CN218909885U - 一种用于分离处理材料和金属杂质的装置 - Google Patents
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Abstract
本申请公开一种用于分离处理材料和金属杂质的装置，该装置包括：第一容纳件、第二容纳件、阳极件和驱动件；第一容纳件能够容纳导电溶液，第一容纳件的至少部分侧壁构造为阴极件；第一容纳件中设有第二容纳件，第二容纳件用于容纳携带有金属杂质的处理材料；第二容纳件包括液体穿透部，液体穿透部能够允许携带导电离子的导电溶液通过，且不允许处理材料以及金属杂质通过；第二容纳件中设有阳极件和驱动件，驱动件用于驱动处理材料在第二容纳件中流动，利用本申请提供的技术方案可以实现对携带有金属的处理材料进行分离，得到分离后的处理材料和金属单质，且整个分离过程中不会破坏处理材料结构，同时，整个过程中无强酸的参与，进而还能够避免对环境造成污染。
Description
技术领域
本申请涉及材料的制备技术领域，特别涉及一种用于分离处理材料和金属杂质的装置。
背景技术
金属材料作为催化剂被广泛应用于处理材料的制备领域，例如，利用金属材料制备石墨烯和碳纳米管等，然而，该方式所制得的材料携带有大量金属材料，现有技术中，常常采用酸洗的方式去除金属材料，但是，采用酸洗的方式进行处理材料提纯，不仅能够造成环境污染，还易破坏处理材料结构，进而影响材料性能。
因此，需要一种改进的用于分离处理材料和导电金的方案，以对携带有金属杂质的处理材料进行提纯，解决现有技术中使用酸洗导致的环境污染和提纯成本较高等问题。
发明内容
为了解决现有技术的问题，本申请实施例提供了一种用于分离处理材料和金属杂质的装置的技术方案，其技术方案如下所述：
本申请提供了一种用于分离处理材料和金属杂质的装置，包括：第一容纳件、第二容纳件、阳极件和驱动件；
所述第一容纳件能够容纳导电溶液，所述第一容纳件的至少部分侧壁构造为阴极件；
所述第一容纳件中设有所述第二容纳件，所述第二容纳件用于容纳携带有金属杂质的处理材料；所述第二容纳件包括液体穿透部，所述液体穿透部能够允许携带导电离子的导电溶液通过，且不允许所述处理材料以及金属通过；
所述第二容纳件中设有所述阳极件和所述驱动件，所述驱动件用于驱动所述处理材料在所述第二容纳件中流动。
进一步地，所述阳极件构造为细长体，所述第一容纳件构造为桶体结构或管体结构。
进一步地，所述驱动件包括机械驱动浆料泵、空气搅拌浆料泵和流体循环浆料泵中的任一种。
进一步地，所述阳极件的材料包括石墨和电极电位高于所述金属杂质的电极电位的金属中的任一种。
进一步地，所述阴极件的材料包括石墨、与所述金属杂质为同一金属元素的金属和电极电位高于所述金属杂质的电极电位的金属中的任一种。
进一步地，所述导电溶液包括金属离子，所述金属离子与所述金属为同一金属元素。
进一步地，所述导电溶液包括所述金属离子的盐溶液、所述金属离子的盐溶液与至少一种酸的混合物以及所述金属离子的络合物溶液中的任一种。
进一步地，所述液体穿透部包括滤膜、滤网或多孔板。
进一步地，所述第一容纳件上设有液体均化件，所述液体均化件用于均化所述导电溶液。
进一步地，所述第一容纳件上设有加热结构，所述加热结构用于对所述导电溶液进行加热。
本申请提供的一种用于分离处理材料和金属杂质的装置，具有如下技术效果：
1、本申请通过设置第一容纳件、第二容纳件、阳极件和驱动件，且将第一容纳件的至少部分侧壁构造为阴极件；第一容纳件中设有第二容纳件，第二容纳件中设有阳极件和驱动件，同时，在第二容纳件上设置允许携带导电离子的导电溶液通过，且不允许处理材料以及金属杂质通过的液体穿透部，以实现对携带有金属杂质的处理材料进行分离，得到分离后的处理材料和金属单质，且整个分离过程中不会破坏处理材料结构，同时，整个过程中无强酸的参与，进而还能够避免对环境造成污染。
2、本申请中通过在第二容纳件上设有驱动件，其中，驱动件用于驱动携带有金属杂质的处理材料在第二容纳件中流动，以便加快处理材料和金属杂质的分离速度，提高分离效率。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种用于分离处理材料和金属杂质的装置的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的另一种用于分离处理材料和金属杂质的装置的结构示意图；
其中，附图标记对应为：1-第二容纳件；2-导电溶液；3-阳极件；4-第一容纳件；5-电源；6-处理材料；7-驱动件。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
请参阅图1-图2，其中，图1为本申请实施例提供的一种用于分离处理材料和金属杂质的装置的结构示意图，图2为本申请实施例提供的另一种用于分离处理材料和金属杂质的装置的结构示意图，下面结合图1-图2对本申请的技术方案进行详细描述。
本申请实施例提供了一种用于分离处理材料和金属杂质的装置，具体包括第一容纳件4、第二容纳件1、阳极件3和驱动件7，其中，第一容纳件4能够容纳导电溶液2，第一容纳件4的至少部分侧壁构造为阴极件；第一容纳件4中设有第二容纳件1，第二容纳件1用于容纳携带有金属杂质的处理材料6；第二容纳件1包括液体穿透部，液体穿透部能够允许携带导电离子的导电溶液2通过，且不允许处理材料6以及金属杂质通过；第二容纳件1中设有阳极件3和驱动件7，驱动件7用于驱动处理材料6在第二容纳件1中流动。
在本申请实施例中，通过在第二容纳件1上设有驱动件7，其中，驱动件7用于驱动处理材料6在第二容纳件1中流动，以便加快处理材料6和金属杂质的分离速度，提高分离效率。在一个可选的实施方式中，驱动件7包括机械驱动浆料泵、空气搅拌浆料泵和流体循环浆料泵中的任一种。
在一具体实施例中，阳极件3包括阳性电极，阴极件包括阴性电极，在阳极件3上设置用于容纳携带有金属杂质的处理材料6的第二容纳件1，以将携带有金属杂质的处理材料6约束在邻近阳极件3的区域内，以通过该阳极件3对携带有金属杂质的处理材料6中的金属杂质进行氧化处理，使得处理材料6携带的金属杂质被氧化为相应的金属离子，并溶解于导电溶液2中，该金属离子能够穿过第二容纳件1，而导电溶液2中的金属离子在阴极件处获得电子、还原为金属单质，由此得到分离提纯的处理材料6，并回收金属单质，且在整个金属提纯过程中，无需加热，也无需进行酸洗，既可以避免对环境造成污染，同时还可以节约能源，进而减少了生产成本，得到较为纯净的处理材料6和金属单质。
处理材料6为呈微粒状态的导电非金属材料，具体的，处理材料6为呈粉末状态的导电非金属材料，示例性的，处理材料6可以为碳材料，硼材料或硅材料等，例如石墨烯、碳纳米管、硼纳米材料或硅纳米材料等，碳材料、硼材料和硅材料等处理材料6均较为稳定，不易发生氧化反应。
下面以去除石墨烯中携带的金属杂质为例进行说明，其中，处理材料6可以为导电非金属材料，由于第二容纳件1中的液体穿透部允许携带导电离子的导电溶液2通过，且不允许石墨烯通过，可以将石墨烯约束在阳极件3的邻近区域，以便在将阳极件3与电源5的正极连通且阴极件与电源5的负极连通的情况下，形成由电源5、阳极件3、导电非金属材料、第二容纳件1、导电溶液2和阴极件组成的导电闭合回路，使得金属杂质在阳极件3处失去电子、发生氧化反应，生成的金属离子溶解于导电溶液2中，通过导电溶液2中的金属离子移动至阴极件，并在阴极件处获得电子、发生还原反应，得到金属单质，经过一段时间后，携带有金属杂质的石墨烯中的金属杂质基本全部溶解在导电溶液2中，阴极件处生成相应的金属单质，示例性的，在阴极件表面上附着相同量的金属单质，该金属单质通常为片状或块状，由此实现对携带有金属杂质的石墨烯进行分离，得到提纯的石墨烯和金属单质，其中，在阴极件上得到金属单质，由于处于第二容纳件1中的石墨烯不参与氧化反应，故留存在第二容纳件1中。
在一具体的实施例中，第二容纳件1套设于阳极件3上，且第二容纳件1的内壁与阳极件3的外壁间存在预设距离，以便将携带有金属杂质的处理材料6约束在邻近阳极件3的区域内，进而实现对携带有金属杂质的处理材料6进行提纯，得到纯净的处理材料6和金属单质。
在一个可选的实施方式中，阳极件3构造为细长体，第一容纳件4构造为桶体结构或管体结构。
在本申请实施例中，细长体包括圆柱体，第一容纳件4被构造为桶体结构或管体结构，本实施例将第一容纳件4设置为管体结构，增加阴极件与导电溶液2的接触面积，进而能够加快在阴极件上附着金属单质的速度，提高提纯效率，同时还便于在出料口中获取纯净的处理材料6，具体的，请继续参见图2，携带有金属杂质的处理材料6从进料口进入，驱动件7带动携带有金属杂质的处理材料6在第二容纳件1中流动，驱动件7推动第二容纳件1中携带有金属杂质的处理材料6向前推进，以便金属杂质被不断的失去电子，溶解到导电溶液2中，在阴极件处沉积，待携带有金属杂质的处理材料6到达出料口时金属杂质被完全溶解，在出料口得到纯净的处理材料6。其中，箭头方向可表示驱动件7带动携带有金属杂质的处理材料6在第二容纳件1中的流动方向，
在一个可选的实施方式中，阳极件3的材料包括石墨和电极电位高于金属杂质的电极电位的金属中的任一种。
在另一个可选的实施方式中，阴极件的材料包括石墨、与金属杂质为同一金属元素的金属和电极电位高于金属杂质的电极电位的金属中的任一种。
在本申请实施例中，电极电位高于金属杂质的电极电位的金属包括还原性小于金属杂质的还原性的金属，具体的，阳极件3的材料可以为石墨、铂、钌、铱、铑、铅、钯或金等中的任一种，阴极件4的材料可以为与金属杂质为同一金属元素的金属，示例性的，在金属杂质为铜的情况下，阴极件4的材料可以为铜，除此之外，阴极件4的材料还可以为银、铂或金等，以使得阴极件4和阳极件3均不与金属杂质发生氧化还原反应，以便得到较为纯净的金属单质和处理材料6。
在一个可选的实施方式中，导电溶液2包括金属离子，金属离子与金属杂质为同一金属元素。
在另一个可选的实施方式中，导电溶液2包括金属离子的盐溶液、金属离子的盐溶液与至少一种酸的混合物以及金属离子的络合物溶液中的任一种。
在本申请实施例中，导电溶液2中可以包括与金属杂质为同一金属元素的金属离子，以避免在阴极件4上生成其他金属单质，以便影响对处理材料6进行提纯的纯度，示例性的，导电溶液2可以为金属离子的盐溶液、金属离子的盐溶液与至少一种酸的混合物以及金属离子的络合物溶液中的任一种，具体的，金属离子的盐溶液可以为金属离子的氯化物溶液或金属离子的硫酸溶液等，金属离子的盐溶液与至少一种酸的混合物可以为金属离子的氯化物溶液与盐酸的混合物，或金属离子的硫酸溶液与硫酸的混合物，其中，在金属离子的盐溶液加入至少一种酸的目的为加快金属杂质的反应速度，以便提高对处理材料6进行提纯的效率，需要说明的是，在金属离子的盐溶液加入的酸为弱酸，其主要功能用于增加导电溶液2的浓度，以加快金属杂质的反应速度，当金属杂质为铜的情况下，金属离子的络合物溶液可以为硫酸四氨合铜溶液，进而在导电溶液2需包括与金属杂质为同一金属元素的金属离子，以避免影响回收金属单质的精确度。
在一个可选的实施方式中，液体穿透部包括滤膜、滤网或多孔板。
在本申请实施例中，液体穿透部的材料可以为聚合物、玻璃、陶瓷或与阳性件为同一金属元素的金属等，通过将液体穿透部设置为滤膜、滤网或多孔板等形式，以便允许携带导电离子的导电溶液2通过且不允许处理材料6通过，以将处理材料6约束在阳极件3的邻近区域。
在一个可选的实施方式中，阴极件4上设有加热结构，加热结构用于对导电溶液2进行加热。
在本申请实施例中，加热结构可以包括但不限于感应式加热结构、电阻式加热结构和电子束加热结构中的至少一种，本实施例通过加热结构对导电溶液2进行加热，以便控制导电溶液2的温度处于一定的值，以提高对携带有金属杂质的处理材料6进行提纯的效率，需要说明的是，加热结构仅仅用于对导电溶液2进行适当加热，示例性的，可以将其加热5-10摄氏度，以加快对携带有金属杂质的处理材料6进行提纯的速度。
在一个可选的实施方式中，阴极件4中还设有液体均化件，液体均化件用于均化导电溶液2，示例性的，液体均化件可以包括但不限于鼓泡和均化器，下面以液体均化件为鼓泡为例进行说明，本申请利用液体均化件中的鼓泡产生大量的气泡群以加速导电溶液2的均化，同时，鼓泡产生大量的气泡群还可以加快导电溶液2的流动性，从而加快对携带有金属杂质的处理材料6进行提纯的速度。
在实际的应用中，利用上述用于分离处理材料和金属杂质的装置对携带有金属杂质的处理材料6进行提纯的过程如下所述：
将携带有金属杂质的处理材料6放置在第二容纳件1中，并将阳极件3的一端与电源5的正极连通且阴极件的一端与电源5的负极连通，阳极件3的另一端和阴极件的另一端均位于第一容纳部中容纳的导电溶液2中，当电源5对电极件进行供电的情况下，形成由电源5、阳极件3、导电非金属材料、第二容纳件1、导电溶液2和阴极件组成的导电闭合回路，使得金属杂质在阳极件3处失去电子、发生氧化反应，生成的金属离子溶入导电溶液2中，通过导电溶液2中的金属离子移动至阴极件，并在阴极件处获得电子、发生还原反应，得到金属单质，经过一段时间后，携带有金属杂质的处理材料6中的金属杂质全部溶解在导电溶液2中，阴极件处生成相应的金属单质，示例性的，在阴极件表面上附着相同量的金属单质，该金属单质通常为片状或块状，由此实现对携带有金属杂质的处理材料6进行提纯，得到分离后的处理材料6和金属单质，其中，在阴极件上得到金属单质，由于处于第二容纳件1中的处理材料6不参与氧化反应，故留存在第二容纳件1中。
由本申请实施例的上述技术方案可见，本申请具有如下技术效果：
1、本申请通过设置第一容纳件、第二容纳件、阳极件和驱动件，且将第一容纳件的至少部分侧壁构造为阴极件；第一容纳件中设有第二容纳件，第二容纳件中设有阳极件和驱动件，同时，在第二容纳件上设置允许携带导电离子的导电溶液通过，且不允许处理材料以及金属杂质通过的液体穿透部，以实现对携带有金属杂质的处理材料进行分离，得到分离后的处理材料和金属单质，且整个分离过程中不会破坏处理材料结构，同时，整个过程中无强酸的参与，进而还能够避免对环境造成污染。
2、本申请中通过在第二容纳件上设有驱动件，其中，驱动件用于驱动携带有金属杂质的处理材料在第二容纳件中流动，以便加快处理材料和金属杂质的分离速度，提高分离效率。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
Claims (6)
1.一种用于分离处理材料和金属杂质的装置，其特征在于，包括：第一容纳件(4)、第二容纳件(1)、阳极件(3)和驱动件(7)；
所述第一容纳件(4)能够容纳导电溶液(2)，所述第一容纳件(4)的至少部分侧壁构造为阴极件；
所述第一容纳件(4)中设有所述第二容纳件(1)，所述第二容纳件(1)用于容纳携带有金属杂质的处理材料(6)；所述第二容纳件(1)包括液体穿透部，所述液体穿透部能够允许携带导电离子的导电溶液(2)通过，且不允许所述处理材料(6)以及金属杂质通过；
所述第二容纳件(1)中设有所述阳极件(3)和所述驱动件(7)，所述驱动件(7)用于驱动所述处理材料(6)在所述第二容纳件(1)中流动。
2.根据权利要求1所述的用于分离处理材料和金属杂质的装置，其特征在于，所述阳极件(3)构造为细长体，所述第一容纳件(4)构造为桶体结构或管体结构。
3.根据权利要求1所述的用于分离处理材料和金属杂质的装置，其特征在于，所述驱动件(7)包括机械驱动浆料泵、空气搅拌浆料泵和流体循环浆料泵中的任一种。
4.根据权利要求1所述的用于分离处理材料和金属杂质的装置，其特征在于，所述液体穿透部包括滤膜、滤网或多孔板。
5.根据权利要求1所述的用于分离处理材料和金属杂质的装置，其特征在于，所述第一容纳件(4)上设有液体均化件，所述液体均化件用于均化所述导电溶液(2)。
6.根据权利要求1所述的用于分离处理材料和金属杂质的装置，其特征在于，所述第一容纳件(4)上设有加热结构，所述加热结构用于对所述导电溶液(2)进行加热。
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