96%的容量。
采用少量1.5 M LiFSI DMMS电解液（<2.5 g Ah-1）的1.4 AhNCM811(3.6 mAh cm-2)||Li(20 μm)软包电池，在140次循环后也实现了96%的高容量保持率。
相关成果以“Eco-friendly electrolytes via robust bond design for high-energy Li-metal batteries”为题发表在Energy & Environmental Science上。
锂的分析方法
锂的分析方法锂含量测定一、范围该方法适用于锂的测定在分析中检测极限为0.1ppm二、方法原理样品中锂的含量通过原子吸收分光光度法测定三、安全1.硝酸有腐蚀性，刺激性防止接触皮肤和眼睛2.硫酸有腐蚀性，与有机物强烈反应防止接触皮肤和眼睛3.样品防止接触皮肤和眼睛，防止吸入四、仪器1. 原子吸收分光光度仪和合适的数据处理设备2. 锂空心阴极灯适用于4.13. SM1滴管100,200,250ul 和1ml4. 可调恒温水槽，适用于25到50ml容量瓶，温度设定30°C五、试剂1. 浓盐酸（分析纯）2. 浓硝酸（分析纯）3. 50%硫酸在烧杯中加入200ml蒸馏水，在缓慢加入200ml浓硫酸并不断搅拌。
最后把溶液转移到合适的瓶中。
（整个操作在通风橱中进行，并穿好PPE）4. 100ppm锂溶液移取10ml的1000ppm锂标准溶液到100ml的容量瓶众，加入50%的盐酸2ml并用蒸馏水配制到标准刻度。
5. 0.2.4ppm锂溶液分别移取2ml和4ml的100ppm锂标准溶液到100ml的容量瓶中，加入50%的盐酸2ml 并用蒸馏水配制到标准刻度。
准备0ppm的标准溶液，按上述但不加任何锂标准溶液。
6. 10%硝酸溶液将100ml的浓硝酸加入到900ml的蒸馏水中六、操作步骤1. 所有的玻璃容器要用10%的硝酸溶液浸泡，以除去粘附的物质。
容器在使用前用蒸馏水清洗。
2. 样品制备按双份进行分析，在100ml烧杯中称取0.1克样品（误差为+/-0.0001克）。
加入纯水将样品溶解。
把烧杯中的溶液用小漏斗转移到100ml的容量瓶中，用蒸馏水彻底清洗烧杯并转移到容量瓶中，在用蒸馏水稀释到刻度，并且充分混合。
吸取该溶液1ml，注入到100ml容量瓶中，加入50%的盐酸2ml并用蒸馏水稀释到刻度，充分摇匀。
3. 测定在测定样品时，所有样品和标样都应该在相同的条件下进行。
所以，所有的样品溶液制好都要放在30°C的恒温水浴中，要至少保持10分钟。
椭圆纤维过滤压降与惯性捕集效率数值分析
椭圆纤维过滤压降与惯性捕集效率数值分析朱辉;杨会;付海明;亢燕铭【摘要】采用数值方法求解了描述椭圆截面纤维绕流特征的Navier-Stokes 方程,并计算了椭圆纤维对粒子惯性捕集效率及纤维过滤压降.分析讨论了椭圆纤维迎风角度θ、长短轴比ε 和填充率C 等参数对惯性粒子过滤性能的影响.结果表明,在大迎风角度时,过滤压降随长短轴比增大而增大,而在小迎风角度下,过滤压降则随长短轴比增大而减小;在相同纤维长短轴比条件下,过滤压降均随迎风角增大而增加.粒子惯性捕集效率计算结果则表明,对于中高惯性粒子捕集,大迎风角度和高长短轴比的椭圆纤维的捕集效率高于圆截面纤维,而对弱惯性粒子,小迎风角度和高长短轴比的椭圆纤维则表现出较高的捕集效率.在椭圆纤维过滤压降和捕集效率计算基础上,采用纤维过滤质量因子(定义为捕集效率比过滤阻力)评价综合过滤性能.结果表明,对于中高惯性粒子过滤,扁长型椭圆纤维(即为高长短轴比ε)在迎风角约为θ=45°时质量因子总体较高,即具有较优的综合过滤性能;而对弱惯性粒子,则扁长型椭圆纤维长轴平行来流方向(θ=0°)时,总体过滤性能较优.%A numerical scheme was developed for calculating the inertial collection efficiencies of particles by elliptical fibers and filtration pressure drop. The viscous flow fields for single elliptical fiber were determined by solving the Navier-Stokes equation numerically, and the effects of the following parameters, such as orientation angle (θ), cross-section aspect ratio (ε) and packing density (C) on the filtering performance were discussed. The results showed that the filtration pressure drop for elliptical fibers increased with the increasing aspect ratio for large orientation angle but decreased for small orientation angle. With the same cross-section aspect ratio, the filtration pressuredrop increased with the increasing orientation angle. The efficiency of elliptical fibers with larger orientation angle and cross-section aspect ratio was higher than that of circular fibers for intermediate and high-inertia particles, whereas for low-inertia particles, the elliptical fibers with small orientation angle showed higher collection efficiency. The quality factor, an indicator of the ratio of the collection efficiency to the pressure drop, was used to evaluate the comprehensive performance of the elliptical fibers. It was found that the elliptical fibers with large aspect ratios (i.e., long and slim elliptical fibers) showed higher the quality factor (i.e., better comprehensive filtration performance) in capturing intermediate and high-inertia particles when the orientation angle was about θ=45°. For low-inertia particles, the elliptical fibers with major axis parallel to the incoming flow might have filtration performance advantages.【期刊名称】《中国环境科学》【年(卷),期】2019(039)002【总页数】9页(P565-573)【关键词】气溶胶过滤;椭圆纤维;过滤阻力;惯性捕集效率;数值计算【作者】朱辉;杨会;付海明;亢燕铭【作者单位】东华大学环境科学与工程学院, 上海 201620;桂林航天工业学院能源与建筑环境学院, 广西桂林 541004;东华大学环境科学与工程学院, 上海 201620;东华大学环境科学与工程学院, 上海 201620;东华大学环境科学与工程学院, 上海201620【正文语种】中文【中图分类】X701.2;TQ021;TU834随着城市化和工业化的快速发展,大气颗粒物已成为许多城市环境空气中的首要污染物,已对城市环境和人体健康构成严重威胁[1-4].基于纤维过滤原理的微粒捕集系统是目前最为有效的颗粒清除技术方案之一,广泛应用于工业除尘、洁净室空气净化以及建筑通风空调等领域. 描述纤维过滤性能的主要指标为过滤效率、阻力以及容尘量(即使用寿命),开发出满足环境控制要求的高效率、低阻力以及使用寿命长的纤维滤材已成为大气环境和建筑环境领域的重要研究课题[5-8].基于对纤维过滤中粒子捕集动力学机理和阻力形成机制的认识,已提出了诸多提高纤维过滤性能的优化方案[9-11].近年来随着纤维制造工艺技术的革新,由非圆截面纤维体(如三角形、方形、矩形、椭圆形、花瓣形等)构成的新型纤维滤料已逐渐应用于工程实践[12-13].有研究指出[14-15],相比其他截面形状的纤维(如方形、圆形、三叶形)椭圆形截面纤维的绕流流线型更好,过滤阻力更低,具有更优的过滤性能.为从过滤机理上揭示出椭圆纤维过滤性能的增益效应,已有研究者采用理论和数值计算讨论了椭圆纤维过滤阻力和粒子捕集动力学特性[16-24],认为椭圆纤维过滤性能的增益效果取决于粒子尺度、纤维椭圆形截面长短轴比、迎风角度(纤维截面长轴与来流风速的夹角)以及过滤风速等诸多因素.然而,上述研究多从粒子捕集效率角度探讨椭圆纤维的过滤性能,忽视了椭圆纤维在与传统圆截面纤维相同截面积条件下具有更大表面积,由此导致过滤阻力的增大和与之相关的过滤系统运行能耗的增加.因此,以效率为单一评价指标的椭圆纤维结构优化设计方案可能会给出错误的优选结果,故需综合考虑过滤效率和阻力两方面因素方能寻求到最佳过滤性能的椭圆纤维几何结构.本文针对惯性捕集机理主导的过滤情形,在适当简化过滤器模型的基础上,通过数值方法求解描述椭圆纤维绕流特征的Navier-Stokes方程,获得椭圆纤维过滤阻力,并应用Lagrangian法求解粒子的惯性捕集效率;在过滤效率与阻力计算基础上,采用纤维过滤质量因子评价惯性粒子捕集条件下过滤性能最优的椭圆纤维结构,以期为这类纤维过滤器优化设计提供理论参考.为简化问题分析,考虑纤维滤料由相同截面面积的椭圆纤维均匀排列构成的过滤单元集合体,且纤维垂直于过滤风速方向;每个过滤单元内含一根纤维,位于过滤单元中心,如图1(a)所示.由颗粒释放面上产生的粒子在流体曳力作用下输送至纤维表面而被捕集,.绕纤维流场计算采用的边界条件(BC)设置如下(见图1(b)):计算域上下边界为周期边界,流域入口边界设为速度入口,出口为压力出口边界.规定纤维长轴(a)与来流方向夹角为椭圆纤维迎风角(θ).在上述模型规定下,含尘气体绕纤维流可简化为二维情形.对通常的纤维过滤情形,滤料内部流动为低雷诺数(Re<1)流动,故本文考虑的纤维绕流为二维不可压粘性定常层流流动,其连续性方程和Navier-Stokes方程形式可表示为[25]式中:U为流体速度矢量,m/s;μ为气体动力学黏度, Pa×s;ρ为空气密度,kg/m3;p为气体压强,Pa.对微米级直径的纤维,其表面空气分子的滑移效应可忽略 [26],故纤维表面流体满足无滑移边界条件,即U=0.采用Fluent-6.3程序在图1(b)所示区域内数值求解上述流体运动方程.在数值计算中,采用结构网格划分计算空间域,为捕捉到纤维近壁区域精细的流场结构,对近壁区域作局部网格加密处理.经网格独立性验证后,纤维附近最细网格为0.02~0.03mm,模拟区域网格总数为30~60万.为简化粒子轨迹计算,先对粒子相作如下基本假设[27]:(1)考虑清洁纤维过滤情形,即不考虑已捕集颗粒对后续来流颗粒捕集的影响;(2)考虑粒子的惯性捕集机理,忽略粒子扩散作用、电场力和重力等其他外场力的作用,仅考虑流体对粒子的曳力作用; (3)一般情况下的过滤风速较低,粒子-纤维碰撞反弹作用很弱,故可忽略纤维表面粒子的反弹作用,认为粒子一旦接触纤维表面即被捕集;(4)实际中纤维过滤器所处理的含尘气体中粒子浓度较低,粒子相可视为稀薄相,即可忽略粒子间相互作用,仅考虑单个粒子的动力学行为,且进入计算区域粒子为具有相同物性参数的单分散球形粒子.在上述假定下,根据牛顿第二定律,单个粒子运动的矢量方程表示为[28]式中: mp和dp分别为粒子质量和粒子直径; V为粒子的速度矢量;Cm为Cunningham滑移修正系数, 用于修正粒子与空气分子间的滑移作用[28].粒子运动起始点置于图1(a)所示的颗粒释放面上,并设粒子的初始速度为粒子所在坐标点的流体速度,则方程(3)的定解条件为式中:x0和y0为粒子运动的初始位置坐标; Ux,0和 Uy,0分别为流体在x和y方向的速度分量;Vx,0和Vy,0分别为粒子初始速度在x和y方向的速度分量,假定粒子初始速度与粒子中心坐标处的流体速度相等.对给定的粒子初始速度和初始位置,采用四阶Runge-Kutta方法对式(4)数值积分,即可获得粒子的运动轨迹.经典单纤维捕集效率定义为捕集的粒子数与通过远离纤维中心迎风侧纤维投影面粒子数的比值[26-27,29],这仅对于圆截面纤维是适用的.由于本文考虑的纤维为椭圆截面,故采用过滤单元捕集效率EI作为纤维捕集能力的描述参量,即式中:Nin为从过滤单元入口面进入流场的总粒子数(图1(a));Nout为从过滤单元出口面逃逸的总粒子数.在图1(b)所示过滤单元中,单位长度纤维过滤阻力F可通过流域入口面与出口面的压差Dp计算出[29],即式中:a和b分别为椭圆形纤维长半轴长度和短半轴长度,m;L2为过滤单元长度,m; Lf为纤维长度,m;根据图1所示的纤维过滤模型和参数定义,纤维填充率C可表示为:式中:H为过滤单元高度(图1(b)),为讨论方便,将单纤维过滤阻力改写为无量纲形式[29]:现利用上述分析给出的数值模型,讨论椭圆纤维过滤阻力和惯性捕集效率特性.计算参数值列于表1中.为验证本文纤维绕流场数值计算的可靠性,先将圆形截面纤维(ε=1)过滤阻力的计算结果与理论解进行比较(图2(a)).可见,在0.01£C£0.1范围内,数值计算给出的单纤维无量纲过滤阻力值与Kuwabara和Peter模型结果十分接近[30-31].此外,2种低Re下的计算值几乎重合,即表明低Re数下与过滤风速无关,这与低Re数蠕动流阻力特性一致.图2(b)给出了2种纤维迎风角度下(θ=0°和θ=90°)椭圆截面纤维过滤阻力F*计算值与基于格子Boltzmann数值计算结果的比较[24].结果表明,两种数值方法给出的计算结果也十分吻合.故本文纤维绕流场数值计算结果的可靠性可以得到确认.图3给出dP=5μm和dP=10μm 2种尺度粒子在3种迎风角θ (θ=0°、45°、90°)下的沉积分布物理图像.计算参数为: u∞=0.1m/s、C=0.05、ε=4, dp=5μm粒子的捕集数量为NC=450, dp=10μm粒子的捕集数量为NC=800.图左侧中灰色线谱表示流线,黑线谱表示dp=5μm粒子的轨迹.为清楚呈现粒子沉积分布特征,图中纤维表面沉积粒子仅代表粒子沉积位置与数量,不反映粒子真实大小.可以看出,纤维迎风角度θ对粒子的沉积分布有显著影响.当θ=0°时,2种尺度粒子的沉积位置主要集中在纤维前驻点附近,而在θ=90°时,粒子沉积在整个迎风面上,且分布相对均匀.为了定量描述椭圆纤维表面粒子沉积分布特征,引入沉积分布律Xp,其定义为纤维表面某一捕集区间捕集粒子数NC与纤维表面捕集粒子总数量NT之比.为此,先将椭圆纤维迎风面(即粒子沉积面)划分为10个等弧长区域(见图4(a)中捕集区划分示意图),再根据捕集粒子的空间坐标信息,统计出每段弧长区域内捕集粒子数NC占总捕集粒子数NT的比例,即2种尺度粒子(dp=5μm和dp=10μm)在3种迎风角θ (θ=0°、45°、90°)下的沉积分布律计算结果表示在图4中.由于粒子在释放面上为随机分布,为降低统计误差,数值计算中将捕集粒子数增加为NC=1000,其余计算参数同图3.图4结果定量反映出迎风角度θ对椭圆纤维表面粒子沉积分布的显著影响.如对于dp=5μm粒子(图4(a)),在θ=0°时,80%以上的捕集粒子落入椭圆纤维前驻点邻近区域5和6, 远高于圆截面纤维(约50%),这反映了粒子沉积空间分布的高度不均匀性;当θ=90°时,椭圆纤维仍为上下对称分布,但纤维前驻点邻近区域沉积的粒子数比例相比θ=0°时有了显著降低,5和6区域内沉积粒子数总比例不到30%,除在纤维上下顶点处(即1和10沉积区域)区域外,其余沉积区域内捕集粒子数的比例基本相当(Xp= 10%~15%),这表明粒子沉积分布趋于均匀,这与图3中粒子沉积分布物理图像一致;当θ=45°时,由于纤维上下为非对称结构,在纤维下侧迎风面绕流流线曲率较大.由于粒子的惯性作用,粒子更容易在这些区域偏离流线而碰撞到纤维(见图3粒子轨迹),因此可观察到粒子几乎沉积在x轴下方侧的迎风面上,且离前驻点区域越远,捕集的粒子数越多.当粒子直径dp=10μm时(见图4(b)),3种迎风角度纤维(包括圆截面纤维)粒子的沉积分布规律与dP=5μm时情形相似,但由于粒子尺度增大,其惯性作用增强,粒子追随流体运动作用减弱,粒子沉积空间的不均匀性略有降低.图5给出了C=0.01和C=0.1 2种填充率下,不同迎风角椭圆纤维的过滤压降Δp与过滤风速u∞的关系曲线,计算参数为:u∞=0.01~0.2m/s、ε=2.由图5可知,在C、u∞和ε相同条件下,Δp随θ增大而增大,且在高填充率(C=0.1)下越为明显; C增大,3种迎风角Δp均随之增大,如C=0.01,u∞=0.2m/s时(图5(a)),当θ=0°时纤维过滤压降约为Δp=0.3Pa,而当C=0.1时(图5(b)),在相同u∞和θ下,纤维过滤压降接近Δp=3Pa,有近一个数量级增加,这是由于C增加导致纤维间距减小,纤维绕流速度增大,引起压降上升.迎风角θ对粒子惯性捕集效率EI的影响表示在图6中.计算参数为: dp=1~10μm、ε=2、u∞=0.1m/s.图6结果表明, 椭圆纤维迎风角度θ增大对不同尺度粒子的惯性捕集效率的增益效应存在截然相反的效果,即存在一临界粒径dh(图中虚线所指粒径,以下称为“椭圆纤维增益临界粒径”),当dp>dh时, θ增大对惯性捕集效率有增益效应,如 C=0.01情形下(图6(a)),dP=10μm粒子被θ=0°椭圆纤维捕集的效率约为6%,而θ=90°时粒子的捕集效率增加至12%,约为前者的2倍;反之当dp<dh时,θ增大反将消弱粒子的捕集,在高填充率(C=0.1)下也观察到类似的增益效果(图6(b)).此外,粒子的惯性捕集效率EI随粒径dp的变化存在一个临界粒径dc,对于dp<dc 的粒子其惯性效率值为零,且随着θ增大,dc向大粒子偏移,这与圆截面纤维表面粒子惯性捕集规律相似[27].图7给出了C=0.05时不同θ下长短轴比ε对椭圆纤维压降的影响,ε反映了椭圆纤维的扁平程度.当θ=0°时(图7(a)),在相同风速u∞下Δp随ε增大而减小,而在θ=90°情形下(图7(b)),Δp随ε变化规律与θ=0°恰好相反,即随着ε增大而增加,这是由于在相同纤维填充率和纤维截面积下,θ=90°纤维迎风面积显著增大,绕流阻力也随之增大;而在θ=0°时,迎风面面积随ε增大反而减小,导致纤维绕流阻力减小. 椭圆纤维长短轴ε对粒子惯性捕集效率EI的影响结果表示在图8中,计算参数取值为:C=0.05、u∞=0.1m/s.比较θ=0°(图8(a))和θ=90°(图8(c))的粒子惯性捕集效率EI曲线,可见2种θ下ε对粒子捕集效率影响截然相反.在θ=0°时,对粒径dp<dh(图中虚线所指粒径),ε增大, EI增大,而当dp>dh时,则反之;当θ=90°时,对于粒径dp<dh粒子,ε增大,则EI 降低,而对于dp>dh粒子,ε增大对粒子捕集效率有显著增强作用,这与θ=0°时情形相反;在θ=45°时(图8(b)),ε对粒子捕集效率影响关系较为复杂,对较大粒子(dP>6μm), EI随ε的变化规律与θ=90°时情形相似,但当dp<6μm,ε=1.5时粒子捕集效率最低,ε=4时捕集效率则最高.上述讨论结果表明,椭圆纤维几何结构(长短轴比ε和迎风角度θ)对不同粒径区间粒子的惯性捕集效率增益效果存在明显差异,甚至表现出相反的效果.回溯椭圆纤维过滤压降与捕集效率特性规律可发现,当通过改变椭圆纤维迎风角度θ和长短轴比ε及填充率C取得较大捕集效率时,纤维的过滤压降也随之增大,因此纤维滤料生产工艺中选择何种迎风角度θ以及长短轴比ε才能获得最优的过滤性能,则需综合考虑过滤压降和捕集效率两方面因素.为了定量评价椭圆纤维的过滤性能优劣,引入质量因子概念Q,其定义为惯性捕集效率EI与纤维无量纲过滤阻力F*之比,即据定义,质量因子Q大小反映了同等过滤阻力(或是能耗)条件下,纤维所获得的过滤效率值,Q值越大,则纤维综合过滤性能越高.前文已指出,椭圆纤维对不同尺度粒子的捕集效率的增益效应存在较大差异性,故这里选取3种典型尺度粒子(小粒子dp=2.5μm、中等尺度粒子dp=5μm以及大粒子dp=10μm)分别计算出9种椭圆纤维的Q值,计算结果见图9 .本文将9种椭圆纤维进行编号(见图9左侧纤维编号规则).作为比较,图中也给出了圆截面纤维Q值(图中虚线所示).图9(a)和(b)给出的是C=0.01下两种风速(u∞=0.01m/s和u∞=0.2m/s)下椭圆纤维Q值的计算结果.在低风速(u∞=0.01m/s)过滤条件下(9(a)),由于小粒子(dp=2.5μm)的惯性很弱,9种椭圆纤维的惯性捕集效率均为零(图9(a-1)),故质量因子也为零;对于dp=5μm粒子, #1纤维(ε=1.5、θ=0°)和#4纤维(ε=2、θ=0°)的Q 值最高,但均接近圆截面纤维,未表现出显著的过滤性能优势,#3纤维(ε=2、θ=90°)和#9纤维(ε=4、θ=90°)Q最低,这是由于θ=90°的椭圆纤维过滤阻力大的缘故. 随着粒径进一步增大(dp=10μm),粒子的惯性作用较强.据图8结果,对高惯性粒子(即大粒子)捕集,若迎风面增加(ε和θ增大),其捕集效率将增大,故#8纤维(ε=4、θ=45°)和#9纤维(ε=4、θ=90°)因迎风面较大而具有较大的捕集效率.尽管此条件下纤维的过滤压降仍最大(图7),但因迎风面增大而获得捕集效率增益效应更大,从而获得了较高的质量因子Q,且明显高于圆截面纤维.随着过滤风速的增大(u∞=0.2m/s,图9(b-2)),粒子的惯性增强,可观察到θ=0°和θ=45°纤维捕集小粒子(dp=2.5μm)的质量因子均大于零,其中#7纤维(ε=4、θ=0°)和#1 纤维(ε=2、θ=0°)质量因子较高,具有最优的过滤性能,而θ=90°的纤维质量因子Q仍为零.对于中等和较大尺度粒子的过滤情形(dp=5μm和dp=10μm,见图9(b-2)和图9(b-3)),因粒子的惯性较强,纤维捕集面积参数对这类高惯性粒子捕集效率的增益效应起主要贡献,故高迎风面积纤维(#8和#9)具有最高的质量因子Q,且高于圆截面纤维;而具有最低迎风面积的#7纤维(ε=4、θ=0°) Q值最低,因此,在此过滤工况下应优选#9和#8椭圆纤维.高填充率(C=0.1)下椭圆纤维质量因子Q排序结果表示在图9(c)-(d)中.据前面的分析结果(见图5讨论)可知,C增大,相同尺度粒子的惯性捕集效应增强,但与此同时,过滤压降亦随之增大(见图4结果),故在高种填充率过滤工况下,大迎风面积纤维#9(ε=4、θ=90°)因过滤压降显著增大,故对三种尺度粒子的综合过滤性能(即质量因子Q)均最低;而在低填充率(C=0.01) (图9(a)-(b))下,#9纤维对中等以上尺度粒子具有最优的过滤性能.对低风速下的小粒子(dp=2.5μm)过滤(见图9(c-1)),#7纤维仍表现出最优的过滤性能,且远优于圆截面纤维;而对于低风速下中等尺度粒子(dp=5μm)(图9c-2)和高风速下的小粒子 (图9d-1),#2、#3和#5纤维具有较好的过滤性能,但与传统的圆截面纤维过滤性能相当;对于大粒子(dP=10μm) (图9c-3和图9d-3)和高风速下的中等尺度粒子(图9d-2), #2、#5和#8椭圆纤维(均为θ=45°),过滤性能略高于圆截面纤维.3.1 椭圆纤维迎风角度及长短轴比对惯性粒子沉积分布均有显著影响.当θ=0°时,捕集粒子主要分布在椭圆纤维前驻点邻近区域;θ=90°时,纤维迎风面粒子有效沉积区域有明显扩大且相对均匀;而在θ=45°时,粒子趋于在纤维迎风面最前端处沉积.3.2 低雷诺数(Re<1)过滤情形下,椭圆纤维压降随过滤风速仍满足线性增加关系.且与迎风角度及长短轴比均显著相关.大迎风角度和高长短轴比的椭圆纤维对于强惯性粒子捕集效率增益效果明显;而对弱惯性粒子捕集,小迎风角度和高长短轴比的椭圆纤维增益效果明显.3.3 对于中高惯性粒子过滤,扁长型椭圆纤维(即为较大长短轴比)在迎风角度约为θ=45°时,质量因子总体较高,具有较优的综合过滤性能;而对弱惯性粒子,则扁长型椭圆纤维在迎风角度θ=0°时表现出较好的过滤性能.[1] 高健,张岳翀,柴发合,等.北京2011年10月连续重污染过程气团光化学性质研究 [J]. 中国环境科学, 2013,33(9):1539−1545.Gao Jian, Zhang Yuechong, Chai Fahe, et al. 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集 效 率 因 素 进 行 了 数 值模 拟 ， 出 了三 种 规 格 单 层 过 滤 芯 周 围 的 离 散 相 浓 度 场 分 布 及 捕 集 效 率 。结 果 得
显 示 ： 考 虑 杂 质 结 晶析 出速 度 的前 提 下 ， 大流 体 速 度 和 降低 过 滤 芯 孔 隙率 可 以提 高 过 滤 芯 对 杂 质 的 在 增 捕 集 效 率 ， 速 度 增 大 到 一 定 数 值 之 后 ， 滤 芯对 杂质 捕 集 的效 率 增 速 减 缓 。相 关 结 果 可 为 冷 阱 过 滤 芯 且 过
丝 径 为 ６ ｍ ； 径 为 ７ ｍ 时 ， 径 为 ５ｔ Ｌ 孔 ０ｔ Ｌ 丝
聚变堆 中， 包层所处 的环境十分苛刻 ， 液态金
属锂铅在包层 和辅助系统 中的流 动将 带来极具挑
战的科学和技术 问题 ， ： 铅纯 化技 术 、 如 锂 传热 和
磁流体动力学 （ ＭＨＤ 效应 等 ， 这些关键技术 问 ） 对 题进行研究 ， 为实现聚变堆商业化具有重要意义 。 液态锂 铅纯 化 技术是 聚变 堆 锂铅包 层关 键
收稿 日期 ： ０ ２ ０ ～ ２ ２ １ － ３２ ；修 回 日期 ：０ ２ ０ —０ ２ １ － ４ １
基金 项 目 ： 中科 院 知 识 创 新 工 程 重要 方 向项 目“ ＡＤＳ反 应 堆 物 理 与技 术 ” ０ ５ Ｆ Ｒ １） 国家 自然 科 学 基 金 项 目“ 国 低 活 化 马 氏 （９ Ｃ ２ ２ １ ， 中 体 钢 在 高 温 流 动 液 态 金 属锂 铅 中 的腐 蚀 机 理 研 究 ” ５ ８ １ ０ ） （ ０ ７ １ ８
作者 简 介 ： 陈云 龙 （ ９ ６ ） 男 ， 徽 人 ， 究生 ， 能 科 学 与 工 程 专 业 １８一 ， 安 研 核
１ ７Ｏ
ｅ ｆｃｅ ｃ ｔｔ ｅ ｐｒ ｍ ｉｅ ｏ ｏｎ ｉ ｅ ｉ ｇ ｉ ｆ ｉｉ ｎ ｙ ａ ｈ ｅ ｓ ｆｃ ｓ ｄ ｒｎ ｍｐｕ ｉｉ ｓｃ ｙ ｔ ｌｉ ａ ｉ ｎ ｒ ｔ ．Ｗ ｈ ｎ ｔ ｅｏｃｔ ｒ ｔｅ ｒ ｓ ａｌｚ ｔｏ ａ ｅ ｅ ｈｅ ｖ ｌ ｉｙ ｉ ｃ ｅ ｓ ｄ ｔ ｈｅ ｃ ｒ ａｎ ａ ｕ ｎ ｒ ａ ｅ ｏ ｔ ｅ ｔ ｉ ｖ ｌ ｅ，ｔ ｒ ｗｔ ｏｌｅ ｔｏｎ ｅ ｆｃ ｅ ｙ ｂ ｃ ｍ ｅ ｌ ｗｌ Ｔｈｅ ｈｅ ｇ ｏ ｈ ｏｆ ｃ ｌｃ ｉ ｆｉ ｉｎｃ ｅ ａ ｓｏ ｙ． ａ ｌ ｓ ｓ ｅ ｕ ｔ ｗｅ ｅ ｓ ｆ ｆ ｒ ｈｅ ｐ ｉ ｉａ ｉ ｎ ｅ ｉ ｎ ｎａ ｙ ｉ ｒ ｓ ｌｓ ｒ ｕ ｅ ｕｌ ｏ ｔ ｏ ｔｍ ｚ ｔｏ ｄ ｓｇ ｏｆ ｏ ｄ ｒ ｐ ｉｔ ｒ ｎｉ ａ ｃ ｌ ｔ ａ ｆｌｅ ｕ ｔ ｎｄ
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技 术 之 一 ， 要 用 以纯 化 液 态 金 属 ， 避 免 杂 质 主 以
长 期 在管 道 中堆 积堵 塞 回路 ， 响 回路 中锂 铅 影
成分 ， 提高 设 备 的使 用 寿命 。冷 阱作 为 国 际 并
上 液态 金 属 回路 的 主要 纯化 装 置 之 一 ， 根据 其 液态 金 属 中杂质 溶 解 度 随温 度 变 化 的原 理 ， 使 杂质 结 晶成核 、 淀析 出进 而分 离＿ 沉 １ 。 Ｆ Ｓ 团 队 具 有 中 国 自 主 知 识 产 权 的 Ｄ ＤＲ ＡＧＯＮ Ⅳ锂 铅 实验 回路 是 国际上 先 进 的多 一 功 能 强迫 对 流 锂 铅 实 验 回路 之 一 （ １ ＿。 图 ）１ ， 它 包含 多 个 子 实 验 系统 如 纯 化 系 统 、 Ｂ 实 Ｔ Ｍ 验 段与 高 温 试 验 段 等 ， 开 展 多 种 实 验 研 究 。 能
ＣＨＥＮ ｎ ｌ ｎ Ｙｕ — ｇ ～，Ｈ ＵＡＮＧ ｎ ｙｎ ，Ｚ Ｕ ｈ— ｉｎ ｏ Ｑｕ — ｉｇ Ｈ Ｚ ｉ ａｇ 。 ｑ
ＧＡＯ ｈ ｎ Ｓ ｅ ｇ ．Ｗ Ｕ ｎ —ｈ ｎ ＤＳ Ｔｅ ｍ Ｑｉ ｇ ｓ ｒＥｎ ｒ ｙ Ｓ ｆ ｔ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ，Ｃｈ ｎ ｓ ａ ｅ ｆＳ ｉｎ ｅ ，Ｈｅｅ ｆＡｎ ｕ ｏ ．。２ ０ ３ １ ｎ ｔ ｔ ｆＮｕ ｌ ａ ｅ ｇ ａ ｅ ｙ Ｔ ｃ ｎ ｌｇ ｔ ｉｅ ｅＡｃ ｄ ｍｙ ｏ ｃｅ ｃ ｓ ｆｉｏ ｈ ｉ Ｐｒ ｖ ３ ０ １，Ｃｈ ｎ ｉａ
Ｎｕ ｅ ｉａ ｎａ ｙ ｉ ｎ ｃ ｌｅ ｔｏ ｆ ｉ ｉ ｎｃ ｆｔ ｅ ｍ ｒ ｃ ｌａ ｌ ｓ ｓｏ ｏ ｌ ｃ ｉ ｎ ｅ ｆｃ ｅ ｙ ｏ ｈ ｃ ｌ ｒ ｐ ｆｌｅ ｎ ｔｏ ｉ ｉ ｉｈｉ ｍ ｅ ｄ ｌ ｏ ｏ ｄ ｔ ａ ｉｔ ｒ ｕ ｉ ｆｌｑｕ ｄ ｌｔ ｕ ｌ ａ ｏ ｐ
究 对象 ， 利用 数值模 拟手 段 ， 论分 析单 层过 滤 讨
芯 结构参 数 （ 包括过 滤芯 直径 和过 滤芯 滤孑 ） Ｌ 及 液 态金 属 流 动速 度 对捕 集 效 率 的影 响 ， 为冷 阱
过滤 芯 的选 取 提供理 论依 据与 参考 。
１ 冷 阱 过 滤 芯 描 述
ＤＲ ＡＧＯ Ⅳ冷 阱选 取 Ｓ ３ ６ Ｎ一 Ｓ １ Ｌ作 为 结 构 材 料 ， 中 过 滤 芯 选 取 耐 高 温 锂 铅 腐 蚀 的 钼 其 （ ） 。其 中过 滤 芯 的几 何 参 数 是 影 响 冷 阱 Ｍｏ 丝 的捕集 效 率 的 重要 因素 ， 应适 当选 取过 滤 芯丝 网， 以免 导致冷 阱堵 塞或 杂质 捕集效 率过 低 。 由于 目前 液态 锂 铅 冷 阱参 数 较 少 ， 因此 设 计参 数 主要 参 考 技术 相 对成 熟 的钠 回路 ， 冷 钠 阱过 滤 芯 滤 孔 孔 径 一 般 在 １ ０ ｍ 以 下¨ 。 ０ 参 考工业 丝 网编织 标 准 （ 孔 径 为 １ ０ｔ 时 ， 如 ０ Ｌ ｍ
第 ３ ２卷
２１ ０ ２年
第 ２期
６月
核 科 学 与 工 程
Ｎｕｃ ｅ ｒＳｃ ｅ ｅ ａ ｌａ ｉｎｃ ｎｄ Ｅｎｇ ｎｅ ｒｎｇ ｉ ｅｉ
Ｖｏｌ ３ ＮＯ． ＿２ ２
Ｊ ｎ ２ １ ｕ ．０ ２
液 态 锂 铅 回路 冷 阱 过 滤 芯 捕 集 效 率 数 值 分 析
的 的优 化 设 计 及 液 态 金 属 流 速 的 确 定 提 供 理 论 依 据 与 参 考 。
关 键 词 ： 阱 ； 滤 芯 ； 集 效 率 ； 值 分 析 冷 过 捕 数
中 图分 类 号 ： ６ ＴＬ ４ 文章 标 志 码 ： Ａ 文章 编 号 ：２ ８ ０ １ （ ０ ２ ０ — １ ０ ０ ０ ５—９ ８ ２ １ ）２０ ７—５
ｃ ｍ ｏｎ ｙ ｕｓ ｄ ｉ ｈｅ ｌｔ ｕ —ｅ ｄ ｌｎｅ ｏｍ ｌ ｅ ｎ ｔ ｉｈｉ ｍ ｌ ａ —ｉ ｐｕ ｉｉａ ｉ ｄ ｖ ｃ ｓ Ｓ ｎｃ ｔ ｅ ｏｌ ｔ ａ ｆｌｅ ｒｆｃ ｔｏｎ ｅ ｉ ｅ ． ｉ ｅ ｈ ｃ ｄ ｒ ｐ ｉｔ ｒ
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摘 要 ： 态 锂 铅 纯 化 技 术 是 聚 变 堆 锂 铅 包 层 关 键 技 术 之 一 ， 阱 是 锂 铅 在 线 纯 化 的 常 用 装 置 。鉴 于 冷 阱 液 冷 过 滤芯 捕 集 杂质 的效 率 难 以在 线 测 量 ， 文 利 用 Ｆｕｎ 中离 散 相 模 型 （ Ｍ 模 型 ） 某 些 影 响 过 滤 芯 捕 本 ｌｅ ｔ ＤＰ 对
２ Ｓ ｈ ｏ ｆＮｕｃｅ ｒ Ｓ ｉ ｎ ｅ ａ ｄ Ｔｅ ｈ ｏ ｏ ｙ，Ｕｎ ｖ ｒ ｉｙ ｏ ｃｅ ｅ ａ ｄ Ｔｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｏ ｉ ａ， ． ｃ ｏ ｌｏ ｌａ ｃｅ ｃ ｎ ｃ ｎ ｌ ｇ ｉ ｅ ｓｔ ｆ Ｓ ｉｎｃ ｎ ｃ ｎ ｌ ｇ ｆＣｈ ｎ Ｈ ｅ ｅ ｆＡｎ ｕ ｏ ．，２ ０ ３ ｒ ｉｏ ｈ ｉＰｒ ｖ ３ ０ １，Ｃｈ ｎ ） ｉａ
聚变能是 目前认识到 的可最终解决能源危机 和环境问题 的重要 途径 之一［ ］ １ 。聚变堆 液态 金 属锂铅包层 因其 固有 的特性和 优势 ， 国际上 普 被 遍认 为是未来聚变 电站最具发展前景 的包层设 计 方案之一ｌ ］ 目前 ， ＿ 。 ５ 国际热核 聚变实验堆（Ｔ Ｒ ＩＥ ） 成员方 中， 欧盟 、 国和 中国等均将液 态金属锂铅 美 包层作为主要研究 方案而重点发展 ０－３ ｏ 。 １ ２