CN208542208U - 氧化反应器 - Google Patents
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Abstract
本新型涉及一种氧化反应器，属于氧化石墨烯生产设备技术领域。本新型的氧化反应器包括反应腔体、反应搅拌器、反应搅拌电机，所述反应搅拌器在反应腔体内，所述反应搅拌器与反应搅拌电机相连，所述氧化反应器还包括冷却液循环系统、测温和控温系统；本新型的氧化反应器包括却液循环系统、测温和控温系统，机械搅拌装置、反应腔体等，温度控制方便，有利于控制氧化石墨烯的反应，同时也有利于节约能源。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种氧化反应器，属于氧化石墨烯生产设备技术领域。
背景技术
制备石墨烯的方法有微机械剥离法、外延生长法、化学气相沉积法和氧化-还原法等。氧化-还原法是指将天然石墨与强酸和强氧化性物质反应生成氧化石墨(GO)，经过超声分散制备成氧化石墨烯(即，单层氧化石墨)，加入还原剂去除氧化石墨表面的含氧基团，如羧基、环氧基和羟基，得到石墨烯。氧化-还原法被提出后，以其简单易行的工艺成为实验室制备石墨烯的最简便的方法，得到广大石墨烯研究者的青睐。
到目前为止，氧化-还原法制备石墨烯的装置在实际生产中有难以克服的问题，主要是：(1)氧化剂使用时导致反应器氧化问题。(2)石墨烯氧化的反应终点的判断和控制问题。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种氧化反应器，该氧化反应器耐腐蚀且温度控制灵敏，因此更易于控制石墨烯的氧化反应。
为解决上述技术问题，本实用新型的氧化反应器包括反应腔体、反应搅拌器、反应搅拌电机，所述反应搅拌器在反应腔体内，所述反应搅拌器与反应搅拌电机相连，所述氧化反应器还包括冷却液循环系统、测温和控温系统；
所述冷却液循环系统包括冷却液容器、冷却液进料管、冷却液进料阀、冷却液出料口、所述冷却液进料管与冷却液容器相通，冷却液进料管上设置冷却液进料阀，冷却液容器上还设置有冷却液出料口，所述反应腔体在冷却液容器内；
所述测温和控温系统包括第一控制器、温度计，所述第一控制器与冷却液进料阀相连，所述第一控制器与温度计相连，所述温度计设置在反应腔体内。
优选的，还包括冷却搅拌器、冷却搅拌电机；所述冷却搅拌器设置在冷却液容器内，反应腔体外，所述冷却搅拌器与冷却搅拌电机相连。
优选的，还包括反应器支架，所述反应器支架设置在冷却液容器内，反应腔体外，所述反应器支架与反应腔体相适配。
优选的，所述反应搅拌器为拉杆式机械搅拌器。
优选的，还包括反应器盖子，所述反应器盖子的材质为聚四氟乙烯；所述反应腔体的材质为玻璃或304不锈钢。
优选的，还包括出料管、出料阀、风机，所述出料管设置在反应腔体底部，并与反应腔体相通，所述出料阀设置在出料管上，所述风机设置在出料管上。
优选的，还包括第二控制器，所述温度计、反应搅拌电机和冷却搅拌电机均与第二控制器相连。
优选的，所述反应腔体内设置多个温度计。
优选的，所述冷却液容器采用304或316不锈钢。
优选的，还包括搅拌桨支架，所述反应搅拌电机和冷却搅拌电机分别与搅拌桨支架固定连接。
有益效果：本新型的氧化反应器包括冷却液循环系统、测温和控温系统，机械搅拌装置、反应腔体等，温度控制方便，有利于灵敏的控制氧化石墨烯的反应，同时也有利于节约能源。
反应腔体四周设置支架，反应腔体外设起固定、隔离作用同时有利于冷却液循环流动，加热和冷却效果好。
本新型的反应器四周用设置支架，反应器顶部用聚四氟乙烯塑料为盖子方便反应器加料和倒料。出料端设置风机，可调节氧化石墨的出料速率，同时排出废气和废汽。机械搅拌装置采用拉杆式机械搅拌器，便于氧化后的物料进入下一工段处理，使用方便。
本新型的的环冷却液系统外壳采用304或316不锈钢制成，防止石墨氧化。反应器采用玻璃杯或304不锈钢制成，耐强酸和腐蚀，使用寿命长。
附图说明
图1本发明的一种具体实施方式图；
图2为本发明的可在线放料的具体实施方式图；
1-反应腔体；11-反应搅拌器；12-反应搅拌电机；13-反应器盖子；14-出料管；15-出料阀；16-风机；2-反应器支架；3-循环冷却液系统；31-冷却液进料管；32-冷却液出料口；33-冷却搅拌器；34-冷却搅拌电机；35-冷却液进料阀；36-冷却液容器；4-搅拌桨支架；5-测温和控温系统；51-第一控制器；52-第二控制器；53-温度计。
具体实施方式
下面结合实施例对本实用新型的具体实施方式做进一步的描述，并不因此将本实用新型限制在所述的实施例范围之中。
如图1所示实用新型的氧化反应器包括反应腔体1、反应搅拌器11、反应搅拌电机12，所述反应搅拌器11在反应腔体1内，所述反应搅拌器11与反应搅拌电机12相连，所述氧化反应器还包括冷却液循环系统3、测温和控温系统5；
所述冷却液循环系统3包括冷却液容器36、冷却液进料管31、冷却液进料阀35、冷却液出料口32、所述冷却液进料管31与冷却液容器36相通，冷却液进料管31上设置冷却液进料阀35，冷却液容器36上还设置有冷却液出料口32，所述反应腔体1在冷却液容器36内；
所述测温和控温系统5包括第一控制器51、温度计53，所述第一控制器51与冷却液进料阀35相连，所述第一控制器51与温度计53相连，所述温度计53设置在反应腔体1内。
生产氧化石墨烯时，将石墨烯等原料放置在反应腔体1中，开启冷却液循环系统3和测温和控温系统5，测温和控温系统5根据检测到的温度控制循环冷却液系统3，从而通过灵敏的控制反应腔1内的温度控石墨烯的氧化反应。
开启循环冷却液系统3的方法为开启冷却液进料阀35，从冷却液进料管31向冷却液容器36中通冷却液，冷却液容器36中的冷却液与反应腔体1内的物料进行热交换后从冷却液出料口32流出；冷却液容器36内的冷却液可以为水、酒精、气体等等。
开启测温和控温系统5的方法为开启第一控制器51和温度计53，温度计53将检测到的物料温度传递给第一控制器51，第一控制器51将检测到的温度与设定的氧化石墨烯温度进行对比，如果检测到的温度大于设定温度，则控制冷却液进料阀35开启，增加进冷却液量，如果检测到的温度低于设定温度，则控制冷却液进料阀35关小，减少进冷却液量。
开启反应搅拌电机12，带动反应搅拌器11，将物料混合均匀，同时方便物料与循环冷却液均匀进行热交换。
优选的，还包括冷却搅拌器33、冷却搅拌电机34；所述冷却搅拌器33设置在冷却液容器36内，反应腔体1外，所述冷却搅拌器33与冷却搅拌电机34相连。
为了提高循环冷却液与反应腔体1内的物料的热交换效率，可开启冷却搅拌电机34，带动冷却搅拌器33，促进循环冷却液的流动，从而提高热交换效率；进一步提高温度控制灵敏度，从而较好的控制石墨烯的氧化反应。
优选的，还包括反应器支架2，所述反应器支架2设置在冷却液容器36内，反应腔体1外，所述反应器支架2与反应腔体1相适配。
反应腔体1可放置反应器支架2上，反应腔体1与冷却液容器36不接触，例如，反应器支架2可为镂空塑料作为支架，起固定作用同时让循环冷却液充分流动，有更好的加热和冷却效果，同时方便反应器加料和倒料。
为了便于石墨烯氧化后的物料进入下一工段处理，优选的，所述反应搅拌器11为拉杆式机械搅拌器。
方便反应器加料和倒料，也为了耐腐蚀，提高设备的使用寿命，优选的，还包括反应器盖子13，所述反应器盖子13的材质为聚四氟乙烯；所述反应腔体1的材质为玻璃或304不锈钢。
反应腔体1与物料直接接触，采用玻璃或304不锈钢可耐强酸和腐蚀。因此，反应腔体1的材质优选为玻璃或304不锈钢。
为了方便出料，提高生产效率，如图2所示，优选的，还包括出料管14、出料阀15、风机16，所述出料管14设置在反应腔体1底部，并与反应腔体1相通，所述出料阀15设置在出料管14上，所述风机16设置在出料管14上。
石墨烯氧化反应后，开启风机16，排空出料管14，再开启出料阀15，反应腔体1内的物料从出料管14流出。放料时的废气和废汽从风机16排出。
为了更好的控制反应腔体1内的温度，优选的，还包括第二控制器52，所述温度计53、反应搅拌电机12和冷却搅拌电机34均与第二控制器52相连。
当温度计53检测到反应腔体1内的温度高于设定的反应温度时，第二控制器52控制提高反应搅拌电机12和冷却搅拌电机34的转速，增加热传递效率；当温度计53检测到反应腔体1内的温度低于设定的反应温度时，第二控制器52控制降低反应搅拌电机12和冷却搅拌电机34的转速。降低热传递效率。
反应腔体1内的温度可能不均匀，为了提高温度检测的准确性，优选的，所述反应腔体1内设置多个温度计53。反应腔体1内的温度可以取各个温度计检测到的温度值的平均值。
为了提高设备的使用寿命，优选的，所述冷却液容器36采用304或316不锈钢。
优选的，还包括搅拌桨支架4，所述反应搅拌电机12和冷却搅拌电机34分别与搅拌桨支架4固定连接。
使用时反应搅拌电机12和冷却搅拌电机34与搅拌桨支架4固定，搅拌的安全性更高。
Claims (10)
1.氧化反应器，包括反应腔体(1)、反应搅拌器(11)、反应搅拌电机(12)，所述反应搅拌器(11)在反应腔体(1)内，所述反应搅拌器(11)与反应搅拌电机(12)相连，其特征在于，所述氧化反应器还包括冷却液循环系统(3)、测温和控温系统(5)；
所述冷却液循环系统(3)包括冷却液容器(36)、冷却液进料管(31)、冷却液进料阀(35)、冷却液出料口(32)、所述冷却液进料管(31)与冷却液容器(36)相通，冷却液进料管(31)上设置冷却液进料阀(35)，冷却液容器(36)上还设置有冷却液出料口(32)，所述反应腔体(1)在冷却液容器(36)内；
所述测温和控温系统(5)包括第一控制器(51)、温度计(53)，所述第一控制器(51)与冷却液进料阀(35)相连，所述第一控制器(51)与温度计(53)相连，所述温度计(53)设置在反应腔体(1)内。
2.根据权利要求1所述的氧化反应器，其特征在于，还包括冷却搅拌器(33)、冷却搅拌电机(34)；所述冷却搅拌器(33)设置在冷却液容器(36)内，反应腔体(1)外，所述冷却搅拌器(33)与冷却搅拌电机(34)相连。
3.根据权利要求1或2所述的氧化反应器，其特征在于，还包括反应器支架(2)，所述反应器支架(2)设置在冷却液容器(36)内，反应腔体(1)外，所述反应器支架(2)与反应腔体(1)相适配。
4.根据权利要求1或2所述的氧化反应器，其特征在于，所述反应搅拌器(11)为拉杆式机械搅拌器。
5.根据权利要求1或2所述的氧化反应器，其特征在于，还包括反应器盖子(13)，所述反应器盖子(13)的材质为聚四氟乙烯；所述反应腔体(1)的材质为玻璃或304不锈钢。
6.根据权利要求1或2所述的氧化反应器，其特征在于，还包括出料管(14)、出料阀(15)、风机(16)，所述出料管(14)设置在反应腔体(1)底部，并与反应腔体(1)相通，所述出料阀(15)设置在出料管(14)上，所述风机(16)设置在出料管(14)上。
7.根据权利要求2所述的氧化反应器，其特征在于，还包括第二控制器(52)，所述温度计(53)、反应搅拌电机(12)和冷却搅拌电机(34)均与第二控制器(52)相连。
8.根据权利要求1或2所述的氧化反应器，其特征在于，所述反应腔体(1)内设置多个温度计(53)。
9.根据权利要求1或2所述的氧化反应器，其特征在于，所述冷却液容器(36)采用304或316不锈钢。
10.根据权利要求2所述的氧化反应器，其特征在于，还包括搅拌桨支架(4)，所述反应搅拌电机(12)和冷却搅拌电机(34)分别与搅拌桨支架(4)固定连接。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201821257599.7U CN208542208U (zh) | 2018-08-06 | 2018-08-06 | 氧化反应器 |
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| CN201821257599.7U CN208542208U (zh) | 2018-08-06 | 2018-08-06 | 氧化反应器 |
Publications (1)
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|---|---|
| CN (1) | CN208542208U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110745814A (zh) * | 2019-12-12 | 2020-02-04 | 浙江科技学院 | 一种石墨烯生产制备装置 |
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2018
- 2018-08-06 CN CN201821257599.7U patent/CN208542208U/zh active Active
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