TiO_(2)掺杂石墨烯对SO_(2)气体的气敏特性研究

气体绝缘开关设备(GIS)放电过程中产生的SO_(2)组分,与放电故障类型和严重程度具有密切关系。探究具有优异气敏检测能力的SO_(2)气敏传感器,可为在线监测GIS放电故障提供检测基础。基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算,首先,优化了不同数量TiO_(2)在石墨烯表面的掺杂结构,获得最优化掺杂结构;其次,让SO_(2)气体分子以不同方式靠近本征石墨烯,计算分析SO_(2)气体分子在TiO_(2)-graphene表面的吸附结构、吸附能和电荷转移;最后,对比分析气体吸附前后体系的总态密度(DOS)和分波态密度(PDOS),探究SO_(2)与TiO_(2)掺杂石墨烯结构之间相互作用机理。研究发现,两个TiO_(2)掺杂具有最优掺杂结构,对单个和双SO_(2)气体分子均具有良好的吸附性能且都为化学吸附。因此,基于TiO_(2)掺杂石墨烯材料的气敏传感器在GIS放电分解组分检测与故障诊断领域具有良好的应用前景。

SO_(2)气体介入中非某铜钴矿钴还原浸出反应的新工艺探讨

针对中非某铜钴矿钴还原浸出工艺中存在钴浸出率低、SO_(2)气体利用较低、SO_(2)气体外逸污染环境等难题,通过SO_(2)气体浸出钴的机理研究并结合现场试验研究,创造性采用SO_(2)气体加压与常压联合介入的方式,通过3种工艺路径联合介入钴还原浸出反应,并研制了配套的专用装备。新工艺及其专用装备通过SO_(2)气体与溶液的充分混合,有效控制了气体的逸散,显著提升了SO_(2)气体的溶解度和利用率,加快了还原浸出剂Fe^(2+)的再生速率,通过增强SO_(2)与Fe^(2+)的协同还原浸出作用实现了钴的高效提取。现场试验数据显示:新工艺及其专用装备能实现SO_(2)气体利用率提升15个百分点以上,钴浸出率提高3个百分点,在提高钴产能的同时还降低了生产成本,并有效解决SO_(2)气体外逸污染环境问题。该研究成果能用于指导中非铜钴矿山企业优化改进现有的湿法提取铜钴矿物的生产工艺,显著提升钴的浸出效率,从而增加钴的产能,并通过提升SO_(2)气体利用效率,降低生产成本。

高压组合电器中SF6分解产物SO_(2)F_(2)红外吸收特性及其检测传感装置研究

特高压硫酰氟(SO2F2)气体作为气体绝缘全封闭组合电器(GIS)气室中六氟化硫(SF6)分解产物的特征组分,对其进行检测分析可实现GIS设备的早期潜伏性故障识别。搭建光程池温度、压强可调的傅里叶变换红外吸收光谱仪(FTIR)系统,利用FTIR实验及HITRAN数据库得到的吸收谱线参数,对SO2F2气体的红外吸收谱线及其交叉干扰特性进行分析,选取中心波长2763 cm^(-1)位置作为SO2F2气体的特征吸收峰,并对SO2F2在该波段位置附近受温度和压强影响的红外吸收特性进行研究。结果表明:HITRAN数据库模拟仿真红外光谱与实验数据吻合较好;当压强在50~300 k Pa范围内变化时,SO2F2气体在2710~2810 cm^(-1)波数范围内的峰值吸收系数随着压强的增加而增大,2763 cm^(-1)位置吸收系数随压强的变化率为0.0024 cm^(-1)/k Pa,增加压强可以提高气体检测灵敏度;当温度在298~338 K范围内变化时,SO2F2气体在2710~2810 cm^(-1)波数范围内的峰值吸收系数随着温度的升高而减小,2763 cm^(-1)位置吸收系数随压强的变化率为0.002 cm^(-1)/K。分析结果对GIS设备故障SF6分解产物SO2F2的红外光学检测技术研究具有重要意义。