CN106938843A - 一种介入亚临界水的生产石墨烯设备与工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种介入亚临界水的生产石墨烯设备与工艺。由左螺杆泵总成，左微波加热总成，左加热管，超声振动环，右加热管，右微波加热总成，右螺杆泵总成构成。将水与生产石墨烯原料送入设备，被微波加热使水升温至亚临界状态，高速喷射出对撞超声分散成石墨烯。
Description
技术领域
本发明涉及石墨烯生产，特别涉及一种介入亚临界水的生产石墨烯设备与工艺。
背景技术
目前生产石墨烯的主流工艺有：化学气相沉积法，氧化还原法，剥离法；厦门大学的“一种制备石墨烯的方法”（ 发明专利201310074152.1）就公开了一种剥离法，它将天然石墨加入到溶有壳聚糖的酸性水溶液中，获得膨胀石墨，再将膨胀石墨在超声槽中分散，离心分离，收获石墨烯；
为了提高生产效率，降低生产成本，有必要提出剥离法生产石墨烯的新设备与工艺。
发明内容
一种介入亚临界水的生产石墨烯设备由左螺杆泵总成，左微波加热总成，左加热管，超声振动环，右加热管，右微波加热总成，右螺杆泵总成构成，其特征是沿水平轴线分布左螺杆泵总成出口与左加热管进口联接，左加热管出口相隔对撞室与右加热管出口相对，右加热管进口与右螺杆泵总成出口联接；
超声振动环同水平轴线安装在左加热管出口与右加热管出口之间，超声振动环包围在对撞室外围；
左加热管同轴安装在左微波加热总成的左微波谐振腔内, 右加热管同轴安装在右微波加热总成的右微波谐振腔内;
左螺杆泵总成左端上面有左进料斗, 右螺杆泵总成右端上面有右进料斗;
利用这介入亚临界水的生产石墨烯设备, 生产石墨烯工艺如下述:
1.)将水与生产石墨烯原料从左进料斗送入左螺杆泵总成,左螺杆泵总成将水与生产石墨烯原料加压送入左加热管, 左加热管中水与生产石墨烯原料被微波加热, 微波加热功率足以使水升温至亚临界状态, 亚临界状态水有强浸润力侵入生产石墨烯原料内部,胀裂生产石墨烯原料, 高温气化的水蒸汽携己胀裂生产石墨烯原料从左加热管出口高速喷出;
2.)同时将水与生产石墨烯原料从右进料斗送入右螺杆泵总成,右螺杆泵总成将水与生产石墨烯原料加压送入右加热管, 右加热管中水与生产石墨烯原料被微波加热, 微波加热功率足以使水升温至亚临界状态, 亚临界状态水有强浸润力侵入生产石墨烯原料内部, 胀裂生产石墨烯原料, 高温气化的水蒸汽携己胀裂生产石墨烯原料从右加热管出口高速喷出;
3.)从左加热管出口高速喷出的高温气化的水蒸汽携己胀裂生产石墨烯原料,与从右加热管出口高速喷出的高温气化的水蒸汽携己胀裂生产石墨烯原料在对撞室中对撞, 导致己胀裂生产石墨烯原料粉碎剥离;
4.)在对撞室中对撞气流冲击包围在对撞室外围的超声振动环,激发24KHz超声波, 更进一步加强了己胀裂生产石墨烯原料的粉碎剥离;
5.)将4.)所述粉碎剥离料经旋流分离,收集上清液为石墨烯分散液,下旋流分离液回到1.) 程序;
6.)根据需要用公知设备与工艺从石墨烯分散液中收获石墨烯干粉;
附图说明
图1 是一种介入亚临界水的生产石墨烯设备结构示意图。
具体实施方式
一种介入亚临界水的生产石墨烯设备由左螺杆泵总成(1)，左微波加热总成(2)，左加热管(3)，超声振动环(4)，右加热管(7)，右微波加热总成(6)，右螺杆泵总成(5)构成，其特征是沿水平轴线分布左螺杆泵总成(1)出口与左加热管(3)进口联接，左加热管(3)出口相隔对撞室（8）与右加热管（7）出口相对，右加热管（7）进口与右螺杆泵总成（5）出口联接；
超声振动环（4）同水平轴线安装在左加热管（3）出口与右加热管（7）出口之间; 超声振动环（4）包围在对撞室（8）外围；
左加热管（3）同轴安装在左微波加热总成（2）的左微波谐振腔（2-2）内, 右加热管（7）同轴安装在右微波加热总成（6）的右微波谐振腔（6-2）内;
左螺杆泵总成（1）左端上面有左进料斗（1-1）, 右螺杆泵总成（5）右端上面有右进料斗（5-1）;
左加热管(3) 与右加热管(7) 结构相同, 材料选择可吸收微波的炭化硅陶瓷，长度2000mm-3000mm, 外直径60mm-80mm, 变径内腔, 从进口向出口分布有:等径内腔, 直径逐渐变小内腔, 直径逐渐变大内腔三段,等径内腔长度占加热管总长的80%,等径内腔直径20mm-40mm, 联接等径内腔后面是直径逐渐变小内腔, 直径逐渐变小内腔长度占加热管总长的15%,最小直径2-6mm, 联接直径逐渐变小内腔最小直径后面是直径逐渐变大内腔, 直径逐渐变大内腔长度占加热管总长的5%,直径由2-6mm逐渐变大至直径20mm-40mm;
在左螺杆泵总成（1）套有左水冷却套(1-2), 在右螺杆泵总成（5）套有右水冷却套(5-2)
利用这涉及一种介入亚临界水的生产石墨烯设备, 生产石墨烯工艺如下述:
1.)将水与生产石墨烯原料从左进料斗(1-1)送入左螺杆泵总成(1),左螺杆泵总成(1)将水与生产石墨烯原料加压送入左加热管(3), 左加热管(3)中水与生产石墨烯原料被微波加热, 微波加热功率足以使水升温至亚临界状态(3740C), 亚临界状态水有强浸润力侵入生产石墨烯原料内部, 胀裂生产石墨烯原料, 高温气化的水蒸汽携己胀裂生产石墨烯原料从左加热管(3)出口高速喷出;
2.)同时将水与生产石墨烯原料从右进料斗（5-1）送入右螺杆泵总成（5）,右螺杆泵总成（5）将水与生产石墨烯原料加压送入右加热管（7）, 右加热管（7）中水与生产石墨烯原料被微波加热, 微波加热功率足以使水升温至亚临界状态(3740C), 亚临界状态水有强浸润力侵入生产石墨烯原料内部, 胀裂生产石墨烯原料, 高温气化的水蒸汽携己胀裂生产石墨烯原料从右加热管（7）出口高速喷出;
3.)从左加热管（3）出口高速喷出的高温气化的水蒸汽携己胀裂生产石墨烯原料,与从右加热管（7）出口高速喷出的高温气化的水蒸汽携己胀裂生产石墨烯原料在对撞室（8）中对撞, 导致己胀裂生产石墨烯原料粉碎剥离;
4.)在对撞室中对撞气流冲击包围在对撞室外围的超声振动环,激发24KHz超声波, 更进一步加强了己胀裂生产石墨烯原料的粉碎剥离;
5.)将4.)所述粉碎剥离料经旋流分离,收集上清液为石墨烯分散液,下旋流分离液回到1.) 程序;
6.)根据需要用公知设备与工艺从石墨烯分散液中收获石墨烯干粉。
实施例1
选择已粉碎至120目的层状石墨(又称鳞片石墨) 作生产石墨烯原料, 在上述一种介入亚临界水的生产石墨烯设备中, 按工艺生产石墨烯。
实施例2
选择已粉碎至120目的生产石墨烯用的活性炭作生产石墨烯原料, 在上述一种介入亚临界水的生产石墨烯设备中, 按工艺生产石墨烯。
Claims (2)
1.一种介入亚临界水的生产石墨烯设备由左螺杆泵总成(1)，左微波加热总成(2)，左加热管(3)，超声振动环(4)，右加热管(7)，右微波加热总成(6)，右螺杆泵总成(5)构成，其特征是沿水平轴线分布左螺杆泵总成(1)出口与左加热管(3)进口联接，左加热管(3)出口相隔对撞室（8）与右加热管（7）出口相对，右加热管（7）进口与右螺杆泵总成（5）出口联接；
超声振动环（4）同水平轴线安装在左加热管（3）出口与右加热管（7）出口之间; 超声振动环（4）包围在对撞室（8）外围；
左加热管（3）同轴安装在左微波加热总成（2）的左微波谐振腔（2-2）内, 右加热管（7）同轴安装在右微波加热总成（6）的右微波谐振腔（6-2）内;
左螺杆泵总成（1）左端上面有左进料斗（1-1）, 右螺杆泵总成（5）右端上面有右进料斗（5-1）;
左加热管(3) 与右加热管(7) 结构相同, 材料选择可吸收微波的炭化硅陶瓷，长度2000mm-3000mm, 外直径60mm-80mm, 变径内腔, 从进口向出口分布有:等径内腔, 直径逐渐变小内腔, 直径逐渐变大内腔三段,等径内腔长度占加热管总长的80%,等径内腔直径20mm-40mm, 联接等径内腔后面是直径逐渐变小内腔, 直径逐渐变小内腔长度占加热管总长的15%,最小直径2-6mm, 联接直径逐渐变小内腔最小直径后面是直径逐渐变大内腔, 直径逐渐变大内腔长度占加热管总长的5%,直径由2-6mm逐渐变大至直径20mm-40mm;
在左螺杆泵总成（1）套有左水冷却套(1-2), 在右螺杆泵总成（5）套有右水冷却套(5-2)。
2.根据权利要求1，利用本发明的一种介入亚临界水的生产石墨烯设备, 生产石墨烯工艺如下述:
1.) 将水与生产石墨烯原料从左进料斗(1-1)送入左螺杆泵总成(1), 左螺杆泵总成(1)将水与生产石墨烯原料加压送入左加热管(3), 左加热管(3)中水与生产石墨烯原料被微波加热, 微波加热功率足以使水升温至亚临界状态(3740C), 亚临界状态水有强浸润力侵入生产石墨烯原料内部, 胀裂生产石墨烯原料, 高温气化的水蒸汽携己胀裂生产石墨烯原料从左加热管(3)出口高速喷出;
2.) 同时将水与生产石墨烯原料从右进料斗（5-1）送入右螺杆泵总成（5）, 右螺杆泵总成（5）将水与生产石墨烯原料加压送入右加热管（7）, 右加热管（7）中水与生产石墨烯原料被微波加热, 微波加热功率足以使水升温至亚临界状态(3740C), 亚临界状态水有强浸润力侵入生产石墨烯原料内部, 胀裂生产石墨烯原料, 高温气化的水蒸汽携己胀裂生产石墨烯原料从右加热管（7）出口高速喷出;
3.) 从左加热管（3）出口高速喷出的高温气化的水蒸汽携己胀裂生产石墨烯原料, 与从右加热管（7）出口高速喷出的高温气化的水蒸汽携己胀裂生产石墨烯原料在对撞室（8）中对撞, 导致己胀裂生产石墨烯原料粉碎剥离;
4.) 在对撞室中对撞气流冲击包围在对撞室外围的超声振动环, 激发24KHz超声波,更进一步加强了己胀裂生产石墨烯原料的粉碎剥离;
5.) 将4.) 所述粉碎剥离料经旋流分离, 收集上清液为石墨烯分散液, 下旋流分离液回到1.) 程序;
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