CN110240295B - 石墨烯防结垢装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及水处理设备技术领域，尤其涉及一种石墨烯防结垢装置，包括圆筒，圆筒的上端和下端分别密封设置有上封盖和下封盖，上封盖上连通有上接管，下封盖上连通有下接管，圆筒内固定设置有防结垢填料，防结垢填料呈圆柱形，防结垢填料的外周和圆筒内壁固定连接，防结垢填料由石墨烯层和锌材质层相互交替叠加而成，防结垢填料上开设有上下相通的流道孔。本发明利用石墨烯的强导电性以及碳和锌形成强电势差可以抑制碳酸钙晶体晶核的形成和生长，流道孔形成的涡流经过导流锥筒后持续形成涡流，对后续的管壁有冲刷作用，使亚稳定态晶形晶体大部分悬浮与水中，易于被水冲走，从而达到阻垢的目的，结构简单合理，成本低，除垢效率高。

Description

石墨烯防结垢装置

技术领域

本发明涉及水处理设备技术领域，尤其涉及一种石墨烯防结垢装置。

背景技术

污垢是指在与不洁净流体相接触的固体表面上逐渐积聚起来的一层固态物质，通常是我们所说的液侧污垢，它通常是以混合物的形态存在。

污垢是一种广泛存在于生活生产过程中的普遍现象。尤其在热交换过程中更为突出。调查表明，90％以上的换热设备存在不同程度的污垢。换热表面结垢后将形成污垢热阻，增加传热热阻和流动阻力，管径的细微变化也会导致流速的降低或压力降的增大，甚至引起局部换热导致事故发生；而热阻的增加使换热过程中的热效率降低，从而又引发一系列的经济损失。据统计显示污垢给工业造成的损失大约占工业总产值的0.3％。我国是个幅员辽阔的国家，每年因污垢带来的经济损失更是巨大，以我国1996年的工业总产值29082亿元计算，这样由于污垢造成的直接经济损失约为87亿元人民币。

对于水的防垢除垢过去往往只是局限于通过物理吸附或用化学药剂(酸、碱等)对水进行酸洗或碱洗，而这些传统方法不仅需要消耗巨大的能量和成本，并且只能除去水中某些特定的杂质离子，而不能使水质得到根本的改善，防止水垢的形成，残留在水中的酸、碱还会对水体造成污染。近年来化学试剂(酸洗、碱煮等)除垢的方法正在逐渐被新的绿色环保的物理防垢、除垢方法所代替。新的水处理技术，不但能够清除水中的结垢离子，而且对环境友好。目前采用的物理防垢、除垢方法有许多种，如机械除垢、磁场作用除垢、静电除垢、活性炭除垢、离子交换树脂除垢、铜锌合金防垢等。

但是，传统的除垢方法由于其各自的缺陷，不能彻底的纺织结垢。比如：磁处理防垢装置适于热水锅炉及其供暖系统防垢，但系统中的锈蚀产物影响磁处理装置的使用效果，当用于大容量热水锅炉和热力网除垢时，需配置除铁装置，使得系统复杂，不便于应用。超声技术用来防垢除垢虽然能起到一定的作用，但是和电场一样需要耗费大量的电能，投入成本较高，而且设备复杂，维护不方便，不利于大范围推广。

综上所述，防结垢目前还有许多未解决的问题，迫切需要设计一种零功耗、高效率的防结垢装置。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了解决现有技术中水处理的防结垢装置的技术缺陷，本发明提供一种石墨烯防结垢装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种石墨烯防结垢装置，包括圆筒，所述圆筒的上端和下端分别密封设置有上封盖和下封盖，上封盖上连通有上接管，下封盖上连通有下接管，圆筒内固定设置有防结垢填料，防结垢填料呈圆柱形，防结垢填料的外周和圆筒内壁固定连接，所述防结垢填料由石墨烯层和锌材质层相互交替叠加而成，防结垢填料上开设有上下相通的流道孔。本发明石墨烯层和锌材质层相互叠加设置，且相互之间固定连接，利用石墨烯的强导电性以及碳和锌形成强电势差可以抑制碳酸钙晶体晶核的形成和生长。

为了阻止污垢堆积，所述流道孔孔径为0.3-1cm,流道孔从上至下呈螺旋线分布。

为了便于连接，所述上接管的上端和下接管的下端均安装有法兰。

进一步，为了提高防垢效果，所述防结垢填料和圆筒底部之间还固定设置有倒锥形的导流锥筒，所述导流锥筒的上端和防结垢填料下端的外周固定连接，导流锥筒的下端和下接管的上端固定连接。流道孔形成的涡流经过导流锥筒后持续形成涡流，对后续的管壁有冲刷作用，使亚稳定态晶形晶体大部分悬浮与水中，易于被水冲走，从而达到阻垢的目的。

炭质是一种很稳定的电极材料，但炭质材料很难和金属形成合金状材料，特别是石墨烯，本身有很强的导电性和稳定性，但却无法和和金属形成可工业化的应用。为了便于石墨烯层和锌材质层能够相互叠加，石墨烯层和锌材质层的厚度均为200～1000微米。

本发明的有益效果是，本发明的石墨烯防结垢装置，利用石墨烯的强导电性以及碳和锌形成强电势差可以抑制碳酸钙晶体晶核的形成和生长，流道孔形成的涡流经过导流锥筒后持续形成涡流，对后续的管壁有冲刷作用，使亚稳定态晶形晶体大部分悬浮与水中，易于被水冲走，从而达到阻垢的目的，结构简单合理，成本低，除垢效率高。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明石墨烯防结垢装置最优实施例的结构示意图。

图中：1、圆筒，2、上封盖，3、下封盖，4、上接管，5、下接管，6、防结垢填料，61、石墨烯层，62、锌材质层，63、流道孔，7、法兰，8、导流锥筒。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1所示，是本发明最优实施例，一种石墨烯防结垢装置，包括柱形圆筒1，圆筒1的上端和下端分别密封设置有上封盖2和下封盖3，上封盖2上连通有上接管4，下封盖3上连通有下接管5，圆筒1内固定设置有防结垢填料6，防结垢填料6呈圆柱形，防结垢填料6的外周和圆筒1内壁通过粘接剂固定连接，如果圆筒竖直安装，防结垢填料6的外周和圆筒1内壁可以不粘接，直接托在导流锥筒8上端上，防结垢填料6由石墨烯层61和锌材质层62相互交替叠加而成，防结垢填料6上开设有上下相通的流道孔63。流道孔63孔径为0.3-1cm,流道孔63从上至下呈螺旋线分布。填料5的制备方法是：将石墨烯层61和锌材质层62交替叠加一定高度后，再从上到下打孔，孔径为0.3～1cm，打完孔后，从上到下每层沿轴心旋转1～2°，旋转时带动层上所有的层一起转动，使流道孔63从上到下成螺旋形，防结垢填料6外周涂覆粘接剂固定每层的石墨烯层61和锌材质层62。石墨烯层61的制备方法：将市售的石墨烯小片在水中制成悬浮液，然后将悬浮液导入直径和防结垢填料6直径一样的表面皿中，蒸发，石墨烯小片相互叠加，得到的圆形薄膜即为石墨烯层61。石墨烯层61和锌材质层62的厚度均为200～1000微米。

上接管4的上端和下接管5的下端均安装有法兰7。防结垢填料6和圆筒1底部之间还固定设置有倒锥形的导流锥筒8，导流锥筒8的上端和防结垢填料6下端的外周固定连接，导流锥筒8的下端和下接管5的上端固定连接，下接管5的上端连接至圆筒1的底部内，下接管5直径小于圆筒1的内径。

本发明的石墨烯防结垢装置，液体从上接管4进入圆筒1中，从防结垢填料6的流道孔63流过，利用石墨烯的强导电性以及碳和锌形成强电势差可以抑制碳酸钙晶体晶核的形成和生长，流道孔63形成的涡流经过导流锥筒8后持续形成涡流，对后续的管壁有冲刷作用，使亚稳定态晶形晶体大部分悬浮与水中，易于被水冲走，从而达到阻垢的目的。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (4)

1.一种石墨烯防结垢装置，其特征在于：包括圆筒(1)，所述圆筒(1)的上端和下端分别密封设置有上封盖(2)和下封盖(3)，上封盖(2)上连通有上接管(4)，下封盖(3)上连通有下接管(5)，圆筒(1)内固定设置有防结垢填料(6)，防结垢填料(6)呈圆柱形，防结垢填料(6)的外周和圆筒(1)内壁固定连接，所述防结垢填料(6)由石墨烯层(61)和锌材质层(62)相互交替叠加而成，防结垢填料(6)上开设有上下相通的流道孔(63)；

将石墨烯层（61）和锌材质层（62）交替叠加一定高度后，再从上到下打孔，孔径为0 .3～1cm，打完孔后，从上到下每层沿轴心旋转1～2°，旋转时带动层上所有的层一起转动，使流道孔（63）从上到下成螺旋形。

2.如权利要求1所述的石墨烯防结垢装置，其特征在于：所述上接管(4)的上端和下接管(5)的下端均安装有法兰(7)。

3.如权利要求1所述的石墨烯防结垢装置，其特征在于：所述防结垢填料(6)和圆筒(1)底部之间还固定设置有倒锥形的导流锥筒(8)，所述导流锥筒(8)的上端和防结垢填料(6)下端的外周固定连接，导流锥筒(8)的下端和下接管(5)的上端固定连接。

4.如权利要求1所述的石墨烯防结垢装置，其特征在于：所述石墨烯层(61)和锌材质层(62)的厚度均为200～1000微米。

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