CN204917979U - 一种工业化制备氧化石墨烯粉体的设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种工业化制备氧化石墨烯粉体的设备，包括第一反应釜、第二反应釜、第一压滤机、第三反应釜和第二压滤机；所述第一反应釜的出料口通过第一管道连接所述第二反应釜的进料口，所述第二反应釜的出料口通过第二管道连接所述第一压滤机的进料口，所述第一压滤机的出料口通过第三管道连接所述第三反应釜的进料口，所述第三反应釜的出料口通过第四管道连接所述第二压滤机的进料口。本实用新型所述的工业化制备氧化石墨烯粉体的设备，设备简洁，操作简单，安全高效。
Description
技术领域
本实用新型属于石墨烯生产领域，具体涉及一种工业化制备氧化石墨烯粉体的设备。
背景技术
现有的工业化制备氧化石墨烯粉体的设备具有以下缺点：1.在制备氧化石墨烯高温阶段，多采用淋水法向含有浓硫酸高锰酸钾的浆料中加水，极易控制不好反应温度，引起暴沸，危害人身安全；2.酸洗氧化石墨烯多采用沉降法，实现固液分离不彻底，酸洗效率低；3.加水阶段，浓硫酸会随水挥发，对环境和人体造成危害；3.配制酸洗溶液，浓盐酸会挥发，对环境和人体有一定危害；4.废液中含有Cl-，Mn2+和SO4 2-，对环境有较大污染。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种工业化制备氧化石墨烯粉体的设备，克服上述缺陷，解决无法很好的实现固液分离，酸洗效率不高且制备方法对环境和人体有一定危害的问题。
为解决上述技术问题，本实用新型提供一种工业化制备氧化石墨烯粉体的设备，包括第一反应釜、第二反应釜、第一压滤机、第三反应釜和第二压滤机，
所述第一反应釜的出料口通过第一管道连接所述第二反应釜的进料口，所述第二反应釜的出料口通过第二管道连接所述第一压滤机的进料口，所述第一压滤机的出料口通过第三管道连接所述第三反应釜的进料口，所述第三反应釜的出料口通过第四管道连接所述第二压滤机的进料口。
作为本实用新型所述一种工业化制备氧化石墨烯粉体的设备的一种优选方案，所述工业化制备氧化石墨烯粉体的设备还包括恒温槽，所述第一反应釜的外壁设有夹套，所述夹套外接所述恒温槽。
作为本实用新型所述一种工业化制备氧化石墨烯粉体的设备的一种优选方案，所述第一反应釜、第二反应釜和第三反应釜均设有投料口。
作为本实用新型所述一种工业化制备氧化石墨烯粉体的设备的一种优选方案，所述第一反应釜和第二反应釜的顶部均设有冷凝管套件。
作为本实用新型所述一种工业化制备氧化石墨烯粉体的设备的一种优选方案，所述第一管道、第二管道和第四管道中均设有耐腐蚀泵。
作为本实用新型所述一种工业化制备氧化石墨烯粉体的设备的一种优选方案，所述第一反应釜和第二反应釜中均设有温度传感器。
作为本实用新型所述一种工业化制备氧化石墨烯粉体的设备的一种优选方案，所述工业化制备氧化石墨烯粉体的设备还包括温度数显监控器，所述温度传感器均与所述温度数显监控器对应。
与现有技术相比，本实用新型提出的一种工业化制备氧化石墨烯粉体的设备，压滤机实现较好固液分离，提高酸洗效率，降低了酸洗成本；冷凝管套件能吸收挥发的硫酸与HCl气体，减少对环境和人体的危害；废液经过生石灰的处理，使Mn2+和SO4 2-形成沉淀，减少了对环境水体的污染。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中，
图1是本实用新型的一种工业化制备氧化石墨烯粉体的设备的结构示意图。
其中：1为恒温槽、2为第一反应釜、3为第二反应釜、4为第一压滤机、5为第三反应釜、6为第二压滤机、7为冷凝管套件、8为温度数显监控器、9为温度传感器、10为耐腐蚀泵。
具体实施方式
本实用新型所述的一种工业化制备氧化石墨烯粉体的设备，其包括：包括第一反应釜2、第二反应釜3、第一压滤机4、第三反应釜5和第二压滤机6。
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
首先，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本实用新型至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
其次，本实用新型利用结构示意图等进行详细描述，在详述本实用新型实施例时，为便于说明，表示工业化制备氧化石墨烯粉体的设备结构的示意图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是实例，其在此不应限制本实用新型保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间。
实施例一
请参阅图1，图1是本实用新型的一种工业化制备氧化石墨烯粉体的设备的结构示意图。如图1所示，工业化制备氧化石墨烯粉体的设备，包括第一反应釜2、第二反应釜3、第一压滤机4、第三反应釜5和第二压滤机6。
所述第一反应釜2的出料口通过第一管道(未图示)连接所述第二反应釜3的进料口，所述第二反应釜3的出料口通过第二管道(未图示)连接所述第一压滤机4的进料口，所述第一压滤机4的出料口通过第三管道(未图示)连接所述第三反应釜5的进料口，所述第三反应釜5的出料口通过第四管道(未图示)连接所述第二压滤机6的进料口。
所述工业化制备氧化石墨烯粉体的设备还包括恒温槽1，所述第一反应釜2的外壁设有夹套(未图示)，所述夹套外接所述恒温槽1。在一个实施例中，所述第一反应釜2的内壁为搪瓷材料，夹套外接恒温槽1，恒温槽1用于对冷热源进行制冷或加热，通过管道将冷热源通入夹层内起循环回流作用，控制第一反应釜2内的温度。
所述第一反应釜2、第二反应釜3和第三反应釜5均设有投料口。
所述第一反应釜2和第二反应釜3的顶部均设有冷凝管套件7。
所述第一管道、第二管道和第四管道中均设有耐腐蚀泵10。
所述第一反应釜2和第二反应釜3中均设有温度传感器9。
所述工业化制备氧化石墨烯粉体的设备还包括温度数显监控器8，所述温度传感器9均与所述温度数显监控器8对应。
上述生产装置的使用过程如下：
所述第一反应釜2的顶部设有投料口、尾气排放口和冷凝管套件7，设备运行前先启动恒温槽1，使其温度控制在0℃～10℃。加料口一般设有2-3个，可避免不同原料之间的污染。之后将石墨、浓硫酸和高锰酸钾分别投入投料口，之后关闭投料口，启动第一反应釜2，设置转速控制设备，使搅拌桨转速在300～3000转/分钟下运行，搅拌1～24小时；尾气排放口是用于排出从反应开始到结束过程中产生的各种有毒有害气体，尾气经过冷凝管套件7被水吸收。
所述第一反应釜2内部设有温度传感器9和变频调速搅拌器，所述温度传感器9上设有温度数显监控器8，温度传感器9伸入反应瓶中并浸入反应物料内部，及时监控反应液内部的温度，并通过智能数显准确显示温度数值。
第二反应釜3中应先注入一定比例的水，随后将第一反应釜2中充分混合好的原料从出料口排出经由耐腐蚀泵10送入第二反应釜3，使原料与水逐步接触反应，生成氧化石墨原始浆料，其中包括未反应的硫酸、高锰酸钾和未氧化的石墨等杂质；通过设置在第二反应釜3顶部的加料口入口滴加10％～30％的双氧水，使双氧水与残留的高锰酸钾反应，待反应完全，静置沉降1～24小时。
所述第二反应釜3中的浆料经出料口由耐腐蚀泵10送入第一压滤机4，滤液由第三管道送入第三反应釜5顶部的入口。第一压滤机4中产生的滤饼由第二反应釜3的投料口重新投入到第二反应釜3中，并从第二反应釜3的另一个投料口注入稀盐酸，从而对滤饼进行酸洗。该操作取缔了酸洗塔的设置，简化了生产装置，降低了生产成本。
所述第三反应釜5中的滤液中包含未反应的硫酸、盐酸和锰离子等杂质。开启第三反应釜5的变频调速搅拌器，同时从第三反应釜5的顶部投料口加入CaO，不断加入生石灰，直至溶液的pH值为中性。之后开启设置于其底部的出料耐腐蚀泵10，收集与之相连接第二压滤机6中产生的滤渣。第二压滤机6的出料口排出的滤液基本为中性，可以排放，减少了对环境的污染。
所属领域内的普通技术人员应该能够理解的是，本实用新型的特点或目的之一在于：本实用新型所述的工业化制备氧化石墨烯粉体的设备，设备简单，易操作，安全高效：反应釜中产生的有害有毒气体经过冷凝装置得到了有效处理，减少了对环境的污染；压滤机的使用提高了固液分离的效率，减少酸洗次数；反应釜重复使用，提高了酸洗的效率；可以根据生产的实际需要增加酸洗釜和压滤装置，实现工业化的不间断生产；废水处理中采用廉价的生石灰，降低了废水处理成本，同时除去了废水中有害的金属离子等杂质，防止对环境的污染。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
Claims (7)
1.一种工业化制备氧化石墨烯粉体的设备，其特征是：包括第一反应釜、第二反应釜、第一压滤机、第三反应釜和第二压滤机，
所述第一反应釜的出料口通过第一管道连接所述第二反应釜的进料口，所述第二反应釜的出料口通过第二管道连接所述第一压滤机的进料口，所述第一压滤机的出料口通过第三管道连接所述第三反应釜的进料口，所述第三反应釜的出料口通过第四管道连接所述第二压滤机的进料口。
2.如权利要求1所述的工业化制备氧化石墨烯粉体的设备，其特征是：所述工业化制备氧化石墨烯粉体的设备还包括恒温槽，所述第一反应釜的外壁设有夹套，所述夹套外接所述恒温槽。
3.如权利要求1所述的工业化制备氧化石墨烯粉体的设备，其特征是：所述第一反应釜、第二反应釜和第三反应釜均设有投料口。
4.如权利要求1所述的工业化制备氧化石墨烯粉体的设备，其特征是：所述第一反应釜和第二反应釜的顶部均设有冷凝管套件。
5.如权利要求1所述的工业化制备氧化石墨烯粉体的设备，其特征是：所述第一管道、第二管道和第四管道中均设有耐腐蚀泵。
6.如权利要求1所述的工业化制备氧化石墨烯粉体的设备，其特征是：所述第一反应釜和第二反应釜中均设有温度传感器。
7.如权利要求6所述的工业化制备氧化石墨烯粉体的设备，其特征是：所述工业化制备氧化石墨烯粉体的设备还包括温度数显监控器，所述温度传感器均与所述温度数显监控器对应。
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