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adf:batchworkforionics_liquid

溶剂筛选:批量筛选液体溶质的离子液体溶剂

通过 Python 脚本,针对用户指定的液态溶质,遍历不同阴阳离子组合(自动考虑其电荷与比例)形成的液态溶剂。指定温度下,计算液液平衡,找到混溶间隙,供用户参考其混溶性。

运行环境

Windows

AMSJobs → Help → Command-line 打开命令行,输入 sh 回车进入命令行环境,筛选作业在该环境中完成,将生成 Excel 结果文件以及图,便于用户进行数据处理。

另外,需要安装 pandas 包。安装方法:在命令行中输入

amspython -m pip install -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple pandas

回车,大约几十秒即可安装成功。

如果 HDB、HDA、溶质数量特别巨大,需要并行化处理,则还需要安装 multiprocessing 包,安装方法:在命令行输入

amspython -m pip install multiprocessing

回车。这个包似乎没有找到国内的镜像,因此可能连接国外服务器太慢,导致安装失败。

Linux

在 AMS 环境变量生效的情况下,直接进入命令行即可,当然也需要类似安装 pandas、multiprocessing 包。

准备阴离子、阳离子、溶质

这要求清楚分子的三维结构,三维结构的确认,参考教程“寻找分子真实构型/多个异构体共存的分子的谱学性质的玻尔兹曼平均、生成*.coskf文件”的前两步。

*.coskf 文件的制作参考教程:

AMS 提供一个离子液体库,包含 80 个阳离子和 56 个阴离子,下载链接:http://downloads.scm.com/Downloads/crs/ADFCRS-2018.zip

筛选过程

文件下载:(点击),注意解压到一个不含中文、空格的路径中。压缩包包含:

  • 一个 Python 脚本
  • 一个文件夹 coskf-IL,该文件夹中中的 IL 文件夹存放阴阳离子的 *.coskf 文件,solute 存放溶质的 *.coskf。用户如果增加 AMS 自带离子液体库之外的阴阳离子,*.coskf 文件的命名也应遵照例子中的规则
  • 一个 IL_list.csv 文件,列出了 AMS 自带离子液体库中所有阴阳离子,如果用户有超出该范围的阴阳离子,则按照类似格式在表格中追加即可。这些命名等信息,将会出现在输出结果的excel表格中,因此命名应便于用户阅读。

真正计算的时候,只计算提供了 *.coskf 文件的阴阳离子。脚本将会一次性遍历所有阴阳离子组合。

脚本参数修改

注意修改 Python 脚本需要专门的编辑器,如果用户没有编辑器,可以在关闭输入法的前提下,用写字板手动敲入字符修改(不要从其他地方粘贴进来,这会导致格式问题),或参考Python脚本的编辑器。推荐后者。

cal_type = 'binmixcoef'
method   = 'COSMOSACDHB'

solute = 'Water.coskf'
temp = 298.15
MPI_option= False   #If True -> parallel calculation
maxjobs=8           #numbers of processes used for parallel calculation
  • 该脚本使用 COSMOSACDHB 方法,可以修改为其他方法(具体使用前,应使用实验数据,进行测试找到最合适的方法。混溶性间隙对模型参数非常敏感),包括:
    • COSMORS
    • COSMOSAC
    • COSMOSAC2007
    • COSMOSAC2010
    • COSMOSAC2013
    • COSMOSAC2016
    • COSMOSACDHB
  • 该脚本的溶质为 Water.coskf
  • 温度为 298.15 K
  • 如果成功安装了 multiprocessing,则可以将 MPI_option= False 改为 MPI_option= True,从而可以使用多个核心,如果使用n个核心数通过 maxjobs=n 来设置。

运行方式

在如上命令行环境中,进入脚本所在文件夹(如果 AMSJobs 进入该文件夹,则 Help → Command-line输入 sh 回车即处于该文件夹下),输入命令:

amspython example_IL_LLE_auto.py

回车即开始运行。 如果运行成功,则屏幕输出类似如下:

结果查看

运行完毕,将生成一个 IL_screening.csv 文件:

该计算实际上是采用液液平衡的计算方式,分析结果的。表格中分别列出阳离子、阴离子名称、溶质、阴阳离子电荷等。最后两列为在指定温度下,混溶间隙的起始点与终点,该数据为离子液体(阴阳离子视为一个整体)的摩尔比,例如第一种组合,该离子液体摩尔比为7.05 × 10$^{-5}$ ~ 0.941088626之间时,二者无法混溶,为两液相。

补充说明

脚本中xlle还可以输出其他数据,具体如下(本文使用了前两项):

  • xlle[0] = mole fraction of component 1 (x1) at Liquid1 (L1)
  • xlle[1] = mole fraction of component 1 (x1) at Liquid2 (L2)
  • xlle[2] = Pressure(bar)
  • xlle[3] = Temperature(K)
  • xlle[4] = Pressure(bar)
  • xlle[5] = Temperature(K) set to zero under isobar calculation
  • xlle[6] = x1*gamma1 of Liquid 1
  • xlle[7] = x1*gamma1 of Liquid 2
  • xlle[8] = excess Gibb free energy of Liquid 1
  • xlle[9]= excess Gibb free energy of Liquid 2
  • xlle[10]= excess enthalpy of Liquid 1
  • xlle[11]= excess enthalpy of Liquid 2
  • xlle[12]= Gibbs energy of mixing of Liquid 1
  • xlle[13]= Gibbs energy of mixing of Liquid 2
  • xlle[14]= Partial Pressure of component 1
  • xlle[15]= Partial Pressure of component 2
  • xlle[16]= enthalpy of vaporization of Liquid 1
  • xlle[17]= enthalpy of vaporization of Liquid 2
adf/batchworkforionics_liquid.txt · 最后更改: 2023/08/08 17:43 由 liu.jun

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