蒸汽压缩机在硝酸锂蒸发浓缩过程中的节能减排应用研究

在硝酸法制备磷酸铁锂过程中,采用硝酸溶解的氢氧化锂/碳酸锂得到的硝酸锂溶液,达不到制备磷酸铁锂质量分数的要求,故需要一个蒸发浓缩工序。本文测试了硝酸锂溶液的沸点升数据。根据此沸点升数据,设计了单级压缩机的预浓缩MVR蒸发器和双压缩机串联的成品MVR蒸发浓缩工艺,并做了详尽的运行成本分析。对于高浓度高沸点的硝酸锂溶液,本文采用双压缩机串联的蒸发工艺,很好地替代了传统双效蒸发浓缩工艺。双压缩机串联压缩可以使二次蒸汽的温度提升>34℃,从而克服硝酸锂溶液的沸点升,实现蒸发1t水的电耗≈110 kWh,且无需蒸汽补充。相对于传统的MVR蒸发预浓缩+双效蒸发浓缩成品工艺,双效蒸发浓缩成品工艺蒸发1t水需要0.6 t蒸汽。通过对比,该工艺实现了生产成本下降22%,取得了很好的经济效果。证实了蒸汽压缩机在高沸点物料中具有较好的节能减排效果,尤其是创新性的双压缩机串联的稳定运行给工业界提供了更多的选择。

硝酸锂作添加剂对锂硫电池电化学性能的影响

采用充放电测试和交流阻抗测试研究了硝酸锂作电解液添加剂对锂硫电池电化学性能的影响.采用电子扫描显微镜观察分析了添加剂对锂负极的影响,探讨了硝酸锂的作用机理.结果表明,采用硝酸锂作为锂硫电池电解液的添加剂,可以在锂负极表面形成具有钝化负极活性表面及保护锂负极的界面膜.该膜可以抑制电解液中高价态聚硫离子与锂负极的副反应,避免在锂负极表面形成不可逆的硫化锂,从而提高锂硫电池的循环性能和放电容量.采用硝酸锂作添加剂的锂硫电池首次放电比容量达1172 mA.h/g,循环100次比容量保持为629 mA.h/g.

溴化锂硝酸锂混合溶液吸收式热泵性能研究

以水-溴化锂-硝酸锂作为新工质对(溴化锂和硝酸锂的摩尔比为4∶1),计算并比较了其与水-溴化锂工质对在单效吸收式热泵中的循环参数。结果表明,采用新工质机组的性能系数提高5%左右,防结晶性能也明显改善。

硝酸锂-硝酸钙-水体系锂钙含量准确测定方法研究

硝酸锂-硝酸钙-水体系各组分溶解度的测定需要准确分析锂离子、钙离子含量,传统分析方法操作步骤多,条件要求苛刻。研究了一种简单准确测定硝酸锂、硝酸钙含量的方法,即先用烘水法测定混合溶液中锂盐、钙盐总质量,再用草酸钙沉淀法定量分析出钙含量继而得出硝酸钙含量,然后运用差减法计算出硝酸锂含量。研究结果表明,烘水温度控制在225~250℃、烘水时间控制在10~12 h,能将硝酸锂-硝酸钙-水体系中的水彻底除去,分析相对误差不超过±0.08%。当混合溶液中锂盐和钙盐质量比不大于10∶1时,锂盐、钙盐分析结果的相对误差在±0.5%之内。但是当锂盐和钙盐质量比大于10∶1时,钙盐分析结果相对误差约为1%。

水-溴化锂-硝酸锂单效吸收式制冷循环研究

比较了水-溴化锂-硝酸锂三元工质与传统的水-溴化锂工质的单效吸收式制冷循环,分析了发生温度、冷凝温度和蒸发温度对系统性能的影响。结果表明:采用新工质后,系统的热力系数COP有了明显的提高,其它表征系统热力性能的经济指标也均有不同程度的改善。因此,该新工质与传统的水-溴化锂工质相比,具有较好的热力性能。

三水硝酸锂-膨胀石墨定型相变材料的制备与储热性能研究

以三水硝酸锂(LiNO_3·3H_2O)为相变材料,通过筛选定型基材,添加成核剂用物理吸附法制备出三水硝酸锂/膨胀石墨(EG)复合定型相变材料。采用差示扫描量热仪(DSC)和X-粉末衍射仪(XRD)对复合相变材料进行结构和性能的表征与测量。结果表明:该定型复合相变材料的最优比例为:98%(wt,质量分数,下同)LiNO_3·3H_2O+2%EG,该材料的相变潜热达到235.40J/g,相变温度为29.86℃。LiNO_3·3H_2O/EG复合定型相变材料经100次原位DSC循环后相变温度几乎无变化,相变潜热累计衰减率为1.86%,表明该复合定型相变材料是一种热稳定性能良好储能材料,可应用于墙体保温,地暖空调砖等一系列建筑节能新领域。

吸收式制冷用氨-硝酸锂工质对及循环系统的研究

氨-硝酸锂作为新型吸收式制冷工质对有很多突出优点,但有关其热物理性质及循环系统的研究资料比较少。文中详细介绍了氨-硝酸锂吸收式制冷工质对的特点、热力学性质以及目前国内外对此工质对的研究进展,并提出利用此工质对的一种吸收压缩混合循环系统。利用此系统,可将总效率提高10%,具有较好的经济性。

硝酸锂改性钛系离子筛的制备及其吸附性能

钛系锂离子筛具有较高的锂吸附容量和稳定性,对其制备工艺及性能进行改进研究具有重要意义。使用硝酸锂和碳酸锂混合物作为锂源,与二氧化钛在500℃下进行固相反应,生成层状钛酸锂;使用0.2 mol·L^-1盐酸对其酸洗24 h,得到了锂离子筛吸附剂;采用X射线衍射、扫描电镜、粒度分析、N2吸附-脱附方法等,对其性能进行了表征;通过锂离子的吸附实验,确定了吸附和再生性能;探究了该新型吸附剂的锂离子吸附机理。结果表明:吸附过程是单分子层化学吸附;经过改性,离子筛颗粒更加细小,孔体积和比表面积更大,结构完整;在70 mg·L^-1的Li^+溶液中,吸附量为25.01 mg·g^-1,准二级吸附速率常数为0.2762 g·(mg·h)^-1,吸附速率较之未改性提高了54.56%;该离子筛对浓度为11.6 mg·L^-1的Li^+溶液,其锂去除率可以达到99.77%。

六水硝酸镁-硝酸锂共晶盐/膨胀石墨复合相变材料的制备及性能强化

采用熔融共混法在六水硝酸镁中掺入不同质量分数的硝酸锂成功制备了六水硝酸镁-硝酸锂共晶相变材料。六水硝酸镁-硝酸锂共晶盐的共晶点在质量比85∶15附近。利用差示扫描量热仪得到了共晶相变材料的相变温度为72.46℃,相变潜热为193.7 kJ/kg,通过步冷曲线测得共晶盐的放热平台明显且过冷度小于1.5℃,X射线衍射测试表明共晶盐中六水硝酸镁和硝酸锂并未发生化学反应。经过数次冷热循环,共晶盐的相变温度变化小且未出现相分离现象,稳定性较好。由于共晶相变材料的吸光能力弱,采用添加膨胀石墨来提高共晶相变材料的光热性能。本工作获得的相变材料具有合适的相变温度以及较高的潜热值,解决了六水硝酸镁的相变温度与供热末端温区不匹配的问题,并且具有较好的光吸收能力,可作为建筑采暖末端为散热器的太阳能清洁供暖系统等领域的候选材料。

硝酸锂在二甲亚砜溶液中离子溶剂化和离子缔合的红外光谱研究

利用ATR-FTIR光谱研究了硝酸锂在二甲基亚砜溶液中离子溶剂化和离子缔合,溶剂分子谱带的变化说明, 锂离子与溶剂分子之间发生了强烈的相互作用,这种相互作用主要是通过SO中的氧原子进行的,利用光谱曲线拟合技术定 量计算了阳离子溶剂化数,确定溶液中离子的存在状态(直接接触离子对、自由离子)。

火焰原子吸收光谱法测定硝酸锂中的钙镁

提出了采用火焰原子吸收光谱法测定硝酸锂中的钙镁含量的条件,探讨了消除共存元素的干扰。

从头算量子化学计算方法对硝酸锂溶液中存在的离子缔合物种及缔合过程的研究

利用量子化学计算方法,在HF/6-31+G*水平下对硝酸锂溶液中可能存在的离子缔合物种,以及当浓度升高时溶液中发生的离子缔合过程进行了研究.硝酸根与水合锂离子可形成溶剂共享离子对、接触离子对、三离子及多离子团簇等离子缔合物种,在所有的缔合物种中,锂离子大都以形成四配位四面体结构为主,只有少数情况下存在能量较高的五配位结构.以上3种水合离子缔合物种中的v1(NO3-)频率与水合硝酸根中的参比值相比,分别发生1.4,-6.9以及大于2.8 cm-1的蓝移,考虑到实验光谱中v1(NO3-)带是持续蓝移的.推测的硝酸锂溶液在浓度升高时发生离子缔合的过程可简略表示为"自由水合离子→溶剂共享型离子对→阳-阴-阳型三离子团簇→链状多离子团簇→网状多离子团簇→晶体".这个过程与在硝酸镁和硝酸钠中的缔合过程是相似的.

硝酸锂添加剂在锂硫电池中作用的新理解

硝酸锂(LiNO_(3))作为锂硫(Li-S)电池电解液添加剂获得了广泛的关注,对其作用机理也进行了深入研究.本研究通过新的实验方案,对LiNO_(3)添加剂的作用机理提出了新的理解.该实验方案中,利用含LiNO_(3)添加剂电解液循环过的锂金属负极和新的硫电极,与不含LiNO_(3)添加剂电解液重新组装电池.该电池在充电过程中却存在严重过充现象,发生了多硫离子的穿梭.这说明LiNO_(3)抑制"穿梭效应"的作用机制不仅是生成固体电解质界面膜(solid electrolyte interphase,简称SEI膜);而且通过离子迁移数测试,发现加入LiNO_(3)添加剂后,锂离子(Li^(+))迁移数增加.由此得出,加入LiNO_(3)添加剂的另一个作用是增加Li^(+)迁移数,从而降低多硫离子迁移数,有效抑制"穿梭效应".

氨-硝酸锂在多根竖管内的降膜吸收实验研究

设计了含多根竖管的降膜式吸收器,以氨-硝酸锂作为吸收实验的工质对,对吸收器内氨蒸汽压力及其对应的饱和温度、吸收压力势、溶液进口温度、溶液进口质量分数和溶液喷淋密度等对氨的平均吸收速率的影响进行了实验.实验结果表明:当吸收速率变化范围为2.2×10^(-6)～4.8×10^(-6) g·m^(-2)·s^(-1)·Pa^(-1)时,吸收速率随吸收压力的变化趋于线性;吸收速率随吸收器溶液进口温度的增大而降低;吸收速率随吸收器进口溶液喷淋质量分数的降低而增大;并且随着喷淋密度的增大,吸收速率先增大后趋于平稳.

硫正极中硝酸盐和黏结剂的种类对锂硫电池性能的影响

系统研究了正极中使用不同种类的硝酸盐和黏结剂对锂硫电池电化学性能的影响。通过对比锂硫电池的循环性能和库伦效率,发现以硝酸镁为正极添加剂的锂硫电池的库伦效率最高,且其最适合的质量分数为10%。在研究硫正极中硝酸盐和黏结剂的协同效应对锂硫电池电性能的影响时,发现使用β-环糊精聚合物(β-CDp)黏结剂的锂硫电池电化学性能最好。在此基础上,使用含硝酸锂的电解液可进一步提高了锂硫电池库伦效率(>98%),说明硫正极中的硝酸镁和黏结剂以及电解液中的硝酸锂之间有协同作用,可共同抑制穿梭效应,有助于进一步提高锂硫电池的放电比容量和库伦效率。

电渗析复分解技术实现无机锂盐增值的研究

硝酸锂是一种重要的三元锂电池正极原料,但传统工艺制备硝酸锂的方法繁琐且不环保。因此,采用电渗析复分解技术直接由初级锂盐氯化锂制备获得更高价值的硝酸锂产品。在2.5 mol·L^(-1)的进料浓度下,LiNO_(3)产品的纯度高达96%,且电流效率也始终保持在90%以上,这种方法有望实现大规模生产硝酸锂产品。

磷酸钛离子交换剂纯化饱和LiNO_(3)溶液的平衡

研究磷酸钛离子交换剂(Li-TiOP)在饱和LiNO_(3)溶液中对Cu^(2+)、Co^(2+)、Mn^(2+)、Ni^(2+)和Cr^(3+)离子的吸附性能。采用XRD、SEM、TG、DSC、NGSP和元素分析对固体样品进行表征。采用原子吸收光谱法(AAS)和电感耦合等离子体质谱法(ICP MS)测定溶液中离子的浓度。采用Langmuir、Freundlich、Temkin和Nikolsky模型计算金属离子的吸附等温线。在研究金属离子吸附时,必须考虑吸附剂的溶剂化状态。Li-TiOP对所研究离子的选择性为:Cr^(3+)>Cu^(2+)>Mn^(2+)>Co^(2+)>Ni^(2+),且对上述4种模型均适用。吸附过程热力学参数的变化与吸附剂离子电位的变化有关。磷酸钛能有效去除多组分溶液中的微量金属离子,使LiNO_(3)纯度高于99.999%(质量分数)。

γ-LiAlO_2超细粉SHS合成及反应机理的研究

以硝酸锂和水合硝酸铝为氧化剂,使用柠檬酸和尿素作为燃料,根据推进燃料化学理论计算原料的配比,采用自蔓延高温合成法(SHS)快速合成出γ-LiAlO2的超细粉。研究了燃料种类及煅烧温度对合成产物相组成和粉末形貌的影响。根据吉布斯自由能最小原理以及化合价配比平衡法则,发现当燃料中尿素与柠檬酸的配比为9∶1时燃烧反应之所以能够快速持续地进行,究其基本原因在于燃料与相应的氧化剂之间形成了过渡型的络合物,进而降低了合成反应的活化能,使燃烧反应得以持续进行。

LiNO_3-KNO_3-H_2O三元体系相平衡研究

本文采用等温法分别测定了KNO3-H2O体系的溶解度相图以及LiNO3-KNO3-H2O体系在273.15和298.15K的等温溶解度相图。结果表明在273.15K时LiNO3-KNO3-H2O体系的溶解度等温线有2条分支,对应的固相分别为KNO3和LiNO3·3H2O,共饱点组成为31.55wt%LiNO3和7.07wt%KNO3。该体系在298.15K的等温线有3条分支,对应的固相分别为KNO3,LiNO3和LiNO3·3H2O,2个共饱点组成分别为50.42wt%LiNO3,22.18wt%KNO3,和55.74wt%LiNO3,10.9wt%KNO3。

高分子固体电解质LiNO_3-LiOOCCH_3/聚丙烯酸锂的合成与性能研究

以丙烯酸和氢氧化锂为原料用反相乳液聚合法合成聚丙烯酸锂 (PAALi) ,将其熔于低共熔盐 (一定比例的LiNO3 LiOOCCH3混合物 )中得到新型高分子固体电解质 (SPE) ,用XRD、IR、DTA、TG DTG等技术进行了表征 ,讨论了影响合成PAALi工艺及新型固体电解质电阻率的主要因素 ,在LiNO3 LiOOCCH3摩尔比为 1∶1时 ,将其按质量百分比 80∶2 0与聚丙烯酸锂混合均匀并熔融 ,得到的电解质其室温离子电导率可达 2× 10 - 5S·cm- 1 ,大量低共熔盐的加入可明显提高SPE的离子导电率 .XRD、DTA及TG