基于力场调控机制的离子分离数值仿真
胡雅茹1
张东相2
李子瑞1
1.河北工业大学机械工程学院,国家技术创新工程研究中心,天津 3004012.犹他州立大学生物工程系,犹他州洛根市84321,美国
摘要：为了解决高镁锂浓度比例下离子分离困难的问题,提出一种基于力场调控的离子分离数值仿真系统.该系统引入呈特定位置关系的水平障碍,来调节系统的流场分布,依据锂离子和镁离子电泳迁移率的差异,在电场力和流场力的作用下将2种离子以与水平方向不同夹角的路径扩散,实现镁、锂离子的分离;采用计算流体力学方法对离子分离系统进行数值模拟,通过分析离子在流场调节下的行为,探索该系统对电压、流速和障碍参数的响应规律;水平障碍将通道分为中间宽、边界窄的区域,在离子出口处稳定流场,缩小离子采样空间,控制来流方向接近锂离子分离轨迹,使离子分离质量更高,稳定性更好;采用稀释后的盐湖卤水溶液进行数值仿真模拟.结果表明:在电压为11.5 V、水流速度为990 μm/s时,该系统可以回收93％的锂离子,并将镁离子回收率提高至95％,基于力场调控机制的离子分离系统可以实现对化学性质相似的锂、镁离子的高效分离.
关键词：离子分离电泳法数值模拟力场调控
分类号：O351.2(流体力学)TB4(工业通用技术与设备)
资助基金：国家自然科学基金(12072100)
论文发表日期：2023-10-25
在线出版日期：2026-05-22（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：11( 101-111 )
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