TW201925088A - 用於處理含碳組合物的方法、裝置及系統 - Google Patents

用於處理含碳組合物的方法、裝置及系統 Download PDF

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Abstract

本文提供用於處理含碳組合物的方法、裝置及系統。該處理可包括製造(或合成)含碳組合物之氧化形式及/或製造(或合成)氧化含碳組合物之還原形式。一些實施例提供用於自石墨製造(或合成)氧化石墨烯及/或自氧化石墨烯製造(或合成)還原氧化石墨烯之方法、裝置及系統。一些實施例提供過濾氧化石墨烯、石墨烯或還原氧化石墨烯之方法、裝置及系統。

Description

用於處理含碳組合物的方法、裝置及系統
本文提供用於處理含碳組合物的方法、裝置及系統。在某些實施例中，處理包括製造(或合成)含碳組合物之氧化形式及/或製造(或合成)氧化含碳組合物之還原形式。一些實施例提供用於自石墨製造(或合成)氧化石墨及/或自氧化石墨製造(或合成)還原氧化石墨之方法、裝置及系統。亦提供使用含碳組合物產生能量儲存裝置(諸如電池及/或電容器)之方法、裝置及系統。
在一個態樣中，本文揭示一種設備，該設備包含：槽，該槽包含含碳組合物；安裝至該槽之混合器，該混合器與該槽流體連通；及機械耦合至混合器之槽攪拌器。槽攪拌器經組態以攪拌槽中之含碳組合物，進而以大於約1公噸/年(tpy)之速率形成含碳組合物之氧化形式。
本文揭示之方法、裝置及系統之其他目標及優點將在結合以下描述及隨附圖式考慮時進一步瞭解及理解。儘管以下描述含有描述特定實施例之特定細節，但此不應視為限制，而是視為較佳實施例之例證。對於本發明之各態樣，如本文中所表明，為一般熟習此項技術者所知之許多變化形式為可能的。在一些實施例中，本文揭示之方法、裝置及系統能夠進行未明確列舉之多種改變及修改。
在一些態樣中，本文揭示真空過濾系統，其包含：a)包含經組態以允許排水之表面的過濾器支撐件；b)安置於表面上之過濾材料，該過濾材料包含用於過濾含碳組合物之孔隙；c)至少一個噴桿總成，其經安置以將含碳組合物及洗滌液中之至少一者分配至過濾材料上；及d)真空源，其經組態以向過濾器支撐件施加負壓以增強含碳組合物之過濾。在一些實施例中，表面包含六角間隔材料。在一些實施例中，過濾器支撐件包含為過濾材料提供支撐之六角間隔材料。在一些實施例中，過濾材料包含中值孔徑不超過約0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、2、3、4或5微米之孔隙。在一些實施例中，過濾材料包含至少一個網格過濾層。在一些實施例中，至少一個網格過濾層為金屬。在一些實施例中，過濾材料經組態以在過濾之後保留至少70%、75%、80%、85%、90%、95%、96%、97%、98%、99%、99.5%或99.9% w/w之含碳組合物或氧化石墨烯。在一些實施例中，過濾材料包含至少1、2、3、4、5、6、7、8、9或10個過濾層。在一些實施例中，過濾材料包含4個過濾層。在一些實施例中，至少一個噴桿總成包含用於分配含碳組合物之第一組一或多個開口及用於分配洗滌液之第二組一或多個開口。在一些實施例中，洗滌液為去離子水。在一些實施例中，至少一個噴桿總成包含用於分配含碳組合物及洗滌液之一組一或多個開口。在一些實施例中，一或多個開口包含一或多個用於分配含碳組合物或洗滌液之噴嘴。在一些實施例中，至少一個噴桿總成在至少兩個位置之間可調節。在一些實施例中，至少兩個位置包含升高位置及降低位置。在一些實施例中，至少一個噴桿總成可水平移動以在表面上分配含碳組合物。在一些實施例中，至少一個噴桿總成可在軌道系統上水平移動。在一些實施例中，各噴桿總成可沿真空桌托盤之長度水平移動。在一些實施例中，過濾器支撐件包含至少一個真空桌托盤，其提供經組態以允許排水之表面。在一些實施例中，至少一個真空桌托盤包含界定表面區域之豎直屏障。在一些實施例中，至少一個真空桌托盤包含過濾材料。在一些實施例中，過濾器支撐件可水平移動以將含碳組合物均勻分配至表面上。在一些實施例中，過濾器支撐件可在輸送機系統上水平移動。在一些實施例中，至少一個噴桿總成包含用於分配含碳組合物之第一噴桿及用於分配洗滌液之第二噴桿。在一些實施例中，至少一個噴桿總成包含第二管內部之第一管。在一些實施例中，第一管包含一或多個開口，其面朝上以將洗滌液分配至第二管中以使得第二管能夠將洗滌液均勻分配至過濾材料上。在一些實施例中，至少一個噴桿總成包含至少1、2、3、4、5、6、7、8、9或10個噴桿。在一些實施例中，至少一個噴桿總成流體耦接至含碳組合物之源。在一些實施例中，至少一個噴桿總成流體耦接至洗滌液之源。在一些實施例中，洗滌液之源包含允許噴桿總成分配洗滌液之泵。在一些實施例中，含碳組合物包含使用製造氧化石墨烯之反應系統產生之反應產物。在一些實施例中，反應產物包含氧化石墨烯及硫酸。在一些實施例中，噴桿總成在低壓下將含碳組合物分配至過濾材料上。在一些實施例中，噴桿總成在高壓下將含碳組合物分配至過濾材料上。在一些實施例中，噴桿總成使用重力分配含碳組合物。在一些實施例中，噴桿總成在低壓下分配洗滌液。在一些實施例中，真空過濾系統進一步包含用於控制真空過濾系統之操作的控制單元。在一些實施例中，控制單元經組態以自主操作真空過濾系統過濾含碳組合物。在一些實施例中，控制單元經組態以進行含碳組合物過濾直至符合臨限值條件。在一些實施例中，控制單元經組態以執行清潔協定。在一些實施例中，真空過濾系統經組態以進行含碳組合物之分批純化。在一些實施例中，真空過濾系統經組態以進行含碳組合物之連續純化。在一些實施例中，真空過濾系統進一步包含安置於過濾器支撐件下方之排水盤，用於自過濾器支撐件接收液體流過物。在一些實施例中，排水盤流體耦接至真空槽，其中真空源耦接至真空槽且經由真空槽及排水盤向過濾器支撐件施加負壓。在一些實施例中，真空源經由排水盤向過濾器支撐件施加負壓。在一些實施例中，排水盤包含用於釋放液體流過物之釋放閥。在一些實施例中，真空過濾系統進一步包含用於收集液體流過物之真空槽。在一些實施例中，真空過濾系統進一步包含用於量測含碳組合物之pH的pH感測器。在一些實施例中，至少一個噴桿總成為可拆卸的。在一些實施例中，過濾器支撐件為可拆卸的。
在另一態樣中，本文揭示真空過濾系統，其包含：a)包含間隔材料之真空桌托盤，該間隔材料具有允許排水之孔；b)安置於間隔材料上之過濾材料，該過濾材料包含平均孔徑適合於保留含碳組合物之孔隙；及c)至少一個噴桿總成，其經組態以將含碳組合物分配至過濾材料上且經組態以將洗滌液分配至含碳組合物上，其中在過濾之後保留至少80% w/w之含碳組合物。
在另一態樣中，本文揭示使用真空過濾系統過濾包含氧化石墨烯之含碳組合物的方法，其包含：a)提供真空過濾系統，其包含安置於過濾器支撐件表面上之過濾材料及至少一個噴桿總成；b)藉由至少一個噴桿總成將包含氧化石墨烯之含碳組合物分配至過濾材料上；c)藉由至少一個噴桿總成將洗滌液分配至含碳組合物上；及d)向過濾材料施加吸力以增強含碳組合物之過濾，其中過濾材料保留氧化石墨烯，同時允許濾液排出。在一些實施例中，真空過濾系統包含六角間隔材料。在一些實施例中，過濾器支撐件包含為過濾材料提供支撐之六角間隔材料。在一些實施例中，過濾材料包含中值孔徑不超過約0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、2、3、4或5微米之孔隙。在一些實施例中，過濾材料包含至少一個網格過濾層。在一些實施例中，至少一個網格過濾層為金屬。在一些實施例中，過濾材料經組態以在過濾之後保留至少70%、75%、80%、85%、90%、95%、96%、97%、98%、99%、99.5%或99.9% w/w之含碳組合物或氧化石墨烯。在一些實施例中，過濾材料包含至少1、2、3、4、5、6、7、8、9或10個過濾層。在一些實施例中，過濾材料包含4個過濾層。在一些實施例中，至少一個噴桿總成包含用於分配含碳組合物之第一組一或多個開口及用於分配洗滌液之第二組一或多個開口。在一些實施例中，洗滌液為去離子水。在一些實施例中，至少一個噴桿總成包含用於分配含碳組合物及洗滌液之一組一或多個開口。在一些實施例中，一或多個開口包含一或多個用於分配含碳組合物或洗滌液之噴嘴。在一些實施例中，至少一個噴桿總成在至少兩個位置之間可調節。在一些實施例中，至少兩個位置包含升高位置及降低位置。在一些實施例中，至少一個噴桿總成可水平移動以在表面上分配含碳組合物。在一些實施例中，至少一個噴桿總成可在軌道系統上水平移動。在一些實施例中，各噴桿總成可沿真空桌托盤之長度水平移動。在一些實施例中，過濾器支撐件包含至少一個真空桌托盤，其提供經組態以允許排水之表面。在一些實施例中，至少一個真空桌托盤包含界定表面區域之豎直屏障。在一些實施例中，至少一個真空桌托盤包含過濾材料。在一些實施例中，過濾器支撐件可水平移動以將含碳組合物均勻分配至表面上。在一些實施例中，過濾器支撐件可在輸送機系統上水平移動。在一些實施例中，至少一個噴桿總成包含用於分配含碳組合物之第一噴桿及用於分配洗滌液之第二噴桿。在一些實施例中，至少一個噴桿總成包含第二管內部之第一管。在一些實施例中，第一管包含一或多個開口，其面朝上以將洗滌液分配至第二管中以使得第二管能夠將洗滌液均勻分配至過濾材料上。在一些實施例中，至少一個噴桿總成包含至少1、2、3、4、5、6、7、8、9或10個噴桿。在一些實施例中，至少一個噴桿總成流體耦接至含碳組合物之源。在一些實施例中，至少一個噴桿總成流體耦接至洗滌液之源。在一些實施例中，洗滌液之源包含允許噴桿總成分配洗滌液之泵。在一些實施例中，含碳組合物包含使用製造氧化石墨烯之反應系統產生之反應產物。在一些實施例中，反應產物包含氧化石墨烯及硫酸。在一些實施例中，噴桿總成在低壓下將含碳組合物分配至過濾材料上。在一些實施例中，噴桿總成在高壓下將含碳組合物分配至過濾材料上。在一些實施例中，噴桿總成使用重力分配含碳組合物。在一些實施例中，噴桿總成在低壓下分配洗滌液。在一些實施例中，真空過濾系統進一步包含用於控制真空過濾系統之操作的控制單元。在一些實施例中，控制單元經組態以自主操作真空過濾系統過濾含碳組合物。在一些實施例中，控制單元經組態以進行含碳組合物過濾直至符合臨限值條件。在一些實施例中，控制單元經組態以執行清潔協定。在一些實施例中，真空過濾系統經組態以進行含碳組合物之分批純化。在一些實施例中，真空過濾系統經組態以進行含碳組合物之連續純化。在一些實施例中，真空過濾系統進一步包含安置於過濾器支撐件下方之排水盤，用於自過濾器支撐件接收液體流過物。在一些實施例中，排水盤流體耦接至真空槽，其中真空源耦接至真空槽且經由真空槽及排水盤向過濾器支撐件施加負壓。在一些實施例中，真空源經由排水盤向過濾器支撐件施加負壓。在一些實施例中，排水盤包含用於釋放液體流過物之釋放閥。在一些實施例中，真空過濾系統進一步包含用於收集液體流過物之真空槽。在一些實施例中，真空過濾系統進一步包含用於量測含碳組合物之pH的pH感測器。在一些實施例中，至少一個噴桿總成為可拆卸的。在一些實施例中，過濾器支撐件為可拆卸的。
在另一態樣中，本文揭示用於將包含石墨烯之含碳組合物分配至固體基板上以產生碳基電極薄片之系統，其包含：a)具有用於接合固體基板之表面的第一輥，其中輥之旋轉沿一路徑向固體基板前進；b)印刷總成，其沿該路徑安置以在輥沿該路徑向固體基板前進時將含碳組合物分配至固體基板上；及c)包含一系列切割器之第二輥，該等切割器沿該路徑安置以將固體基板及含碳組合物切割為碳基電極薄片之水平條帶。在一些實施例中，系統進一步包含在接收含碳組合物之後向固體基板供熱以乾燥含碳組合物的加熱源。在一些實施例中，含碳組合物為包含石墨烯及鋰化金屬化合物之漿液。在一些實施例中，含碳組合物進一步包含黏合劑及溶劑中之至少一者。在一些實施例中，印刷總成將含碳組合物分配至呈連續條帶狀之固體基板上。
在一個態樣中，本文描述包含以下之反應系統：(a)包含含碳組合物之反應容器，該容器包含(i)安裝至容器之反應混合器，該反應混合器與容器流體連通，及(ii)機械耦接至反應混合器之反應攪拌器，其中反應攪拌器經組態以攪拌容器中之含碳組合物；(b)槽，其包含(i)安裝至槽之槽混合器，槽混合器與槽流體連通，及(ii)機械耦接至槽混合器之槽攪拌器，其中攪拌器經組態以在含碳組合物已轉移至槽中之後攪拌槽中之組合物；其中反應系統經組態以將含碳組合物自反應容器轉移至槽。在一些實施例中，該系統包含安置於反應容器內之感測器。在其他實施例中，感測器量測溫度、pH或鹽濃度。在一些實施例中，系統包含安置於槽內之感測器。在其他實施例中，感測器量測溫度、pH或鹽濃度。在一些實施例中，系統調節向反應容器中添加一或多種反應物之速率以維持不大於15℃之反應溫度。在一些實施例中，系統允許反應容器內部之溫度(例如反應溫度)在反應結束之後升高至環境溫度。在一些實施例中，系統調節反應容器內部之溫度(例如升高或降低溫度)。在一些實施例中，系統包含一或多個經組態以降低反應容器內部之反應溫度的冷卻旋管。在一些實施例中，系統包含用於調節藉由該系統進行之反應的控制單元。在其他實施例中，控制單元調節反應溫度。在其他實施例中，控制單元調節反應容器內部之含碳組合物的溫度。在其他實施例中，控制單元在含碳組合物已轉移至槽中之後調節其溫度。在其他實施例中，控制單元藉由控制向反應容器中添加一或多種材料之速率而調節溫度。在其他實施例中，一或多種材料係選自由以下組成之清單：含碳組合物、高錳酸鉀、硫酸、水、過氧化氫及冰。在一些實施例中，反應容器包含用於接收含碳組合物之入口。在一些實施例中，反應容器包含用於接收高錳酸鉀之入口。在一些實施例中，反應容器包含用於接收硫酸之入口。在一些實施例中，反應容器包含將通風接收至容器中之端口。在一些實施例中，反應容器包含自容器釋放通風之端口。在一些實施例中，該系統經組態以將反應混合器及反應容器朝向及遠離彼此移動。在一些實施例中，該系統經組態以將反應混合器降至反應容器中。在一些實施例中，該系統經組態以使反應混合器升高遠離反應容器。在一些實施例中，該系統經組態以使反應容器降低遠離反應混合器。在一些實施例中，該系統經組態以朝向反應混合器升高反應容器。在一些實施例中，反應混合器在滑塊上經組態以使其可相對於反應容器移動。在一些實施例中，反應混合器經組態以滑動遠離反應容器以便於清潔反應容器。在一些實施例中，反應混合器包含當反應混合器降至反應容器中時密封反應容器之蓋子。在一些實施例中，反應混合器為反應混合器葉片，反應混合器葉片具有在反應容器之側邊5吋以內的邊緣。在一些實施例中，反應混合器包含與反應容器之內表面接合的刮除器，刮除器經組態以刮除黏著於內表面上之材料。在某些實施例中，刮除器為刮刀。在其他實施例中，刮除器附接至反應混合器。在其他實施例中，刮除器與反應容器之內表面以一定角度接合，其中沿攪拌器之反應混合器葉片之旋轉方向，刮除器之頂部部分在刮除器之底部部分前方。在一些實施例中，反應混合器包含經組態以移去黏著於反應容器之材料的刮刀。在一些實施例中，反應容器之容積為至少約20加侖。在一些實施例中，反應容器之容積為至少約60加侖。在一些實施例中，槽之容積為至少約500加侖。在一些實施例中，槽之容積為至少約1,600加侖。在一些實施例中，反應容器包含閥，其中反應容器經由閥與槽流體連通。在其他實施例中，其中該系統經組態以打開閥以允許含碳組合物自反應容器轉移至槽中，以淬滅反應容器中進行之反應。在其他實施例中，反應容器安置得高於槽，其中打開閥允許反應容器中之含碳組合物排放至槽中。在一些實施例中，反應攪拌器係以至多約60轉/分鐘之速率驅動。在一些實施例中，槽之容積為至少約200加侖。在一些實施例中，槽容納或含有(i)至少約200加侖之液體，(ii)至少約300磅之冰，或(iii)液體及至少約300磅之冰。在一些實施例中，槽包含用於接收過氧化氫之入口。在一些實施例中，槽經組態以將過氧化氫分配至槽之內部空間中。在一些實施例中，槽包含用於接收碎冰之入口。在一些實施例中，槽經組態以將碎冰分配至槽之內部空間中。在一些實施例中，槽混合器安裝至槽頂部。在一些實施例中，槽混合器包含將槽攪拌器機械耦接至槽混合器之軸。在一些實施例中，槽混合器在滑塊上經組態以使其可相對於槽移動。在一些實施例中，槽混合器滑動遠離槽以便於清潔槽。在一些實施例中，該系統包含複數個槽攪拌器。在一些實施例中，槽攪拌器係以至多約60轉/分鐘之速率驅動。在一些實施例中，槽攪拌器包含攪拌器葉片。在其他實施例中，攪拌器葉片包含2列的4個葉片，其與槽之所有側邊及底部具有至少約½吋間距。在一些實施例中，該系統包含(i)槽混合器與槽攪拌器之間的傳動裝置，該傳動裝置經組態以致動槽攪拌器，或(ii)經組態以致動槽攪拌器之馬達，其中該馬達與槽混合器分離。在一些實施例中，該系統以每批大於約10 kg之速率形成含碳組合物之氧化形式。在一些實施例中，該系統以每批大於約50 kg之速率形成含碳組合物之氧化形式。在一些實施例中，該系統包含一或多個額外反應容器。在其他實施例中，該系統包含至少兩個反應容器。在其他實施例中，該系統包含至少三個反應容器。在其他實施例中，該系統包含至少四個反應容器。在其他實施例中，槽之容積至少為至少四個反應容器之組合容積。在其他實施例中，槽之容積至少為至少四個反應容器之組合容積的雙倍。在其他實施例中，該系統包含至少八個反應容器。在其他實施例中，槽之容積至少為至少四個反應容器之組合容積。在其他實施例中，槽之容積至少為至少八個反應容器之組合容積的雙倍。在一些實施例中，含碳組合物包含石墨。在一些實施例中，含碳組合物包含石墨原料。在一些實施例中，該系統經組態以將含碳組合物處理為氧化石墨烯。在一些實施例中，該系統經組態以處理含碳組合物，其中處理之含碳組合物適合在下游用於製造包含電極之電容器，該等電極在約10 mV/s之掃描速率下的峰值電容為至少約100 mF/cm2 。在一些實施例中，該系統經組態以處理含碳組合物，其中處理之含碳組合物適合在下游用於製造包含電極之電容器，該等電極在約10 mV/s之掃描速率下的峰值電容為至少約150 mF/cm2 。在一些實施例中，該系統經組態以處理含碳組合物，其中處理之含碳組合物適合在下游用於製造包含電極之電容器，該等電極在約10 mV/s之掃描速率下的峰值電容為至少約200 mF/cm2 。在一些實施例中，該系統經組態以進行涉及反應容器中之含碳組合物的第一反應且淬滅槽中之第一反應。在其他實施例中，該系統經組態以藉由添加含碳組合物、硫酸及高錳酸鉀中之一或多者進行第一反應。在其他實施例中，該系統經組態以藉由添加過氧化氫及冰中之一或多者淬滅第一反應。在一些實施例中，該系統包含水冷卻單元。在一些實施例中，水冷卻單元包含用於儲存水之內部空間。在一些實施例中，水冷卻單元流體耦接至反應容器及/或槽。在一些實施例中，水冷卻單元經絕熱以減少自水冷卻單元內部之熱增量及/或熱損失。在一些實施例中，水冷卻單元包含冷凍水、冰及/或冰水。在一些實施例中，水冷卻單元經組態以儲存水且將水維持於或低於目標溫度。在一些實施例中，水冷卻單元經冷凍或耦接至製冷單元。在一些實施例中，水冷卻單元經組態以將水分配至反應混合器及/或槽中以降低含碳組合物之溫度。本文揭示使用如前述實施例中之任一者之系統處理含碳組合物之方法。
在一個態樣中，本文揭示包含以下之反應系統：(a)包含石墨之反應容器，該容器包含(i)安裝至容器之反應混合器，該反應混合器與容器流體連通；及(ii)機械耦接至反應混合器之反應攪拌器，其中反應攪拌器經組態以攪拌容器中之石墨且經組態以促進石墨轉化為氧化石墨烯；(b)槽，其包含(i)安裝至槽之槽混合器，槽混合器與槽流體連通；及(ii)機械耦接至槽混合器之槽攪拌器，其中攪拌器經組態以在組合物已轉移至槽中之後攪拌槽中之氧化石墨烯；其中反應系統經組態以將氧化石墨烯自反應容器轉移至槽。在一些實施例中，該系統包含水冷卻單元。在一些實施例中，水冷卻單元包含用於儲存水之內部空間。在一些實施例中，水冷卻單元流體耦接至反應容器及/或槽。在一些實施例中，水冷卻單元經絕熱以減少自水冷卻單元內部之熱增量及/或熱損失。在一些實施例中，水冷卻單元包含冷凍水、冰及/或冰水。在一些實施例中，水冷卻單元經組態以儲存水且將水維持於或低於目標溫度。在一些實施例中，水冷卻單元經冷凍或耦接至製冷單元。在一些實施例中，水冷卻單元經組態以將水分配至反應混合器及/或槽中以降低含碳組合物之溫度。
在一個態樣中，本文揭示反應過濾器，該反應過濾器包含：(a)滾筒總成；(b)安置於滾筒總成內部之噴桿總成，該噴桿總成包含：(i)用於分配洗滌液之第一組一或多個開口；及(ii)用於分配含碳組合物之第二組一或多個開口；其中滾筒總成經組態以旋轉。在一些實施例中，噴桿總成在低壓下分配含碳組合物。在一些實施例中，噴桿總成耦接至含碳組合物之源。在一些實施例中，噴桿總成使用重力分配含碳組合物(例如含碳組合物經由重力流動穿過噴桿總成且流出一或多個開口且不主動泵送)。在一些實施例中，噴桿總成在高壓下分配洗滌液。在一些實施例中，噴桿總成耦接至洗滌液之源，其中該源包含對洗滌液加壓以使得噴桿總成能夠分配洗滌液之泵。在一些實施例中，洗滌液為去離子水。在一些實施例中，反應過濾器進一步包含用於控制反應過濾器操作之控制單元。在其他實施例中，控制單元經組態以自主操作反應過濾器進行一或多個洗滌循環。在其他實施例中，控制單元經組態以進行一或多個洗滌循環直至符合臨限值條件。在其他實施例中，控制單元經組態以執行清潔協定。在一些實施例中，滾筒總成包含滾筒網格。在其他實施例中，滾筒網格經組態以向滾筒微米過濾器提供結構支撐。在其他實施例中，滾筒網格包含不超過約2吋之孔徑。在其他實施例中，滾筒網格包含約0.5吋之孔徑。在一些實施例中，滾筒總成包含滾筒微米過濾器。在其他實施例中，滾筒微米過濾器包含複數個層。在其他實施例中，滾筒微米過濾器包含約兩個層至約10個層。在其他實施例中，滾筒微米過濾器包含約兩個層至約6個層。在其他實施例中，滾筒微米過濾器包含約四個層。在其他實施例中，滾筒微米過濾器包含孔隙，其孔徑適合於在過濾之後保留至少95% w/w之含碳組合物。在其他實施例中，滾筒微米過濾器包含直徑為約1微米之孔隙。在其他實施例中，滾筒微米過濾器包含直徑不超過約1微米之孔隙。在其他實施例中，滾筒微米過濾器包含直徑不超過約2微米之孔隙。在其他實施例中，滾筒微米過濾器包含直徑不超過約3微米之孔隙。在其他實施例中，滾筒微米過濾器包含直徑不超過約5微米之孔隙。在其他實施例中，滾筒微米過濾器包含直徑不超過約10微米之孔隙。在一些實施例中，滾筒總成包含滾筒網格及滾筒微米過濾器，滾筒網格及滾筒微米過濾器各自具有重疊接縫，其中重疊接縫經定位以避免彼此重疊。在一些實施例中，滾筒總成包含一或多個滾筒加強環。在一些實施例中，滾筒總成包含一或多個滾筒加強件。在一些實施例中，滾筒總成經組態以使重量最小化，其中滾筒總成維持足夠耐久性以向含碳組合物提供過濾。在一些實施例中，滾筒總成包含一或多個滾筒軸承板。在其他實施例中，一或多個滾筒軸承板經組態以在不迫使噴桿總成旋轉的情況下旋轉。在一些實施例中，滾筒總成包含一或多個滾筒框架。在其他實施例中，一或多個滾筒框架經組態以接收旋轉力以使滾筒總成旋轉。在其他實施例中，反應過濾器包含經組態以向滾筒總成提供旋轉力之驅動軸。在一些實施例中，噴桿總成包含用於自洗滌液之源接收洗滌液之第一入口。在其他實施例中，洗滌液自洗滌液之源泵送至噴桿總成之第一入口中。在其他實施例中，第一入口經組態以與管道耦接，該管道與洗滌液之源流體連通，以接收洗滌液。在其他實施例中，第一入口經組態以與管道有效地耦接及解耦。在其他實施例中，第一入口經組態以與快卸接頭耦接，其中快卸接頭密封第一入口。在其他實施例中，噴桿總成包含用於自含碳組合物之源接收含碳組合物之第二入口。在其他實施例中，含碳組合物自該源泵送至噴桿總成之第二入口中。在其他實施例中，第二入口經組態以與管道耦接，該管道與含碳組合物之源流體連通，以接收含碳組合物。在其他實施例中，第二入口經組態以與管道有效地耦接及解耦。在一些實施例中，噴桿總成包含一或多個噴桿，其中第一組及第二組一或多個開口位於一或多個噴桿上。在其他實施例中，噴桿總成包含噴桿，其包含第一組一或多個開口及第二組一或多個開口。在其他實施例中，噴桿總成包含有包含第一組一或多個開口之第一噴桿及包含第二組一或多個開口之第二噴桿。在其他實施例中，第一組及第二組一或多個開口包含噴嘴梢。在其他實施例中，各噴嘴梢經組態而以至少30度之噴射角噴射洗滌液。在其他實施例中，各噴嘴梢經組態而以至少50度之噴射角噴射洗滌液。在一些實施例中，噴桿總成經組態以在足以純化含碳組合物之壓力下將洗滌液噴射至滾筒總成內部。在其他實施例中，噴桿總成經組態以在至少50 PSI之壓力下將洗滌液噴射至滾筒總成內部。在其他實施例中，噴桿總成經組態以在至少100 PSI之壓力下將洗滌液噴射至滾筒總成內部。在其他實施例中，噴桿總成經組態以在至少150 PSI之壓力下將洗滌液噴射至滾筒總成內部。在其他實施例中，噴桿總成經組態以在至少200 PSI之壓力下將洗滌液噴射至滾筒總成內部。在其他實施例中，噴桿總成經組態以在至少150 PSI之壓力下將洗滌液噴射至滾筒總成內部。在一些實施例中，滾筒總成包含用於洗滌含碳組合物之滾動位置及用於卸載含碳組合物之卸載位置。在其他實施例中，滾筒總成包含經組態以在卸載期間接收滾筒總成之滾筒托架焊件，其中滾筒總成滾動至滾筒托架焊件上。在其他實施例中，滾筒托架焊件包含一或多個用於固定滾筒總成之附接機構。在其他實施例中，滾筒托架焊件包含自滾筒托架焊件延伸且耦接至設備之軸，其中滾筒托架焊件經組態以相對於設備在軸之軸線周圍旋轉。在其他實施例中，滾筒托架焊件包含用於防止滾筒托架焊件旋轉之鎖定機構，其中該鎖定機構可釋放以允許滾筒托架焊件旋轉。在一些實施例中，滾筒總成包含滾筒加強件。在一些實施例中，滾筒總成包含滾筒加強環。在一些實施例中，滾筒總成經組態以在一或多個洗滌循環期間在不同速度下旋轉。在一些實施例中，滾筒總成經組態以在至少300 rpm之速度下旋轉。在一些實施例中，滾筒總成經組態以在至少500 rpm之速度下旋轉。在一些實施例中，反應過濾器包含驅動軸，其中驅動軸與滾筒總成接合以將旋轉力傳輸至滾筒總成。在其他實施例中，驅動軸機械連接至致動驅動軸之馬達。在其他實施例中，驅動軸包含一或多個與滾筒總成直接接觸之驅動輪，其中一或多個驅動輪經組態以向滾筒總成遞送旋轉力。在其他實施例中，滾筒總成包含一或多個滾筒框架，各滾筒框架沿外部表面包含凹槽，其經組態以容納驅動輪。在一些實施例中，噴桿總成流體耦接至容納含碳組合物之還原形式的槽，其中含碳組合物經由噴桿總成泵送以分配至滾筒總成中。在一些實施例中，反應過濾器包含安置於滾筒總成下方之排水盤，其用於自滾筒總成收集廢液。在一些實施例中，反應過濾器包含感測器，其經組態以量測來自滾筒總成之廢液的特性。在其他實施例中，特性係選自pH、溫度、導電性及鹽濃度。在一些實施例中，反應過濾器經組態而以每年大於約100 kg之速率過濾滾筒總成中之含碳組合物。在一些實施例中，反應過濾器經組態以過濾含碳組合物以在乾燥之後獲得一批至少1 kg純度為至少95% w/w的含碳組合物。在一些實施例中，反應過濾器經組態以過濾含碳組合物以獲得一批至少1 kg導電性為至少200 mS/cm之含碳組合物。在一些實施例中，噴桿總成經組態以用於快速拆卸及再附接。在一些實施例中，反應過濾器經組態以對每批含碳組合物進行一或多個洗滌循環。在其他實施例中，反應過濾器為自動化的，在不需要手動輸入的情況下進行一或多個洗滌循環。在其他實施例中，反應過濾器根據預定洗滌方案進行一或多個洗滌循環。在其他實施例中，反應過濾器進行一或多個洗滌循環直至符合臨限值條件。在其他實施例中，臨限值條件係選自pH、溫度、導電性及鹽濃度。在一些實施例中，洗滌循環包含將含碳組合物分配至滾筒總成內部，將洗滌液分配至滾筒總成內部，及旋轉滾筒總成。在一些實施例中，其中反應過濾器經組態以進行洗滌循環直至符合一或多個臨限值條件。在一些實施例中，含碳組合物包含氧化石墨烯之還原形式。在一些實施例中，含碳組合物包含rGO。在一些實施例中，含碳組合物包含石墨烯。在一些實施例中，反應過濾器經組態以過濾含碳組合物，其中過濾之含碳組合物適合在下游用於製造包含電極之電容器，該等電極在約10 mV/s之掃描速率下的峰值電容為至少約100 mF/cm2 。在一些實施例中，反應過濾器經組態以過濾含碳組合物，其中過濾之含碳組合物適合在下游用於製造包含電極之電容器，該等電極在約10 mV/s之掃描速率下的峰值電容為至少約150 mF/cm2 。在一些實施例中，反應過濾器經組態以過濾含碳組合物，其中過濾之含碳組合物適合在下游用於製造包含電極之電容器，該等電極在約10 mV/s之掃描速率下的峰值電容為至少約200 mF/cm2 。在一些實施例中，反應過濾器基本上封閉以防止洗滌液及含碳組合物在一或多個洗滌循環期間逸出。在一些實施例中，反應過濾器包含托架樞軸總成。在一些實施例中，反應過濾器包含滾筒托架總成。在一些實施例中，反應過濾器包含惰輪軸。在一些實施例中，反應過濾器包含驅動護罩。在一些實施例中，反應過濾器包含滾筒軸支撐件。在一些實施例中，反應過濾器包含馬達安裝板。在一些實施例中，反應過濾器包含框架焊件。在一些實施例中，反應過濾器包含蓋焊件。在一些實施例中，反應過濾器包含排水盤焊件。在一些實施例中，反應過濾器包含托架樞軸焊件。在一些實施例中，反應過濾器包含滾筒導輥。在一些實施例中，反應過濾器包含滾筒撐臂。在一些實施例中，反應過濾器包含滾筒托架焊件。在一些實施例中，反應過濾器包含滾筒端帽總成。在一些實施例中，反應過濾器包含噴桿軸承轂。在一些實施例中，反應過濾器包含滾筒軸承板。在一些實施例中，反應過濾器包含滾筒軸安裝件。在另一態樣中，本文揭示使用如前述實施例中之任一者之反應過濾器過濾含碳組合物之方法。
在另一態樣中，本文揭示一種設備，該設備包含：槽，該槽包含含碳組合物；安裝至槽之混合器，該混合器與槽流體連通；及機械耦接至混合器之槽攪拌器，其中槽攪拌器經組態以攪拌槽中之含碳組合物，進而在大於約1公噸/年(tpy)之速率下形成含碳組合物之氧化形式。在一些實施例中，槽之容積為至少約100加侖。在一些實施例中，槽容納或含有流體。在一些實施例中，該流體包含含碳組合物。在一些實施例中，槽容納或含有(i)至少約100加侖之液體，(ii)至少約150磅之冰，或(iii)液體及至少約150磅之冰。在一些實施例中，槽包含(i)至少一個入口，(ii)至少一個出口，或(iii)至少一個入口及至少一個出口。在其他實施例中，槽包含槽頂部處之第一入口及槽背面之左下邊緣處之第二入口。在其他實施例中，槽包含頂部處之第一出口及槽之中心端底部處之第二出口。在一些實施例中，混合器包含混合碗。在其他實施例中，混合碗包含與混合碗基本上齊平安裝之蝶形閥，其中混合器經由蝶形閥與槽流體連通。在一些實施例中，混合器安裝至槽頂部。在一些實施例中，混合器包含將槽攪拌器機械耦接至混合器之軸。在其他實施例中，軸包含驅動軸。在一些實施例中，混合器在滑塊上經組態以使其可相對於槽移動。在其他實施例中，混合器滑動遠離槽以便於清潔槽。在一些實施例中，該設備包含複數個槽攪拌器。在一些實施例中，槽攪拌器藉由驅動軸驅動與混合器之前部附接脫離。在一些實施例中，槽攪拌器係以至少約60轉/分鐘之功率/頻率驅動。在一些實施例中，槽攪拌器包含攪拌器葉片。在其他實施例中，攪拌器葉片包含2列的4個葉片，其與槽之所有側邊及底部具有至少約½吋間距。在一些實施例中，攪拌器葉片中之一或多個最頂部葉片距槽頂部至少約6吋且距槽之各側至少約½吋。在一些實施例中，設備進一步包含(i)混合器與槽攪拌器之間的傳動裝置，該傳動裝置經組態以致動槽攪拌器，或(ii)經組態以致動槽攪拌器之馬達，該馬達與混合器分離。在其他實施例中，設備包含齒輪箱。在一些實施例中，設備包含與混合器電連通之電源。在一些實施例中，含碳組合物之氧化形式在大於約2 tpy之速率下形成。在一些實施例中，含碳組合物之氧化形式在大於約5 tpy之速率下形成。在另一態樣中，本文揭示使用如前述實施例中之任一者之設備處理含碳組合物之方法。在一些實施例中，該系統包含水冷卻單元。在一些實施例中，水冷卻單元包含用於儲存水之內部空間。在一些實施例中，水冷卻單元流體耦接至反應容器及/或槽。在一些實施例中，水冷卻單元經絕熱以減少自水冷卻單元內部之熱增量及/或熱損失。在一些實施例中，水冷卻單元包含冷凍水、冰及/或冰水。在一些實施例中，水冷卻單元經組態以儲存水且將水維持於或低於目標溫度。在一些實施例中，水冷卻單元經冷凍或耦接至製冷單元。在一些實施例中，水冷卻單元經組態以將水分配至反應混合器及/或槽中以降低含碳組合物之溫度。
本文提供用於處理含碳組合物的方法、裝置及系統。在某些實施例中，處理包括製造(或合成)含碳組合物之氧化形式及/或製造(或合成)氧化含碳組合物之還原形式。一些實施例提供用於自石墨製造(或合成)氧化石墨及/或自氧化石墨製造(或合成)還原氧化石墨之方法、裝置及系統。本文所述之本發明之各種態樣適用於下文闡述之特定應用中之任一者或任何其他類型之製造、合成或處理設定。在某些實施例中，材料之其他製造、合成或處理同樣受益於本文所述之特徵。在某些實施例中，本文之方法、裝置及系統有利地應用於製造(或合成)各種形式之非含碳組合物。在某些實施例中，本文所述之主題應用為獨立方法、裝置或系統，或整合式製造或材料(例如化學品)處理系統之一部分。應理解，本文所述之主題之不同態樣可個別地、集體地或彼此組合地理解。
本文揭示之主題之態樣係關於用於製造(或合成)或處理材料之系統(包含一或多個裝置)。在某些實施例中，系統用於製造含碳組合物之氧化形式。
本文揭示之主題之另一態樣係關於包含以下之反應系統：(a)包含含碳組合物之反應容器，該容器包含(i)安裝至容器之反應混合器，該反應混合器與容器流體連通；及(ii)機械耦接至反應混合器之反應攪拌器，其中反應攪拌器經組態以攪拌容器中之含碳組合物；(b)槽，其包含(i)安裝至槽之槽混合器，槽混合器與槽流體連通；及(ii)機械耦接至槽混合器之槽攪拌器，其中攪拌器經組態以在含碳組合物已轉移至槽中之後攪拌槽中之組合物；其中反應系統經組態以將含碳組合物自反應容器轉移至槽。
本文揭示之主題之另一態樣係關於反應過濾器，該反應過濾器包含：(a)滾筒總成；(b)安置於滾筒總成內部之噴桿總成，噴桿總成包含：(i)用於分配洗滌液之第一組一或多個開口；及(ii)用於分配含碳組合物之第二組一或多個開口；其中滾筒總成經組態以旋轉。
本文揭示之主題之另一態樣係關於反應過濾器，反應過濾器包含：(a)滾筒總成；(b)安置於滾筒總成內部之噴桿總成，噴桿總成經組態以分配洗滌液及含碳組合物；其中滾筒總成經組態以旋轉。
本文揭示之主題之另一態樣係關於一種設備，該設備包含：槽，該槽包含含碳組合物；安裝至槽之混合器，該混合器與槽流體連通；及機械耦接至混合器之槽攪拌器，其中槽攪拌器經組態以攪拌槽中之含碳組合物，進而在大於約1公噸/年(tpy)之速率下形成含碳組合物之氧化形式。
本文揭示之主題之另一態樣係關於真空過濾系統，其包含：a)包含經組態以允許排水之表面的過濾器支撐件；b)安置於表面上之過濾材料，該過濾材料包含用於過濾含碳組合物之孔隙；c)至少一個噴桿總成，其經安置以將含碳組合物及洗滌液中之至少一者分配至過濾材料上；及d)真空源，其經組態以向過濾器支撐件施加負壓以增強含碳組合物之過濾。
本文揭示之主題之另一態樣係關於真空過濾系統，其包含：a)包含間隔材料之真空桌托盤，該間隔材料具有允許排水之孔；b)安置於間隔材料上之過濾材料，該過濾材料包含平均孔徑適合於保留含碳組合物之孔隙；及c)至少一個噴桿總成，其經組態以將含碳組合物分配至過濾材料上且經組態以將洗滌液分配至含碳組合物上，其中在過濾之後保留至少80% w/w之含碳組合物。
本文揭示之主題之另一態樣係關於使用真空過濾系統過濾包含氧化石墨烯之含碳組合物的方法，其包含：a)提供真空過濾系統，其包含安置於過濾器支撐件表面上之過濾材料及至少一個噴桿總成；b)藉由至少一個噴桿總成將包含氧化石墨烯之含碳組合物分配至過濾材料上；c)藉由至少一個噴桿總成將洗滌液分配至含碳組合物上；及d)向過濾材料施加吸力以增強含碳組合物之過濾，其中過濾材料保留氧化石墨烯，同時允許濾液排出。
本文揭示之主題之另一態樣係關於用於將包含石墨烯之含碳組合物分配至固體基板上以產生碳基電極薄片之系統，其包含：a)具有用於接合固體基板之表面的第一輥，其中輥之旋轉沿一路徑向固體基板前進；b)印刷總成，其沿該路徑安置以在輥沿該路徑向固體基板前進時將含碳組合物分配至固體基板上；及c)包含一系列切割器之第二輥，該等切割器沿該路徑安置以將固體基板及含碳組合物切割為碳基電極薄片之水平條帶。
如本文所用，「約」數目係指包括該數目及跨越該數目加上或減去該數目之10%的範圍。「約」範圍係指延伸至小於範圍下限10%及大於範圍上限10%之範圍。
現將參考圖式。應瞭解，其中之圖式及特徵不一定按比例繪製。
圖 1 為包含兩個容器之系統100 的示意圖。在某些實施例中，系統100 用於進行第一反應(例如氧化含碳組合物)。在某些實施例中，該系統用於進行第二反應(例如還原含碳組合物)。在某些實施例中，該系統包括第一容器(例如在其中發生反應之反應腔室或反應容器)101 及第二容器(例如在其中淬滅反應之槽或混合槽)102 。在某些實施例中，第一容器101 為打開或密閉的(例如密封的)。在某些實施例中，第一容器包含反應腔室(例如反應容器或反應碗)。在某些實施例中，第一容器包含混合碗。在某些實施例中，第一容器含有混合及/或反應之物質或組合物。本文中關於第一容器(例如第一反應容器、反應碗等)之任何描述適用於混合碗(或混合器)，且反之亦然。在某些實施例中，混合器或混合器系統103 攪拌或混合第一容器之內容物(例如混合碗之內容物)。在一實例中，混合器為20夸脫(quart)混合器。在某些實施例中，混合器103 包含一或多個混合器攪拌器104 ，其攪拌或混合第一容器之內容物(例如混合碗之內容物)。在某些實施例中，混合器103 包含馬達(未示出)。在某些實施例中，馬達驅動混合器攪拌器104 。在某些實施例中，混合器攪拌器包含軸105 及槳、葉片或其他攪拌器106 。在某些實施例中，馬達另外耦接至如本文中其他地方所描述之系統100 之其他組件。在某些實施例中，混合器103 包含風扇107 、視情況存在之新鮮空氣入口108 及/或一或多個控制裝置109 。在某些實施例中，電源(示出)與混合器103 電連通。在某些實施例中，混合器103 包含第一容器(例如混合器碗)101 (亦即混合碗為混合器系統之一部分)。在某些實施例中，視情況存在之新鮮空氣入口108 吸入空氣，例如以保護馬達免受腐蝕性氣體(例如混合器103 或系統100 之任何其他元件內之腐蝕性氣體)侵襲。在某些實施例中，新鮮空氣入口108 未提供於某些實施例中(例如當馬達為液壓馬達時，可在一些情況下不使用新鮮空氣)。在某些實施例中，馬達為可恰當地驅動混合器攪拌器104 及/或系統100 之其他組件的任何適合之馬達。在某些實施例中，馬達為液壓馬達、電動馬達或其他馬達。
在某些實施例中，混合器包含(例如容納或含有)流體(例如固體、液體或氣體)。在某些實施例中，混合器包含液體(例如硫酸)、固體(例如石墨)或其混合物。在某些實施例中，混合器之內容物維持於適合之溫度，諸如小於或等於約0℃、1℃、2℃、3℃、4℃、6℃、8℃、10℃、15℃、20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、95℃或100℃下。在一實例中，混合器之內容物維持於約0℃下。在另一實例中，混合器之內容物維持於小於約15℃下。在某些實施例中，混合器中之混合物的反應溫度及/或反應時間經控制。在某些實施例中，反應時間及/或反應溫度維持於低於適合值(例如使得混合器之內容物維持於約0℃之溫度下或小於約15℃之溫度下)。在某些實施例中，反應溫度例如藉由混合碗周圍之冷卻管或旋管、藉由將混合碗浸沒於溫控浴(例如恆溫器控制浴或冰浴)中、藉由其他冷卻方法或其任何組合來降低。在某些實施例中，冷卻旋管/管循環冷凍水。在某些實施例中，增加冷凍水之流動速率以降低溫度。在某些實施例中，降低冷凍水之溫度以降低溫度。在某些實施例中，藉由改變向混合碗之內容物添加一或多種反應物之速率來改變反應溫度及/或反應時間(例如藉由減小導致放熱反應之反應物的添加速率來降低溫度)。在某些實施例中，混合碗之內容物在小於或等於約7、6、5、4或3.5之pH下。在某些實施例中，混合碗之內容物在小於或等於約7.0、6.9、6.8、6.7、6.6、6.5、6.4、6.3、6.2、6.1、6.0、5.9、5.8、5.7、5.6、5.5、5.4、5.3、5.2、5.1、5.0、4.9、4.8、4.7、4.6、4.5、4.4、4.3、4.2、4.1、4.0、3.9、3.8、3.7、3.6、3.5、3.4、3.3、3.2、3.1、3.0、2.9、2.8、2.7、2.6、2.5、2.4、2.3、2.2、2.1、2.0、1.9、1.8、1.7、1.6、1.5、1.4、1.3、1.2、1.1、1.0、0.9、0.8、0.7、0.6、0.5、0.4、0.3、0.2或約0.1之pH下。在某些實施例中，混合碗之內容物的pH為約3至約7。在某些實施例中，混合碗之內容物的pH為至少約3。在某些實施例中，混合碗之內容物的pH不超過約7。在某些實施例中，混合碗之內容物的pH為約3至約3.5、約3至約4、約3至約4.5、約3至約5、約3至約5.5、約3至約6、約3至約6.5、約3至約7、約3.5至約4、約3.5至約4.5、約3.5至約5、約3.5至約5.5、約3.5至約6、約3.5至約6.5、約3.5至約7、約4至約4.5、約4至約5、約4至約5.5、約4至約6、約4至約6.5、約4至約7、約4.5至約5、約4.5至約5.5、約4.5至約6、約4.5至約6.5、約4.5至約7、約5至約5.5、約5至約6、約5至約6.5、約5至約7、約5.5至約6、約5.5至約6.5、約5.5至約7、約6至約6.5、約6至約7或約6.5至約7。在某些實施例中，混合碗之容積為至少約0.1加侖、0.2加侖、0.5加侖、1加侖、2加侖、3加侖、4加侖、5加侖、6加侖、7加侖、8加侖、9加侖、10加侖、15加侖、25加侖、50加侖、75加侖、80加侖、85加侖、90加侖、100加侖、250加侖、500加侖、750加侖、1,000加侖、5,000加侖、10,000加侖、15,000加侖、25,000加侖、50,000加侖、100,000加侖、150,000加侖、200,000加侖、1,000立方米、5,000立方米、10,000立方米、50,000立方米、100,000立方米或500,000立方米。
在某些實施例中，混合器攪拌器在大於或等於約20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、105、110、115、120、125、130、135、140、145、150、155、160、165、170、175、180、185、190、195、200、205、210、215、220、225、230、235、240、245或250轉/分鐘(rpm)之功率/頻率下驅動。在某些實施例中，混合器攪拌器在至多約20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、105、110、115、120、125、130、135、140、145、150、155、160、165、170、175、180、185、190、195、200、205、210、215、220、225、230、235、240、245或250轉/分鐘(rpm)之功率/頻率下驅動。在某些實施例中，混合器攪拌器在約20 rpm至約300 rpm之功率/頻率下驅動。在某些實施例中，混合器攪拌器在至少約20 rpm之功率/頻率下驅動。在某些實施例中，混合器攪拌器在至多約300 rpm之功率/頻率下驅動。在某些實施例中，混合器攪拌器在約20 rpm至約60 rpm、約20 rpm至約100 rpm、約20 rpm至約150 rpm、約20 rpm至約200 rpm、約20 rpm至約250 rpm、約20 rpm至約300 rpm、約60 rpm至約100 rpm、約60 rpm至約150 rpm、約60 rpm至約200 rpm、約60 rpm至約250 rpm、約60 rpm至約300 rpm、約100 rpm至約150 rpm、約100 rpm至約200 rpm、約100 rpm至約250 rpm、約100 rpm至約300 rpm、約150 rpm至約200 rpm、約150 rpm至約250 rpm、約150 rpm至約300 rpm、約200 rpm至約250 rpm、約200 rpm至約300 rpm或約250 rpm至約300 rpm之功率/頻率下驅動。在一實例中，混合器攪拌器在至少約60、100或200轉/分鐘之功率/頻率下驅動。
在某些實施例中，混合器系統包含一或多種類型之混合器，其選自帶式摻合器、V型摻合器、連續處理器、錐形螺桿摻合器、螺桿摻合器、雙錐摻合器、高黏度混合器、反向旋轉混合器、雙軸或三軸混合器、真空混合器、分散混合器、槳式混合器、噴射混合器、滾筒摻合器、螺鑽混合器、豎直混合器、旋轉混合器、渦輪式混合器、狹窄間隙混合器及高剪切混合器。
在某些實施例中，第二容器102 為打開或密閉的(例如密封的)。在某些實施例中，第二容器包含槽。在某些實施例中，本文中關於第二容器之描述適用於槽，且反之亦然。在某些實施例中，槽包含藉由槽攪拌器110 攪拌之物質或組合物。舉例而言，在某些實施例中，槽包含藉由槽攪拌器攪拌之含碳組合物。在一實例中，槽包含100加侖冰浴且藉由冰浴攪拌器攪拌。在某些實施例中，槽攪拌器包含軸111 及一或多個攪拌器葉片112 。在某些實施例中，軸經驅動以使得攪拌器保持槽中之內容物運動及/或增強(例如最大化)冷卻。舉例而言，在某些實施例中，軸經驅動以保持氧化石墨流動穿過槽中之冰。在某些實施例中，軸111 經由軸承115 耦接至第二容器。在某些實施例中，該系統包含複數個槽攪拌器。在某些實施例中，該系統包含至少1、2、3、4、5、6、7、8、9或10個槽攪拌器。
在某些實施例中，槽包含(例如容納或含有)流體(例如固體、液體或氣體)。在某些實施例中，混合器包含液體(例如水、液體反應混合物等)、固體(例如冰)或其混合物。在某些實施例中，槽之內容物維持於適合之溫度，諸如小於或等於約0℃、1℃、2℃、3℃、4℃、6℃、8℃、10℃、15℃、20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、95℃或100℃下。在一實例中，槽之內容物維持於約0℃下。在某些實施例中，槽之內容物在大於或等於約3、4、5、6、7、8、9或10之pH下。在某些實施例中，槽之內容物在大於或等於約3.1、3.2、3.3、3.4、3.5、3.6、3.7、3.8、3.9、4.0、4.1、4.2、4.3、4.4、4.5、4.6、4.7、4.8、4.9、5.0、5.1、5.2、5.3、5.4、5.5、5.6、5.7、5.8、5.9、6.0、6.1、6.2、6.3、6.4、6.5、6.6、6.7、6.8、6.9、7.0、7.1、7.2、7.3、7.4、7.5、7.6、7.7、7.8、7.9、8.0、8.1、8.2、8.3、8.4、8.5、8.6、8.7、8.8、8.9、9.0、9.1、9.2、9.3、9.4、9.5、9.6、9.7、9.8、9.9或10.0之pH下。在某些實施例中，混合碗之內容物的pH為約3至約7。在某些實施例中，混合碗之內容物的pH為至少約3。在某些實施例中，混合碗之內容物的pH不超過約7。在某些實施例中，混合碗之內含物的pH為約3至約3.5、約3至約4、約3至約4.5、約3至約5、約3至約5.5、約3至約6、約3至約6.5、約3至約7、約3.5至約4、約3.5至約4.5、約3.5至約5、約3.5至約5.5、約3.5至約6、約3.5至約6.5、約3.5至約7、約4至約4.5、約4至約5、約4至約5.5、約4至約6、約4至約6.5、約4至約7、約4.5至約5、約4.5至約5.5、約4.5至約6、約4.5至約6.5、約4.5至約7、約5至約5.5、約5至約6、約5至約6.5、約5至約7、約5.5至約6、約5.5至約6.5、約5.5至約7、約6至約6.5、約6至約7或約6.5至約7。在某些實施例中，槽之容積為至少約1加侖、2加侖、5加侖、10加侖、25加侖、50加侖、75加侖、100加侖、250加侖、500加侖、750加侖、1,000加侖、2,000加侖、3,000加侖、4,000加侖、5,000加侖、5,500加侖、6,000加侖、7,000加侖、8,000加侖、9,000加侖、10,000加侖、15,000加侖、25,000加侖、50,000加侖、100,000加侖、150,000加侖、200,000加侖、1,000立方米、5,000立方米、10,000立方米、50,000立方米、100,000立方米、500,000立方米、1百萬立方米、150萬立方米、2百萬、250萬立方米或3百萬立方米。在某些實施例中，槽之容積為至少約1加侖至約200,000加侖。在某些實施例中，槽之容積為至少約1加侖。在某些實施例中，槽之容積為至多約200,000加侖。在某些實施例中，槽之容積為至少約1加侖至約5加侖、約1加侖至約10加侖、約1加侖至約25加侖、約1加侖至約50加侖、約1加侖至約100加侖、約1加侖至約250加侖、約1加侖至約500加侖、約1加侖至約1,000加侖、約1加侖至約10,000加侖、約1加侖至約100,000加侖、約1加侖至約200,000加侖、約5加侖至約10加侖、約5加侖至約25加侖、約5加侖至約50加侖、約5加侖至約100加侖、約5加侖至約250加侖、約5加侖至約500加侖、約5加侖至約1,000加侖、約5加侖至約10,000加侖、約5加侖至約100,000加侖、約5加侖至約200,000加侖、約10加侖至約25加侖、約10加侖至約50加侖、約10加侖至約100加侖、約10加侖至約250加侖、約10加侖至約500加侖、約10加侖至約1,000加侖、約10加侖至約10,000加侖、約10加侖至約100,000加侖、約10加侖至約200,000加侖、約25加侖至約50加侖、約25加侖至約100加侖、約25加侖至約250加侖、約25加侖至約500加侖、約25加侖至約1,000加侖、約25加侖至約10,000加侖、約25加侖至約100,000加侖、約25加侖至約200,000加侖、約50加侖至約100加侖、約50加侖至約250加侖、約50加侖至約500加侖、約50加侖至約1,000加侖、約50加侖至約10,000加侖、約50加侖至約100,000加侖、約50加侖至約200,000加侖、約100加侖至約250加侖、約100加侖至約500加侖、約100加侖至約1,000加侖、約100加侖至約10,000加侖、約100加侖至約100,000加侖、約100加侖至約200,000加侖、約250加侖至約500加侖、約250加侖至約1,000加侖、約250加侖至約10,000加侖、約250加侖至約100,000加侖、約250加侖至約200,000加侖、約500加侖至約1,000加侖、約500加侖至約10,000加侖、約500加侖至約100,000加侖、約500加侖至約200,000加侖、約1,000加侖至約10,000加侖、約1,000加侖至約100,000加侖、約1,000加侖至約200,000加侖、約10,000加侖至約100,000加侖、約10,000加侖至約200,000加侖或約100,000加侖至約200,000加侖。在某些實施例中，槽容納或含有液體、固體(例如冰)或其組合。在某些實施例中，槽含有至少約1磅(lb)、25 lb、50 lb、75 lb、100 lb、150 lb、200 lb、100公斤(kg)、250 kg、500 kg、750 kg、1公噸(t)、5 t、10 t、25 t、50 t、100 t、250 t、500 t、750 t、1千公噸(kt)、2 kt、5 kt、10 kt、20 kt、50 kt、100 kt、200 kt、500 kt、1兆公噸(Mt)、1.5 Mt、2 Mt、2.5 Mt或3 Mt固體(例如冰)或固液混合物。在一實例中，槽之容積為至少約100加侖。在某些實施例中，100加侖槽之寬度小於約22吋(包括框架)且深度小於約2呎。在某些實施例中，槽包含流體。在某些實施例中，該流體包含含碳組合物。在某些實施例中，槽容納或含有至少約100加侖之液體、至少約150磅之冰或液體及/伴以至少約150磅之冰。在某些實施例中，液體包含水。在某些實施例中，槽包含至少一個入口及/或至少一個出口。在某些實施例中，入口及出口包含鐵管尺寸(IPS)外螺紋。
在某些實施例中，第一容器101 與第二容器102 流體連通。在某些實施例中，第一容器包含閥(例如蝶形閥)113 ，其可打開、密閉或可調整地調節以允許流體自第一容器傳遞至第二容器。舉例而言，在某些實施例中，混合碗包含與混合碗基本上齊平安裝之蝶形閥，其中混合器(例如混合碗)經由蝶形閥與槽流體連通。在某些實施例中，蝶形閥(或具有類似功能之另一類型之閥)具有保護塗層(例如基於聚四氟乙烯(PTFE)之塗層，或乙烯及氯三氟乙烯之共聚物，諸如能夠經受至多約800℉之溫度的ECTFE塗層)。
在某些實施例中，第二容器包含一或多個閥(例如進口閥及/或出口閥)。舉例而言，在某些實施例中，第二容器包含用於將產物(例如氧化石墨)排放至另一槽以進一步精煉之出口。在圖 1 中之實例中，第二容器包含排放系統(或排放區域)117 。排放系統包含排放閥118 。
在某些實施例中，混合器103 安裝至槽頂部。在某些實施例中，系統(例如混合器)包含將槽攪拌器110 機械耦接至混合器103 之軸。在某些實施例中，軸包含驅動軸。在某些實施例中，槽攪拌器藉由驅動軸驅動與混合器之前部附接脫離。在某些實施例中，混合器藉由電源(例如110 VAC)供電。在某些實施例中，耦接至混合器之電源為系統之所有組件供電。在某些實施例中，該系統包含混合器與槽攪拌器之間的傳動裝置。在某些實施例中，傳動裝置經組態以停止、啟動及/或調節槽攪拌器。在某些實施例中，混合器及槽攪拌器經由一或多個齒輪(例如直角齒輪)114 耦接。在某些實施例中，混合器及槽攪拌器藉由齒輪箱耦接。或者，在某些實施例中，系統包含經組態以停止、啟動及/或調節槽攪拌器之分離式馬達。在某些實施例中，分離式馬達與混合器自相同電源供電。在某些實施例中，分離式馬達不與混合器自相同電源供電(例如提供額外電源)。
在某些實施例中，槽攪拌器在大於或等於約20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、105、110、115、120、125、130、135、140、145、150、155、160、165、170、175、180、185、190、195、200、205、210、215、220、225、230、235、240、245或250轉/分鐘(rpm)之功率/頻率下驅動。在某些實施例中，槽攪拌器在約20 rpm至約300 rpm之功率/頻率下驅動。在某些實施例中，槽攪拌器在至少約20 rpm之功率/頻率下驅動。在某些實施例中，槽攪拌器在至多約300 rpm之功率/頻率下驅動。在某些實施例中，槽攪拌器在約20 rpm至約60 rpm、約20 rpm至約100 rpm、約20 rpm至約150 rpm、約20 rpm至約200 rpm、約20 rpm至約250 rpm、約20 rpm至約300 rpm、約60 rpm至約100 rpm、約60 rpm至約150 rpm、約60 rpm至約200 rpm、約60 rpm至約250 rpm、約60 rpm至約300 rpm、約100 rpm至約150 rpm、約100 rpm至約200 rpm、約100 rpm至約250 rpm、約100 rpm至約300 rpm、約150 rpm至約200 rpm、約150 rpm至約250 rpm、約150 rpm至約300 rpm、約200 rpm至約250 rpm、約200 rpm至約300 rpm或約250 rpm至約300 rpm之功率/頻率下驅動。在一實例中，槽攪拌器在至少約60、100或200轉/分鐘之功率/頻率下驅動。
在某些實施例中，混合(例如在混合器及/或槽中)係經由非機械裝置(例如藉由氣體注入、旋轉滾筒、磁性攪拌棒或其他裝置)達成。在一些實施例中，系統100包含過濾器(未示出)。舉例而言，在某些實施例中，槽耦接(例如經由與排放閥118 流體連通之隔膜泵)至過濾器，該過濾器經組態以分離或純化槽混合物中之一或多種組分。在某些實施例中，過濾器允許例如最終產物(例如含碳組合物之氧化形式)、沈積物及/或其他組分(例如水徑流)分離。舉例而言，在某些實施例中，殘餘物在分離容器中中和，其中過濾器經組態以容納或含有沈積物及/或水徑流。在某些實施例中，過濾器移除一或多種酸及/或鹽以使槽混合物(例如包含含碳組合物之氧化形式，諸如石墨之氧化形式，諸如GO之槽混合物)達到中性狀態及/或還原槽混合物。在某些實施例中，過濾器包括一或多種類型之過濾器(例如用於移除酸、移除鹽、還原及/或其他過濾或處理目的)。舉例而言，在某些實施例中，過濾器(例如在本文中其他地方更詳細描述的用於第一反應之過濾器)使用單一過濾器或2或大於2種不同類型之過濾器取出酸及鹽以使槽混合物達到中性狀態及/或還原槽混合物(例如過濾/移除係藉由第一過濾器進行，且還原係藉由第二過濾器進行，或兩個過濾器在相同或不同程度上進行過濾/移除及還原)。
在某些實施例中，系統100 之至少一部分為移動式的。在某些實施例中，混合器103 耦接至槽102 ，其中槽102 經組態而具有腳輪116 。在某些實施例中，混合器在滑塊上經組態以使其可相對於槽移動。舉例而言，在某些實施例中，混合器滑動及/或以其他方式移動返回以便於清潔槽。在某些實施例中，混合碗經組態以與混合器的其餘部分一起或分開移動(例如滑動)。
在某些實施例中，混合碗、槽或兩者含有所關注之組合物(例如待轉化為氧化形式之含碳組合物)。在某些實施例中，組合物包含於混合碗、槽或兩者中。在一些實施例中，組合物首先包含於混合碗中且隨後轉移至槽。在某些實施例中，槽含有反應物、稀釋劑及/或調溫浴(例如在固定溫度下經歷相變之混合物)。在一些實施例中，混合碗及槽之內容物相互作用(例如經由熱傳遞)但不組合或混合。在某些實施例中，混合碗及槽之內容物在組合或混合時彼此反應。在某些實施例中，混合碗及槽之內容物在組合或混合時不彼此反應(例如內容物混合但不反應)。在某些實施例中，反應包括但不限於氧化還原反應。在某些實施例中，其他流體係引入混合碗及/或槽中(例如氣態反應物係添加至混合碗及/或槽中)。在某些實施例中，系統100經組態以使得能夠進行氣體-固體、氣體-液體、固體-液體、氣體-氣體、液體-液體及/或固體-固體混合及/或反應。在某些實施例中，此類混合及/或反應在混合碗、槽、混合碗及槽中，及/或藉由組合混合碗之內容物及槽之內容物而發生。
在一實例中，含碳組合物包含石墨且含碳組合物之氧化形式包含氧化石墨或氧化石墨烯。槽之內容物維持於約0℃之溫度下且混合碗之內容物維持於小於約15℃之溫度下。在某些實施例中，混合碗之內容物混合及/或反應(例如如在本文中其他地方所描述)。在某些實施例中，槽之內容物混合及/或反應(例如如本文中其他地方所描述)。在某些實施例中，混合碗及槽之內容物彼此混合及/或反應(例如如本文中其他地方所描述)。
圖 2 為包含兩個容器之另一系統200 的示意圖。在某些實施例中，系統200 用於進行第一反應(例如氧化含碳組合物)。在某些實施例中，該系統用於進行第二反應(例如還原含碳組合物)。在某些實施例中，該系統包括第一容器(例如反應腔室及/或混合碗)201 及第二容器(例如槽)202 。在某些實施例中，混合器203 攪拌或混合第一容器201 之內容物，該混合器使用控制裝置209 操作且包含具有軸205 及槳、葉片或其他攪拌器206 之混合器攪拌器204 。在某些實施例中，混合器安裝至槽(例如槽頂部)。在某些實施例中，混合碗201 經由蝶形閥213 與槽202 流體連通(例如在具有100加侖槽之系統中，混合碗包括與碗齊平安裝之3吋蝶形閥)。在某些實施例中，混合碗藉由固持器、撐臂或托架223 保持在適當的位置。在某些實施例中，混合器包含耦接至一或多個槽攪拌器(例如100加侖槽攪拌器)之軸。在某些實施例中，混合器經由傳動裝置(例如齒輪或齒輪箱)214 機械耦接至槽攪拌器210 。在某些實施例中，傳動裝置聯機以停止、啟動及/或調節槽攪拌器。在某些實施例中，槽攪拌器包含軸211 及一或多個攪拌器葉片212 。在一些實施例中，混合器包含軸211 的至少一部分。在某些實施例中，槽攪拌器經驅動脫離混合器。在某些實施例中，槽攪拌器藉由驅動軸驅動脫離混合器(例如脫離混合器之前部附接)。在某些實施例中，槽攪拌器(例如100加侖槽之槽攪拌器)包含例如2列的4個葉片，其與槽202 之所有側邊及底部具有至少約½吋間距。在某些實施例中，槽攪拌器之頂部葉片距槽頂部至少約6吋且距槽之側邊至少約½吋。在某些實施例中，安裝於槽底部之穩定器托架223 經組態以機械支撐或穩定槽攪拌器。
在某些實施例中，槽202 包含一或多個出口(例如水出口)219 。在某些實施例中，出口(例如排放口)219 (例如在一些實施例中，單一出口)將槽排空(例如自槽排出槽混合物及/或水)。在某些實施例中，出口219 向過濾器或過濾器系統221 中排放。在一些實施例中，槽包含兩個出口(例如100加侖槽可包含兩個1.5吋出口)：頂部處之第一出口及槽之中心端底部處之第二出口。在某些實施例中，第一(頂部)出口在槽頂部之約1吋內，其中第二(底部)出口基本上與槽底部齊平。在某些實施例中，槽202 包含一或多個入口(例如水入口)220 。在某些實施例中，入口220 將內容物填充或添加至槽。在一些實施例中，槽包含兩個入口(例如100加侖槽包含兩個1吋入口)：槽頂部處之第一入口(未示出)及槽背面之左下邊緣處之第二入口。在某些實施例中，此類入口及/或出口包含閥。舉例而言，在某些實施例中，出口219 包含排放閥。在一些實施例中，不使用或包括一或多個入口及/或出口(例如參見圖 1 )。舉例而言，在某些實施例中，不需要頂部排水孔，且僅提供底部排水孔，及/或不提供入口。
在某些實施例中，槽包含(或耦接至)過濾器或過濾器系統221 。在某些實施例中，過濾器系統(例如100加侖槽/耦接至100加侖槽之過濾器系統)在短邊上為約16吋寬×約8吋高且在高邊上為約14吋高(或包含具有該等尺寸之過濾器主體)。在某些實施例中，過濾器系統包含過濾槽。在某些實施例中，過濾器系統包含出口。在某些實施例中，過濾器之出口包含閥222 。在某些實施例中，出口(例如在100加侖槽/耦接至100加侖槽之過濾器系統中，2吋出口)與過濾槽底部至少部分或基本上齊平(例如儘可能齊平)。在某些實施例中，過濾器系統經組態以容納或含有給定量之沈積物及/或徑流(例如取決於系統尺寸，至少約13加侖、20加侖、30加侖、35加侖、50加侖、100加侖、150加侖、200加侖、250加侖、300加侖、350加侖、400加侖、450加侖、500加侖、550加侖、600加侖、700加侖、800加侖、900加侖、1,000加侖、2,000加侖、3,000加侖、4,000加侖、5,000加侖、10,000加侖、50,000加侖、100,000加侖、250,000加侖、500,000加侖、750,000加侖、1百萬加侖或150萬加侖沈積物及/或徑流)。舉例而言，在某些實施例中，100加侖槽/耦接至100加侖槽之過濾器系統經組態以容納或含有至少約13加侖沈積物、至少約13加侖沈積物及水徑流、至少約20加侖沈積物及水徑流、至少約20加侖總物質、至少約25加侖沈積物及水徑流、至少約25加侖總物質、至少約30加侖沈積物及水徑流、至少約30加侖總物質、至少約35加侖沈積物及水徑流、至少約35加侖總物質、約25加侖與30加侖之間的沈積物及水徑流(例如針對單層GO)、約25加侖與30加侖之間的總物質(例如針對單層GO)、約30加侖至35加侖沈積物及水徑流(例如針對多層GO)、約30加侖至35加侖總物質(例如針對多層GO)、約20加侖至35加侖沈積物及水徑流及/或約20加侖至35加侖總物質。在一些實施例中，過濾器包含擋板(未示出)，其分佈於過濾槽側面頂部下方(例如在100加侖槽/耦接至100加侖槽之過濾器系統中，約1吋)。在某些實施例中，擋板分佈於過濾槽或過濾器系統中、跨越及/或沿過濾槽或過濾器系統分佈(例如在100加侖槽/耦接至100加侖槽之過濾器系統中，可至少每10吋提供擋板)。在某些實施例中，擋板包含至少1、2、3、4、6、8、10個或更多個(例如至少3個)通道，過濾器滑動至通道中。在某些實施例中，擋板(例如1微米篩網擋板)包含經組態以導引及/或阻礙過濾器中之流體(例如固液混合物)流動的葉片或面板。在某些實施例中，擋板具有相對於過濾器之給定定向(例如擋板具有相對於過濾器主體之一或多個側面或表面之垂直或其他定向)。在某些實施例中，過濾器系統經組態以收納具有矩形框架之個別過濾器，其中過濾器材料介質包裹於矩形框架周圍。在某些實施例中，個別過濾器插入足夠寬以配合框架及過濾器之框架通道中(例如框架通道足夠寬以配合框架及過濾器)。在某些實施例中，個別過濾器及/或過濾器系統(例如過濾器主體之尺寸)經組態以增加或最大化表面積。在一些實施例中，過濾器不含任何擋板(例如參見圖 1 )。
圖 3A - 3B 顯示槽攪拌器310 (例如圖 1 中之槽攪拌器112 )及相關組件之示意圖。在某些實施例中，圖 3A 中之槽攪拌器310 包含直角齒輪箱314 。在某些實施例中，齒輪箱經環氧樹脂塗佈(或包含另一類型之保護塗層)。在某些實施例中，齒輪箱314 進一步包含(或耦接至)具有對準孔325 之角錐324 。連接螺栓(例如不鏽鋼(SS)連接螺栓)326 將齒輪箱耦接至槽攪拌器之軸311 。在某些實施例中，攪拌器310 包含攪拌器葉片312 。在某些實施例中，軸311 、葉片312 及/或槽攪拌器310 之其他部分具有保護塗層)。在一實例中，在某些實施例中，在包含100加侖冰浴(包含例如至少約150磅冰)之槽中，槽攪拌器自齒輪箱314 延伸約47吋且具有約1吋之軸直徑。在某些實施例中，攪拌器葉片312 耦接(例如焊接)至軸。在某些實施例中，一或多個套管(例如耐綸套管)327 將軸固定至槽之至少一部分(例如槽下部)。在某些實施例中，來自混合器之軸憑藉一或多個套管(例如將軸支撐至槽一側之套管)在槽內部保持穩定。
在某些實施例中，槽攪拌器310 使用一或多個緊固構件328 耦接至槽(例如圖 1 中之槽102 )。在某些實施例中，緊固構件328 包含襯套托架329 及一或多個槽安裝件330 。緊固構件328 之側視圖(頂部)及緊固構件328 之俯視圖(中間)顯示於圖 3B 中。在某些實施例中，襯套330 耦接至襯套托架329 。在某些實施例中，襯套包含頂部及底部凸緣331 。襯套330 之側視圖(左下方)及襯套330 之俯視圖(右下方)顯示於圖 3B 中。在一實例中，在某些實施例中，在包含100加侖冰浴(包含例如至少約150磅冰)之槽中，緊固構件之長度為約22吋且槽安裝件之寬度為3吋。在某些實施例中，襯套330 之高度為約3吋且直徑為約2吋。在某些實施例中，襯套包含直徑為約2.5吋之軸孔332 。在某些實施例中，襯套托架329 及/或緊固構件328 之其他組件包含保護塗層(例如ECTFE，乙烯及氯三氟乙烯之共聚物)。
圖 4 顯示混合碗401 (例如圖 1 中之混合碗101 )及相關組件之示意圖。混合碗包含反應腔室。在某些實施例中，圖 4 中之一或多個組件(例如所有部件)包含保護塗層)。在某些實施例中，塗層保護組件免受混合碗中及周圍之硫酸煙塵侵害。混合碗401 及耦接至混合碗之閥(例如蝶形閥)413 之分解側視圖顯示於圖4 中之右側。在某些實施例中，混合碗耦接至凸緣436 。在某些實施例中，凸緣436 耦接至蝶形閥413 。在某些實施例中，混合碗使用混合碗安裝托架433 安裝至混合器或另一夾具。在某些實施例中，混合碗經溫度調節。舉例而言，在某些實施例中，混合碗藉由一或多個冷卻管或旋管，諸如第一冷卻管434 及第二冷卻管435 冷卻或以其他方式調節。在某些實施例中，冷卻管或旋管為銅冷卻管或旋管，或由適合於傳熱之另一材料製成。在某些實施例中，傳熱或冷卻流體在冷卻管中循環。在一些實施例中，混合碗之不同部件係藉由不同冷卻管冷卻。舉例而言，在某些實施例中，混合碗之頂部及底部經獨立冷卻。在某些實施例中，冷卻管提供於(例如)混合碗外部。在某些實施例中，除了或替代冷卻管，實施其他形式之溫度調節，包括例如對流加熱或冷卻。
繼續參看圖 4 ，凸緣436 之頂視圖及底視圖分別顯示於左上方及左下方。在某些實施例中，腔室安裝件438 用於將混合碗緊固至凸緣(及/或夾具，諸如混合器)。在某些實施例中，螺栓孔437 用於將凸緣緊固至混合器及/或另一夾具。
在一實例中，混合碗401 包含20夸脫(5加侖)反應腔室。混合碗與直徑(或寬度)為約6吋之2½吋蝶形閥413 流體連通。至少約95呎之3/8吋銅冷卻管捲繞於混合碗周圍(例如拆分成兩個或多於兩個區段434 、435 )。凸緣436 經由½吋螺栓孔437 藉由螺栓固定。在某些實施例中，此類混合碗及反應腔室用於包含槽之系統中，該槽包含100加侖冰浴(包含例如至少約150磅冰)。
圖 5A - 5B 顯示槽502 (例如圖 1 中之槽102 )及相關組件之示意圖。在某些實施例中，槽包含頂部(例如樹脂玻璃(Plexiglas)頂部)540 (圖 5A 中之左上方)。在某些實施例中，樹脂玻璃頂部包含一或多個部分。在某些實施例中，提供冰螺鑽軸孔541 (例如在兩個分離部分之間)。在某些實施例中，磁性條帶542 耦接至樹脂玻璃頂部(例如以便於封閉槽)。在某些實施例中，槽進一步包含底部543 (圖 5A 中之右上方)。在某些實施例中，底部例如由金屬或另一適合之材料形成。在某些實施例中，底部包含冰螺鑽托架安裝件544 。在某些實施例中，槽進一步包含混合器安裝板545 (圖 5A 之底部顯示之頂視圖及側視圖)。在某些實施例中，混合器安裝板置於槽頂部。在某些實施例中，混合器安裝板包含混合器螺栓孔546 ，混合器固定至該等混合器螺栓孔。在某些實施例中，混合器夾板547 用於阻止混合器與螺栓一起移動。
圖 5B 顯示槽502 沿方向 y1 (頂部)及 y2 (底部)之側視圖。在某些實施例中，槽位於腳輪516 上。在某些實施例中，槽包含排放區域548 。在某些實施例中，槽經由連接至90°閥門(fip)550 之接頭549 排放。在某些實施例中，90°閥門550 經由螺紋接頭551 連接至排放閥(例如耐酸球閥)518 。
在一實例中，100加侖槽502 (例如含有100加侖冰浴之100加侖冰槽，該冰浴包含例如至少約150磅冰)包含樹脂玻璃頂部540 。在某些實施例中，樹脂玻璃頂部540 包含寬度為約21¾吋且長度為約23½吋之第一部分，及寬度為約21¾吋且長度為約5¾吋之第二部分(圖 5A 中之左上方)。在某些實施例中，槽進一步包含寬度為約21¾吋且長度為約46吋之底部543 (圖 5A 中之右上方)。在某些實施例中，混合器安裝板545 之寬度為約21¾吋且長度為約16吋，具有延伸至板中約9吋之切口(圖 5A 中之底部)。在某些實施例中，槽之寬度為約22吋(圖 5B 中之頂部)且長度為約46吋(圖 5B 中之底部)。在某些實施例中，槽之深度為約26吋。在某些實施例中，槽之底部在地表以上約9½吋。在某些實施例中，槽經由連接至1½吋90°閥門550 、1½x螺紋接頭551 及排放閥518 之1½吋mip接頭549 排水。
在某些實施例中，進行反應之系統(例如第一反應系統或設備)包含一或多個子系統或部分。在一些實施例中，第一反應系統(例如用於氧化含碳組合物，諸如石墨原料之系統)包含如圖 44 中所示之可伸縮反應器。在某些實施例中，各此類子系統或部分包含一或多種組件，諸如混合器、攪拌器、容器、冷卻系統或其他組件(例如如圖 1 - 3 中所述)。在某些實施例中，第一反應系統包含此類子系統或部分之任何組件。在某些實施例中，此類組件組織於上述子系統或部分中。在某些實施例中，此類組件未組織於上述子系統或部分中。另外，在某些實施例中，給定子系統或部分之任何組件提供為不同子系統或部分之一部分(例如上述子系統或部分之組件在不同子系統或部分中重組)、經取代或省去。子系統/部分、組件及組件量之實例提供於表1中。在某些實施例中，此類組分組織於上述子系統或部分中。關於第一反應系統所述之本發明之態樣至少在一些組態中同樣適用於本文中之第二反應系統或其他系統。鑒於本發明，熟習此項技術者應瞭解，適用於建構及製造本文所述之裝置及系統之某些材料可獲自商業來源。表 1
在某些實施例中，反應系統(例如第一反應系統，諸如圖 44 中示出之可伸縮反應器)包含提昇式支架(圖 71 )、第一反應框架焊件(圖 68A - 68B )、槽混合器槳(圖 74 )、第一反應框架擱板(圖 76A - 76B )、冰螺鑽進料端及高錳酸鉀螺鑽進料端(圖 76C )及第一反應槳總成(圖 77A - 77B )之一或多個元件。
在某些實施例中，提昇式支架包含提昇式支架撐臂7101 、提昇式支架焊件7102 、隔片7103 、提昇式支架滑板7104 、無螺紋隔片7105 、氯丁橡膠輥7106 、外六角螺釘7107 及7114 、菲利浦(Phillips)機器螺釘7108 、防松螺母7109 及7110 以及平墊圈7111 、7112 及7113 之元件中之一或多者。提昇式支架滑板7104 為圖 48 中所示。在某些實施例中，提昇式支架滑板具有高度4804 、寬度4805 及深度4806 。在一個實施例中，提昇式支架滑板具有約8.00吋之高度4804 、約1.75吋之寬度4805 及且深度4806 為約0.375吋。在某些實施例中，提昇式支架滑板包含一或多個孔隙。舉例而言，在某些實施例中，提昇式支架滑板包含第一孔4801 、第二孔4802 及第三孔4803 。在某些實施例中，孔具有圓形形狀。提昇式支架滑板之此類元件之尺寸、維度及/或安裝之實例顯示於圖 48 中。在某些實施例中，使用不同尺寸及/或維度之其他適合之元件及/或材料。
在某些實施例中，第一反應框架焊件包含不鏽鋼殼體6811 、不鏽鋼薄片6808 及6809 以及不鏽鋼管6801 、6802 、6803 、6804 、6805 、6806 、6807 及6810 。第一反應框架焊件之此類元件之尺寸、維度及/或安裝之實例顯示於圖 68A - 68B 中。在某些實施例中，使用不同尺寸及/或維度之其他適合之元件及/或材料。
在某些實施例中，槽混合器槳包含混合器軸7401 、槽混合器加強件7402 及槽混合器葉片7403 之一或多個元件。在某些實施例中，槽混合器槳為混合器或混合器系統之一部分。在某些實施例中，槽混合器槳包含由不鏽鋼製成之元件。槽混合器槳之此類元件之尺寸、維度及/或安裝之實例顯示於圖 74 中。在某些實施例中，使用不同尺寸及/或維度之其他適合之元件及/或材料。
在某些實施例中，第一反應框架擱板包含不鏽鋼板7607 及7608 (未示出)，以及不鏽鋼管7601 、7602 、7603 、7604 、7605 及7606 。在某些實施例中，第一反應框架擱板包含由不鏽鋼製成之元件。第一反應框架擱板之此類元件之尺寸、維度及/或安裝之實例顯示於圖 76A - 76B 及表1中。在一些實施例中，第一反應框架擱板與冰螺鑽進料端及/或高錳酸鉀螺鑽進料端組合使用(圖 76C )。在某些實施例中，使用不同尺寸及/或維度之其他適合之元件及/或材料。
在某些實施例中，第一反應槳總成包含第一反應混合器葉片7711 (參見例如圖 60 )、第一反應刮刀安裝件7710 (參見例如圖 61 )、第一反應刮刀軸7709 (參見例如圖 62 )、第一反應刮刀固持器7706 (參見例如圖 63 )、第一反應槳軸7713 (參見例如圖 64 ) 、第一反應槳帽7703 (圖 65 )、第一反應混合器驅動軸(參見例如圖 66 )、第一反應刮刀7702 、反應碗(例如反應容器)7712 及第一反應槳止動器7707 (參見例如圖 67 )之一或多個元件。在某些實施例中，額外組件包括帽螺釘7704 、扭轉彈簧7701 及HDPE襯套(7705 、7708 )。圖 77A 顯示槳總成之分解圖，說明其各個組件之關係。在某些實施例中，槳總成經組態以允許反應碗升高及/或降低。在某些實施例中，槳總成經組態以升高及/或降低反應碗。在某些實施例中，槳總成經組態以允許反應混合器葉片升高及/或降低。在某些實施例中，槳總成經組態以升高及/或降低反應混合器葉片。在某些實施例中，反應混合器葉片降至反應碗中或升高離開反應碗。在某些實施例中，反應碗降低遠離反應混合器葉片或朝向反應混合器葉片升高。在某些實施例中，反應混合器葉片7711 機械耦接至刮刀7702 。在某些實施例中，刮刀經組態以與反應碗7712 之側邊接合。在某些實施例中，刮刀經組態以在反應碗朝向反應混合器葉片升高時與反應碗接合(例如如圖 77B 中所示)。在某些實施例中，刮刀固持器7706 經組態以將刮刀固持於相對於碗表面之一定角度，該碗與刮刀接合。在某些實施例中，刮刀固持於相對於碗表面之一定角度，使得攪拌器之操作允許刮刀刮除黏著於碗中之材料，同時亦將材料自碗推下。在某些實施例中，刮刀包含在混合碗升高時與碗接合之錐度(參見圖 77B )。在某些實施例中，當第一反應槳總成操作時，反應混合器葉片在驅動軸周圍旋轉。在某些實施例中，旋轉反應混合器葉片混合含碳組合物(例如用於第一或第二反應)。在某些實施例中，當混合含碳組合物時，碎屑及其他成分黏著至反應碗側面。因此，在某些實施例中，槳總成包含刮刀，其經組態以刮除最終在反應碗側面上過高之材料。在某些實施例中，第一反應槳總成包含由不鏽鋼製成之元件。第一反應槳總成之此類元件之尺寸、維度及/或安裝之實例顯示於圖77A - 77B 中。在某些實施例中，使用不同尺寸及/或維度之其他適合之元件及/或材料。
在某些實施例中，第一反應系統包含碗提昇閘(圖 46 )、提昇式支架滑板(圖 48 )、碗提昇閘隔片(圖 49 )、提昇式馬達安裝板(圖 50 )、提昇式彎管間隔板(圖 51 )、混合器感測器托架(圖 52 )、槽馬達安裝件(圖 53 )、混合器扭矩托架(圖 54 )、混合器噴桿(圖 55 )、槽混合器軸(圖 56 )、槽混合器葉片(圖 57 )、碗安裝板(圖 58 )、支架開關安裝板(圖 59 )、第一反應混合器(圖 60 )、第一反應刮刀安裝件(圖 61 )、第一反應刮刀軸(圖 62 - 63 )、第一反應槳軸(圖 64 )、第一反應槳帽(圖 65 )、第一反應混合器驅動軸(圖 66 )及第一反應槳止動器(圖 67 )之一或多個元件。在某些實施例中，反應系統包含提昇式支架焊件(圖 69A - 69B )、提昇式支架撐臂(圖 70 )、提昇式支架(圖 71 )、第一反應頂板(圖 72 )、混合器馬達安裝件(圖 73 )、槽混合器槳式(圖 74 - 75 )、第一反應框架擱板(圖 76A 、 76B 及 76C )及第一反應槳總成(圖 77A - 77B )之一或多個元件。
在某些實施例中，第一反應系統包含諸如圖 46A 中示出之碗提昇閘。頂部圖顯示呈封閉或鎖定組態之夾持或鎖定機構。底部圖顯示呈打開或解鎖組態之夾持或鎖定機構。
在某些實施例中，第一反應系統包含第一反應混合器總成(例如第一反應器)，諸如圖 46B 中所示。在一些實施例中，第一反應混合器總成包含以下各者中之至少一者：石墨微粒進料、鉀微粒進料、冰及/或中和劑進料、通風出口、熱I/R感測器、80夸脫混合容器、攪拌器槳、槳式近接感測器、通風入口或硫酸液體進料。在一些實施例中，第一反應混合器總成包含入口密封盤及/或成角刮刀。
在某些實施例中，第一反應系統包含諸如圖 46C 中示出之第一反應混合器總成。在某些實施例中，第一反應系統包含以下各者中之至少一者：片冰機、冰儲庫、冰輸送機、量冰器/倒冰器、鉀進料端、量鉀器/倒鉀器、80夸脫混合碗、蝶形閥、混合槳、刮刀、通風出口、通風入口或硫酸/石墨預混物進料端。
在某些實施例中，第一反應系統包含第一反應混合器總成之蓋或蓋子，諸如圖 46D 中所示。在一些實施例中，蓋或蓋子包含以下各者中之至少一者：槳式位置感測器、通風入口、冰入口、抽風口、石墨-硫酸預混物入口、熱I/R感測器、鉀入口或沖洗劑入口。在一些實施例中，蓋或蓋子包含以下各者中之至少一者：感測器空氣入口、HDPE歧管擋塊及塞或HDPE噴嘴。在一些實施例中，蓋或蓋子包含以下各者中之至少一者：帽螺釘指示器、槳式位置感測器、熱I/R感測器、感測器空氣入口、聯軸器、驅動馬達或槳式位置感測器。
在某些實施例中，第一反應系統包含諸如圖46E 中示出之第一反應混合器總成。在一些實施例中，第一反應混合器總成包含以下中之任一者：混合碗4601 、第一反應框架焊件4602 或當混合碗升高至蓋時鎖定或夾緊混合碗之機構4603 。
在某些實施例中，第一反應系統包含第一反應混合器總成及第一反應槽，諸如圖 46F 中所示。在一些實施例中，第一反應系統包含以下各者中之至少一者：1000加侖槽(第一反應槽)、蓋子/槳、螺釘舉升千斤頂、80夸脫混合碗(第一反應混合器總成)、導軌、不鏽鋼管框架、槽蓋、馬達安裝件、框架、驅動馬達或槳總成。在一些實施例中，第一反應系統包含可伸縮蓋子，其視情況耦接至混合器機構或總成。在一些實施例中，一或多個反應混合器總成與槽流體連通。在一些實施例中，可手動或自動打開閥(例如經由控制單元)以允許反應混合器總成之內容物流入槽中。圖 46G 顯示呈降低組態時之混合碗之一個實施例的透視圖(左圖)，該混合碗位於第一反應框架焊件上之碗安裝件上，及呈升高組態之混合碗之側視圖(右圖)。圖 46H 顯示第一反應混合器總成中之混合碗之蓋之一個實施例的視圖。在一些實施例中，蓋包含以下中之任一者：沖洗劑入口、鉀入口、通風入口、冰入口(或冷水/冰水入口)、石墨硫酸預混物入口、熱I/R感測器、熱感測器空氣入口、沖洗劑入口、抽風口或槳式位置感測器。在一些實施例中，蓋在其內表面(例如面向混合碗內部)上包含以下中之任一者：感測器空氣入口、熱I/R感測器、(HDPE)噴嘴、抽風口、或(HDPE)歧管擋塊及塞。在一些實施例中，蓋在外表面(例如不面向混合碗內部)上包含以下中之任一者：感測器空氣入口、熱I/R感測器、聯軸器、驅動馬達、帽螺釘指示器或槳式位置感測器。圖 46I 顯示蓋之額外視圖。在一些實施例中，蓋包含偏置馬達、鏈傳動、縮短接頭、滑環、槳、溫度探針(視情況用導熱環氧樹脂罐封於海拉爾(halar)塗佈之不鏽鋼管中)或其任何組合。在一些實施例中，蓋包含附接有一或多個刮刀之混合器或槳。在一些實施例中，槳包含位於槳之相對端上的兩個刮刀。在一些實施例中，各刮刀經組態以與反應容器(或者組合地，槽)之內表面齊平。在一些實施例中，蓋包含一或多個噴霧端口。在一些實施例中，噴霧端口耦接至諸如槽之源且分配反應物(例如用於產生GO及/或淬滅GO反應，諸如藉由添加過氧化氫及冰或冷水/冷凍水/冰水)。在一些實施例中，噴霧端口經組態以分配流體(例如ddH2 O)以清潔反應容器。在一些實施例中，蓋包含關閉浮子，例如用以偵測何時反應容器之內容物過高且停止向反應容器中添加更多反應物或其他材料。在一些實施例中，蓋包含溫度感測器(例如溫度探針)。在一些實施例中，溫度感測器附接至混合器。在一些實施例中，溫度感測器經組態以在操作反應混合器過程中保持於反應容器中。舉例而言，溫度感測器可附接至混合器以使得感測器在混合器旋轉時隨著混合器移動且可在石墨與其他反應物反應以形成氧化石墨烯期間保持於容器中。
在某些實施例中，本文揭示諸如圖 46J 中示出之第一反應系統，其具有包含八個第一反應混合器總成及一個槽之反應系統之透視圖。在一些實施例中，第一反應混合器總成安置於槽上方，使得反應容器底部處或附近之閥可打開以允許內容物流入槽中。
在某些實施例中，多個碗提昇閘隔片顯示於圖 49 中。在某些實施例中，第一隔片4901 之長度為約0.700吋。在某些實施例中，第二隔片4902 之長度為約2.063吋。在某些實施例中，第三墊片4903 之長度為約0.900吋。在某些實施例中，第四墊片4904 之長度為約3.031吋。在某些實施例中，各墊片具有內徑4905 及外徑4906 。在某些實施例中，第一隔片4901 之內徑為約0.38吋且外徑為約0.75吋。在某些實施例中，第二間隔件4902 之內徑為約0.53吋且外徑為約1.00吋。在某些實施例中，第三墊片4903 之內徑為約0.53吋且外徑為約1.00吋。在某些實施例中，第四墊片4904 之內徑為約0.53吋且外徑為約1.00吋。
提昇式馬達安裝板顯示於圖50 中。在某些實施例中，提昇式馬達安裝板具有高度5003 、寬度5004 及深度5005 。在某些實施例中，提昇式馬達安裝板之高度5003 為約8.50吋、寬度5004 為約8.00吋且深度5005 為約0.25吋。在某些實施例中，提昇式馬達安裝板包含一或多個內孔5001 及一或多個外孔5002 。在某些實施例中，提昇式馬達安裝板包含四個內孔5001 及四個外孔5002 。在某些實施例中，內孔5001經安置以使其中心位於距高度5003 為約8.50吋之提昇式馬達安裝板之頂側或底側約2.38吋且距相對側約6.13吋。在某些實施例中，內孔5001 經安置以使其中心位於距寬度5004 為約8.00吋之提昇式馬達安裝板之左側或右側約2.84吋且距相對側約5.16吋。在某些實施例中，外孔5002 經安置以使其中心位於距高度5003 為約8.50吋之提昇式馬達安裝板之頂側或底側約0.75吋且距相對側約7.75吋。在某些實施例中，外孔5002 經安置以使其中心位於距寬度5004 為約8.00吋之提昇式馬達安裝板之左側或右側約0.50吋且距相對側約7.50吋。在某些實施例中，孔(5001 及/或5002 )之長度(較長側)為約0.75吋且寬度(較短側)為約0.28吋。
多個提昇式彎管隔片板顯示於圖 51 中。在某些實施例中，反應系統包含第一提昇式彎管間隔板5104 、第二提昇式彎管間隔板5105 及第三提昇式彎管間隔板5106 。在某些實施例中，第一提昇式彎管間隔板5104 及第二提昇式彎管間隔板5105 為彼此之鏡像。第一及/或第二提昇式彎管隔片板5104 及5105 之截面側視圖5101 說明一或多個圓形孔(5111 、5112 、5113 )之半徑5109 及深度5123 。在某些實施例中，第一或第二提昇式彎管間隔板之正視圖及側視圖5102 及5103 顯示高度5110 、寬度5116 及深度5117 。在某些實施例中，第一或第二提昇式彎管間隔板5102 之高度5110 為約7.00吋，寬度5116 為約3.50吋，且深度5117 (在側視圖5103 中)為約0.88吋。在某些實施例中，第一或第二提昇式彎管間隔板5102 包含第一圓形孔5111 、第二圓形孔5112 及第三圓形孔5113 。在某些實施例中，第一或第二提昇式彎管間隔板包含一或多個圓矩形孔。在某些實施例中，第一或第二提昇式彎管間隔板包含第一圓矩形孔5114 及第二圓矩形孔5115 。第三提昇式彎管間隔板在圖51 中顯示為透視圖5106 、正視圖5107 及側視圖5108 。第三提昇式彎管間隔板具有寬度5121 及深度5122 。在某些實施例中，第三提昇式彎管間隔板之寬度5121 為約5.00吋且深度5122 為約0.38吋。在某些實施例中，第三提昇式彎管間隔板包含左孔5118 、中孔5119 及右孔5120 。
混合器感測器托架在圖 52 中以側視圖5201 、正視圖5202 、自上而下視圖5203 及透視圖5204 示出。在某些實施例中，混合器感測器托架具有第一高度5208 及第二高度5209 。在某些實施例中，第一高度5208 為約2.13吋。在某些實施例中，第二高度5209 為約2.50吋。在某些實施例中，混合器感測器托架具有第一深度5210 及第二深度5211 。在某些實施例中，第一深度5210 為約1.50吋。在某些實施例中，第二深度5211 為約1.50吋。在某些實施例中，混合器感測器托架具有厚度5212 。在某些實施例中，厚度5212 為約0.125吋。在某些實施例中，混合器感測器托架包含一或多個孔。在某些實施例中，混合器感測器托架包含第一孔5205 、第二孔5206 及第三孔5207 。在某些實施例中，第一孔隙之寬度(較短側)為約0.63吋且高度(較長側)為約1.13吋。在某些實施例中，第一孔經安置以使其中心位於正視圖混合器感測器托架5202 之底側以上約3.63吋。
槽馬達安裝件顯示於圖 53 中。在某些實施例中，槽馬達安裝件包含馬達安裝板及軸承板。圖 53 顯示馬達安裝板之正視圖5301 、側視圖5302 及透視圖5303 。圖 53 顯示軸承板之正視圖5304 、側視圖5305 及透視圖5306 。在某些實施例中，馬達安裝板之高度5307 為約14.00吋，寬度5308 為約14.00吋，且深度5302 為約0.25吋。在某些實施例中，馬達安裝板包含中心孔隙5312 。在某些實施例中，中心孔5312 經安置以使其中心位於距高度5307 及寬度5308 為約14.00吋之馬達安裝板之每一側約7.00吋。在某些實施例中，馬達安裝板包含一或多個圓矩形孔5311 。在某些實施例中，馬達安裝板包含四個圓矩形孔5311 。在某些實施例中，馬達安裝件包含一或多個圓孔5313 及5314 。圖 53 顯示軸承板之正視圖5304 、側視圖5305 及透視圖5306 。在某些實施例中，軸承板之寬度5310 為約12.00吋，高度5309 為約12.00吋，且深度5305 為約0.25吋。在某些實施例中，軸承板包含一或多個圓矩形孔5311 。在某些實施例中，軸承板包含四個圓矩形孔5311 。在某些實施例中，圓矩形孔5311 之寬度(較長側)為約0.75吋且高度(較短側)為約0.50吋。
混合器扭矩托架以自上而下視圖5401 、側視圖5402 及透視圖5403 顯示於圖 54 中。在某些實施例中，混合器扭矩托架包含孔5404 及5405 。在某些實施例中，混合器扭矩托架具有第一寬度5407 及第二寬度5408 、深度5406 及高度5409 。在某些實施例中，混合器扭矩托架之第一寬度5407 為約2.50吋，第二寬度5408 為約6.00吋，深度5406 為約2.00吋，且高度5409 為約3.75吋。
混合器噴桿顯示於圖 55 中。混合器噴桿用透視圖5503 、第一端視圖5502 、第二端視圖5501 、顯示第一孔5504 之側視圖、顯示第二孔5505 之側視圖、顯示第三孔5506 之側視圖、顯示第四孔5507 之側視圖、顯示第五孔5508 之側視圖及顯示第六孔5509 之側視圖顯示。在某些實施例中，混合器噴桿具有長度5510 。在某些實施例中，混合器噴桿之長度5510 為約6.00吋。側視圖中之每一者顯示孔、孔沿混合器噴桿一側之長度的位置及孔相對於周圍孔隙之位置。在某些實施例中，混合器噴桿包含六個孔5504 、5505 、5506 、5507 、5508 及5509 ，其中各孔位於混合器噴桿之六個側邊中之一者上。在某些實施例中，孔之直徑為約0.56吋。在某些實施例中，孔5504 經安置以使其中心位於距混合器噴桿之第一末端的長度5513 為約2.00吋。在某些實施例中，孔5505 經安置以使其中心位於距混合器噴桿之第一末端的長度5514 為約1.00吋。在某些實施例中，孔5506 經安置以使其中心位於距混合器噴桿之第一末端的長度5515 為約5.00吋。在某些實施例中，孔5507 經安置以使其中心位於距混合器噴桿之第一末端的長度5516 為約4.00吋。在某些實施例中，孔5508 經安置以使其中心位於距混合器噴桿之第一末端的長度5512 為約3.00吋。在某些實施例中，孔5509 經安置以使其中心位於距混合器噴桿之第一末端的長度5511 為約3.00吋。
槽混合器軸顯示於圖 56 中。槽混合器軸用端視圖5601 、側視圖5602 及透視圖5603 顯示。在某些實施例中，槽混合器軸具有直徑5604 、第一長度5605 、第二長度5606 及第三長度5607 。在某些實施例中，槽混合器軸之直徑5604 為約1.250吋，第一長度5605 為約68.50吋，第二長度5606 為約5.00吋，且第三長度5607 為約4.00吋。
槽混合器加強件顯示於圖 57 中。在某些實施例中，槽混合器加強件具有如由正視圖5701 及側視圖5702 所示之第一組件。在某些實施例中，第一組件之長度5708 為約60.00吋。在某些實施例中，第一組件包含直徑為約1.31吋之孔5707 。在某些實施例中，第一組件之厚度為約0.25吋。在某些實施例中，槽混合器加強件具有如由正視圖5704 、側視圖5705 及透視圖5706 所示之第二組件。在某些實施例中，第二組件之寬度5709 為約32.00吋，寬度5710 為約4.0吋，寬度5711 為3.00吋，高度5714 為約12.00吋，高度5712 為約4.4吋，且高度5713 為約3.00吋。在某些實施例中，第二組件之厚度為約0.25吋。
碗安裝板以正視圖5801 、側視圖5802 及透視圖5803 顯示於圖 58 中。在某些實施例中，碗安裝板包含一或多個孔5806 。在某些實施例中，碗安裝板包含兩個孔5806 。在某些實施例中，兩個孔相隔約4.00吋(如量測自各孔隙之中心)。在某些實施例中，孔5806 之寬度(較長側)為約1.40吋且高度(較短側)為約0.40吋(如孔之近視圖5804 中所示)。在某些實施例中，碗安裝板之第一高度5805 為約12.0吋，第二高度5807 為約8.0吋，且寬度5808 為約5.84吋。在某些實施例中，碗安裝板之厚度為約0.38吋。
支架開關安裝板以正視圖5901 、側視圖5902 及透視圖5903 在圖 59 中示出。在某些實施例中，支架開關安裝板包含一或多個圓形孔5904 ，及一或多個圓矩形孔5905 。在某些實施例中，圓形孔5904 之直徑為約0.33吋。在某些實施例中，圓矩形孔5905 之寬度(較短側)為約0.201吋且高度(較長側)為約1.20吋。在某些實施例中，支架開關安裝板之高度5906 為約3.00吋且寬度5907 為約2.00吋。
第一反應混合器葉片以正視圖6001 及側視圖6002 在圖 60 中示出。在某些實施例中，混合器葉片包含一或多個圓矩形孔6003 及一或多個圓形孔6004 。在某些實施例中，圓矩形孔6003 之寬度(較長側)為約0.53吋且高度(較短側)為約0.31吋。在某些實施例中，圓形孔6004 之直徑為約0.332吋。在某些實施例中，混合器葉片之高度6006 為約11.50吋且寬度6005 為約19.00吋。
第一反應刮刀安裝件以自上而下視圖6101 、正視圖6102 、側視圖6103 及透視圖6104 在圖 61 中示出。在某些實施例中，刮刀安裝件包含孔6105 。在某些實施例中，孔6105 之直徑為約0.313吋。在某些實施例中，刮刀安裝件包含一或多個孔6106 。在某些實施例中，一或多個孔隙6106 之內徑為約0.201吋且外徑為約0.266吋。在某些實施例中，刮刀安裝件之高度6108 為約1.50吋，寬度6109 為約1.50吋，且深度6107 為約0.75吋。在某些實施例中，刮刀安裝件包含開放空間，其高度6111 為約0.75吋，寬度6109 為約1.50吋，且深度6110 為約0.26吋。
第一反應刮刀軸以正視圖6202 、後視圖6201 、第一透視圖6205 、第二透視圖6206 、俯視圖6203 及底視圖6204 在圖 62 中示出。在某些實施例中，刮刀軸包含開口6208 。在某些實施例中，開口6208 之直徑為約0.313吋且深度為約0.97吋。在某些實施例中，刮刀軸包含開口6209 。在某些實施例中，開口6209 之直徑為約0.159吋且深度為約0.47吋。在某些實施例中，刮刀軸之直徑6207 為約0.63吋。
第一反應刮刀固持器以自上而下視圖6303 、側視圖(6301 、6305 )、正視圖6302 、透視圖6304 、顯示刮刀固持器上之凹口6306 的後視圖6307 及顯示刮刀固持器6308 之內部空間的側視圖在圖 63 中示出。在某些實施例中，刮刀固持器之高度6309 為約6.25吋且直徑6310 為約1.075吋。在某些實施例中，刮刀固持器在軸之一端包含一或多個開口6312 。在某些實施例中，開口6312 之直徑為約0.136吋。在某些實施例中刮刀固持器沿其長度包含一或多個開口6311 。在某些實施例中，開口6311 之直徑為約0.159吋。
第一反應槳軸以截面正視圖6401 、正視圖6403 、側視圖(6404 、6402 )、透視圖6405 、自上而下視圖6406 及底視圖6407 在圖 64 中示出。在某些實施例中，反應槳軸沿其側邊包含直徑為約0.39吋之孔6408 。在某些實施例中，反應槳軸沿其側邊包含一或多個孔6409 ，其外徑為約0.266吋且內徑為約0.201吋。在某些實施例中，反應槳軸之高度6411 為約11.00吋且寬度6412 為約0.980吋。在某些實施例中，反應槳軸在頂部(參見自上而下視圖6406 )具有約1.23吋之直徑。在某些實施例中，反應槳軸在底部6410 (參見底視圖6407 )具有約1.00吋之直徑。
第一反應槳帽以自上而下視圖6501 、前透視圖6502 、後透視圖6503 、後視圖6504 、側視圖6505 、正視圖6506 及截面側視圖6507 在圖 65 中示出。在某些實施例中，槳帽包含一或多個開口6508 ，其第一直徑6509 為約0.177吋且第二直徑6510 為約0.33吋。
第一反應混合器驅動軸以透視圖6601 、第一端視圖6602 、第二端視圖6604 及正視圖6603 在圖 66 中示出。在某些實施例中，混合器驅動軸之直徑為約1.000吋。在某些實施例中，混合器驅動軸之長度6606 為約8.06吋。在某些實施例中，混合器驅動軸之中心距軸之平截面的距離6605 為約0.38吋。
第一反應槳止動器以自上而下視圖6701 、前透視圖6702 、後透視圖6703 、正視圖6704 、側視圖6705 及後視圖6706 在圖67 中示出。在某些實施例中，槳止動器包含一或多個孔6707 。在某些實施例中，孔6707 具有內徑6708 及外徑6709 。在某些實施例中，內徑6708 為約0.201吋，且外徑6709 為約0.39吋。在某些實施例中，槳止動器之高度6710 為約2.50吋且寬度6711 為約0.63吋。
第一反應框架焊件以多個透視圖在圖 68A 中示出。在某些實施例中，框架焊件包含如圖 68A - 68B 中詳述之各個組件。
提昇式支架焊件以前透視圖6904 、後透視圖6905 及側視圖6906 在圖 69A - 69B 中示出。在某些實施例中，提昇式支架焊件之前板及背板由約3.03吋之間距6907 分離。
提昇式支架撐臂以透視圖7001 、正視圖7004 以及側視圖7003 及7005 在圖70 中示出。在某些實施例中，提昇式支架撐臂包含一或多個開口7006 。在某些實施例中，開口7006 之直徑為約0.31吋。在某些實施例中，提昇式支架撐臂之長度7009 為約30.47吋且高度7007 為約3.81吋。在某些實施例中，提昇式支架撐臂包含高度7007 為約3.81吋之螺母板7002 。在某些實施例中，螺母板具有一或多個開口7008 。在某些實施例中，開口7008 之直徑為約0.31吋。
提昇式支架以透視圖在圖 71 中示出。在某些實施例中，提昇式支架包含如圖 71 中所示之組件。
第一反應頂板以自上而下視圖7208 、側視圖7210 、頂部透視圖7201 及底部透視圖7209 在圖 72 中示出。在某些實施例中，頂板包含如圖 72 及表1中所示之組件。
混合器馬達安裝件以頂部透視圖7311 及底部透視圖7312 在圖 73 中示出。在某些實施例中，混合器馬達安裝件包含如表1中所示之組件。在某些實施例中，混合器馬達安裝件包含以下組件中之一或多者：軟鋼管(7301 、7302 、7304 、7305 )、CNC切口(7306 、7307 )及軟鋼板7308 。
槽混合器槳以兩個透視圖7406 及7407 在圖 74 中示出。在某些實施例中，槽混合器槳包含混合器軸7401 、槽混合器加強件7402 及槽混合器葉片7403 。在某些實施例中，槽混合器加強件為槽混合器葉片提供支撐、強度及/或耐久性。
槽混合器槳以自上而下視圖7501 、正視圖7502 及7503 及前透視圖7504 在圖 75 中示出。在某些實施例中，槽混合器槳包含混合葉片。在某些實施例中，槽混合器槳包含混合軸。
本文中之方法、裝置及系統提供相對於製造、合成或處理材料之現有選擇的顯著優勢。在某些實施例中，本文之方法、裝置及系統使得能夠可伸縮、高量製造、合成或處理材料。舉例而言，在某些實施例中，本文所述之裝置及系統包括包含槽、混合器及槽攪拌器之設備。在某些實施例中，槽包含含碳組合物(例如石墨)。在某些實施例中，混合器安裝至槽。在某些實施例中，混合器與槽流體連通。在某些實施例中，槽攪拌器機械耦接至混合器。在某些實施例中，槽攪拌器經組態以攪拌槽中之含碳組合物，進而以大於約例如1公噸(tonne/metric ton)/年(tpy)之速率形成含碳組合物之氧化形式(例如氧化石墨)。在一些實施例中，設備以大於或等於約100公克(g)/年、200 g/年、500 g/年、750 g/年、1公斤(kg)/年、10 kg/年、25 kg/年、50 kg/年、75 kg/年、0.1 tpy、0.2 tpy、0.3 tpy、0.4 tpy、0.5 tpy、0.6 tpy、0.7 tpy、0.8 tpy、0.9 tpy、1 tpy、2 tpy、3 tpy、4 tpy、5 tpy、10 tpy、25 tpy、50 tpy、75 tpy、100 tpy、200 tpy、500 tpy、750 tpy、1,000 tpy (1 ktpy)、2,000 tpy、3,000 tpy、4,000 tpy、5,000 tpy、6,000 tpy、7,000 tpy、8,000 tpy、9,000 tpy、10,000 tpy或更大之速率形成含碳組合物之氧化形式。在某些實施例中，設備(例如系統100)用於分批製造、合成或處理(亦即以分批法形式運行)。在某些實施例中，如本文中其他地方更詳細地描述，本文之方法、裝置及系統為可伸縮的。在一些實施例中，設備以每批大於或等於約1 g、2 g、4 g、6 g、8 g、10 g，25 g、50 g、75 g、100 g、250 g、500 g、750 g、1 kg、2 kg、4 kg、6 kg、8 kg、10 kg、15 kg、 kg、25 kg、50 kg、75 kg、100 kg、250 kg、500 kg、750 kg、1公噸(t)、2 t、4 t、6 t、8 t、10 t、15 t、25 t、50 t、75 t、100 t、250 t、500 t、750 t或1,000 t之速率形成含碳組合物之氧化形式。如本文所用，「批料」係指使用本文所述之方法、設備或系統以組形式一起形成、生產、處理、過濾及/或產生之一定量的材料(例如含碳組合物、含碳組合物之氧化形式、含碳組合物之還原形式、GO、rGO等)。在一實例中，一批GO係使用包含反應容器中之第一反應的方法生產，其中批料包含一定量的在第一反應中氧化之GO。在另一實例中，一批GO係使用包含第一反應及第一過濾之方法生產，其中GO批料包含一定量的在第一反應中氧化且隨後藉由第一過濾來過濾之GO。在另一實例中，一批rGO係使用包含第一反應、第一過濾、第二反應及第二過濾之方法生產，其中rGO批料包含在第一反應中氧化、在第一過濾中過濾、在第二反應中還原且在第二過濾中過濾之量。在一實例中，設備在一天內形成一定量的含碳組合物之氧化形式，其對應於使用每次僅能夠製造1公克之設備的6個月產量。
本發明之另一態樣提供一種用於製造(或合成)或處理材料之方法。在某些實施例中，該方法用於製造含碳組合物之氧化形式。在某些實施例中，本文中之裝置及系統(例如圖 1 - 5 之裝置及系統)用於此類製造(例如製造含碳組合物之氧化形式)。在某些實施例中，氧化石墨由石墨合成。在某些實施例中，氧化石墨包括溶液中之氧化石墨。在某些實施例中，如本文所用之氧化石墨包括氧化石墨烯(且反之亦然)。氧化石墨及氧化石墨烯在本文中統稱為GO。在某些實施例中，關於氧化石墨所述之本發明之態樣至少在一些組態中同樣適用於氧化石墨烯。
圖 6 示意性地展示自石墨製造(或合成)氧化石墨之方法或程序600的實例。在某些實施例中，圖 6 中之方法係使用本文中之系統及方法(例如圖 1 - 5 之裝置及系統)實施。參看圖 6 ，一批(例如1*x 公克(g)或y *x g，其中y 為大於或小於1之因數)氧化石墨係在第一步驟 A 中藉由在約0℃之第一溫度下添加約15*x g石墨至約750*x 毫升(ml)濃硫酸(H2 SO4 )而生產。硫酸包含於混合器(例如混合碗)中，且將石墨添加至混合器中之硫酸。使用冰浴(例如將混合碗浸入冰浴中)、冷卻旋管/管或其組合維持第一溫度。在第二步驟 B 中，合成包括添加約90*x g高錳酸鉀(KMnO4 )至混合器，同時維持小於約15℃之第二溫度。在約0℃之溫度下將包含石墨及濃硫酸之高錳酸鉀添加至混合物引發放熱(例如自熱式)反應。在某些實施例中，維持第二溫度，例如藉由冷卻旋管/管。舉例而言，藉由添加冷凍水至混合碗(例如反應碗)周圍之冷卻旋管/管(在本文中亦稱為「冷卻器」)，溫度得以降低。在某些實施例中，藉由添加高錳酸鉀之步調控制或維持第二溫度(例如進而控制加熱)。舉例而言，若需要更多熱量(增加之溫度)，則以較快步調添加高錳酸鉀。在某些實施例中，若需要較冷溫度，則將冷卻器設定至較低溫度及/或降低高錳酸鉀之流動或添加速率。在某些實施例中，該方法在第三步驟 C 中進一步包含在混合器中攪拌反應混合物(例如在第二溫度下)約45分鐘。在某些實施例中，在第四步驟 D 中，淬滅係藉由組合混合物與約2.6*x 公斤(kg)冰且接著添加約75*x ml之30%過氧化氫(H2 O2 )來達成。在某些實施例中，第四步驟包括將混合碗之內容物轉移(例如經由蝶形閥113或213)至槽中且接著添加過氧化氫。在某些實施例中，冰浴停止反應及/或冷卻反應。在某些實施例中，添加過氧化氫以停止反應。在某些實施例中，蝶形閥允許GO轉移至水/冰槽中進行冷卻。在某些實施例中，第五步驟(未示出)包括藉由5次H2 O洗滌，接著為約1週之連續流滲析來純化。在某些實施例中，x 為大於或等於約1、2、4、6、8、10、12、14、16、18、20、22、24、26、28、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、200、300、400、500、600、700、800、900、1000或更大之比例因數。舉例而言，在某些實施例中，在包含具有至少約150磅冰之槽的系統中，x 為至少約26。
在某些實施例中，本文之方法、裝置及系統為可伸縮的。在一實例中，本文中之氧化石墨合成方法係使用容積為至少約100加侖之槽進行。在某些實施例中，混合器之容積為至少約20夸脫(5加侖)。在某些實施例中，槽容納或含有液體(例如水及/或來自混合碗之反應混合物)及至少約150磅冰。舉例而言，在某些實施例中，除冰以外的原料係添加至反應腔室/混合碗，且冰直接添加至100加侖槽。在某些實施例中，最終產物在100加侖槽底部出現。在另一實例中，混合器之容積為至少約320夸脫(80加侖)且槽(例如冰槽)之容積為至少約1,600加侖(例如混合器及槽之容積各以16之因數縮放)。在另一實例中，槽(例如冰槽)之容積為至少約3,000加侖、3,500加侖或4,000加侖(例如高達約4,000加侖)。在某些實施例中，槽與例如容積為至少約320夸脫(80加侖)之混合器，或與具有不同容積之混合器一起使用。舉例而言，在某些實施例中，若干個(例如至少2、3、4、5、6、7、8、9、10、12、14、16、18、20、25、50、75或100個)混合器與單個大型槽一起使用(例如參見圖 44 )。在某些實施例中，混合器之數目及尺寸/容積隨槽之尺寸/容積而按比例調整。舉例而言，具有容積Vt 之槽與一或多個具有小於或等於Vm 之容積的混合器一起使用，其中Vm 為就給定Vt 而言之最大適合混合器容積。另外，在某些實施例中，當多個混合器與單個槽一起使用時，混合器具有相同尺寸/容積。在某些實施例中，當多個混合器與單個槽一起使用時，混合器不具有相同尺寸/容積。因此，在某些實施例中，使用不同混合器組合。舉例而言，在某些實施例中，容積為至少約5加侖或80加侖之混合器與容積在約100加侖與約4,000加侖之間的槽一起使用(例如單獨或與一或多個其他混合器組合)。在一些情況下，共用混合器之一或多個部分(例如馬達)以提高效率。
在某些實施例中，本文所述之裝置及系統按比例擴大(例如更大系統中之更多冰)。在一些實施例中，比例相同(例如所有組件之比例因數x 相同)。在一些實施例中，不同組件(例如槽及混合碗)具有至少約1%、2%、5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%或50%不同之比例因數。在某些實施例中，第一反應系統、第一反應過濾器、第二反應系統及/或第二反應過濾器中之不同組件按比例擴大本文提供之尺寸及/或維度至少5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%或100%。在某些實施例中，第一反應系統、第一反應過濾器、第二反應系統及/或第二反應過濾器之不同組件按比例擴大本文提供之尺寸及/或維度至少1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、25、30、35、40、45、50、60、70、80、90、100、150、200、250、300、350、400、450、500、600、700、800、900或1000倍。在某些實施例中，至少一部分組件(例如混合碗)按比例縮放，使得給定維度及比例保持一致。舉例而言，在某些實施例中，混合碗或槽具有經組態以達成高效攪拌及/或混合之給定形狀。在某些實施例中，此類維度在按比例擴大此類組件時保持一致(例如槽攪拌器葉片之位置及/或間距使得其相對於槽之相對位置及尺寸在按比例擴大後保持大致相同，或混合碗形狀在不改變相對維度的情況下增加或減小容積等)。
在某些實施例中，氧化石墨或氧化石墨烯(GO)包含一或多個官能基。舉例而言，在某些實施例中，GO包含一或多個環氧橋鍵、一或多個羥基、一或多個羰基或其任何組合。在某些實施例中，GO包含氧化位準。舉例而言，在某些實施例中，GO包含2.1與2.9之間的碳比氧比率(C:O比率)。
在某些實施例中，還原氧化石墨或還原氧化石墨烯(在本文中統稱為rGO)包含石墨烯。
在某些實施例中，含碳組合物包含給定類型或品質。舉例而言，在某些實施例中含碳組合物包含石墨原料。在某些實施例中，石墨原料包括各種級別或純度(例如量測為例如重量%石墨碳(Cg )之碳含量)、類型(例如非晶質石墨(例如60-85%碳)、片狀石墨(例如大於85%碳)或脈石墨(例如大於90%碳))、尺寸(例如篩孔尺寸)、形狀(例如大片、中型、片狀、粉末或球形石墨)及來源(例如合成或天然，諸如天然片狀石墨)。在某些實施例中，此類特徵(例如物理及化學特性)影響含碳組合物之氧化形式之類型或品質。舉例而言，在某些實施例中，石墨之篩孔尺寸影響所得GO。在某些實施例中，石墨之級別或碳含量大於或等於約1%、2%、5%、10%、15%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%或100% (例如以重量計)。在某些實施例中，石墨之級別或碳含量小於約100%、99%、98%、97%、96%、95%、94%、93%、92%、91%、90%、85%、80%、70%、60%、50%、40%、30%、20%、15%、10%、5%、2%或1% (例如以重量計)。在某些實施例中，石墨在大於或等於約-200、-150、-100、 -80、-50、-48、+48、+80、+100、+150或+200篩孔尺寸之篩孔尺寸處具有此類級別或碳含量。
在某些實施例中，含碳組合物處理成一或多種類型之含碳組合物之氧化形式。舉例而言，在某些實施例中，取決於本文中之裝置及系統之反應條件及/或組態/操作(例如由於圖 1 中之機器如何工作)，產生不同氧化形式或不同類型的相同氧化形式。在一些實施例中，此類因素單獨或與原料類型或品質(例如石墨輸入規格)組合影響所得合成產物。在一實例中，石墨原料轉化為單層GO或多層GO。在某些實施例中，兩種類型之GO具有不同特性及/或最終產物/用途。在某些實施例中，特性包括例如物理化學特性及/或效能特徵(例如導電性或純度)。舉例而言，在某些實施例中，單層GO及多層GO具有不同導電特性。
在某些實施例中，單層GO及多層GO，或衍生自其之材料(例如ICCN、石墨烯等)之最終產物/用途包括例如能量轉換/儲存(例如(超級)電容器、電池、燃料電池、光伏打或熱電)、催化、感應(例如化學及生物學感應)、支架/支撐件、奈米填充劑、輕量化及結構材料(例如石墨烯底盤/部件或渦輪機葉片)、光電子學(例如觸控式螢幕)、半導體(例如石墨烯與輝鉬礦(MoS2 )之組合)、資訊儲存、透明材料、超導體(例如穿插有二硼化鎂(MgB2 )之石墨烯)、醫學治療及/或生物化學檢定(例如DNA分析)、非線性光學材料、過濾及/或水純化、塗層、紙(例如氧化石墨烯紙)、透鏡等。在一實例中，在某些實施例中，單層GO之最終產物/用途包括混合超級電容器及/或鋰離子電池，且多層GO之最終產物/用途包括高密度超級電容器。在某些實施例中，GO在此類用途之前經進一步轉化或處理。在某些實施例中，當進一步處理給定GO原料時，所得材料具有某些物理化學及/或效能特徵。舉例而言，在某些實施例中，GO用作製造石墨烯、互連波紋碳基網路(ICCN)(各自包含複數個膨脹及互連碳層)或衍生自GO之其他材料(例如與其他二維晶體(例如氮化硼、二硒化鈮或硫化鉭(IV))結合之石墨烯、石墨烯或ICCN複合材料等)之原料。在某些實施例中，所得材料具有不同特性(例如在最終用於電容器期間之電容、在最終用於電池期間之特徵等)，其取決於GO原料之類型。在某些實施例中，本文中之最終產物/用途包括例如氧化石墨烯及/或各種rGO (例如石墨烯)之最終產物/用途。
在某些實施例中，合成方法(例如圖 6 之方法)包含提供含碳組合物及藉由含碳組合物經第一時間段之第一轉化製造含碳組合物之第一氧化形式。在某些實施例中，第一時間段等於或小於約5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、110、120、130、140、150、160、170、180、190、200、250、300、350、400、450或500分鐘。在某些實施例中，第一時間段為約10分鐘至約20分鐘、約10分鐘至約30分鐘、約10分鐘至約40分鐘、約10分鐘至約50分鐘、約10分鐘至約60分鐘、約10分鐘至約70分鐘、約10分鐘至約80分鐘、約10分鐘至約90分鐘、約10分鐘至約100分鐘、約20分鐘至約30分鐘、約20分鐘至約40分鐘、約20分鐘至約50分鐘、約20分鐘至約60分鐘、約20分鐘至約70分鐘、約20分鐘至約80分鐘、約20分鐘至約90分鐘、約20分鐘至約100分鐘、約30分鐘至約40分鐘、約30分鐘至約50分鐘、約30分鐘至約60分鐘、約30分鐘至約70分鐘、約30分鐘至約80分鐘、約30分鐘至約90分鐘、約30分鐘至約100分鐘、約40分鐘至約50分鐘、約40分鐘至約60分鐘、約40分鐘至約70分鐘、約40分鐘至約80分鐘、約40分鐘至約90分鐘、約40分鐘至約100分鐘、約50分鐘至約60分鐘、約50分鐘至約70分鐘、約50分鐘至約80分鐘、約50分鐘至約90分鐘、約50分鐘至約100分鐘、約60分鐘至約70分鐘、約60分鐘至約80分鐘、約60分鐘至約90分鐘、約60分鐘至約100分鐘、約70分鐘至約80分鐘、約70分鐘至約90分鐘、約70分鐘至約100分鐘、約80分鐘至約90分鐘、約80分鐘至約100分鐘、約90分鐘至約100分鐘、約100分鐘至約150分鐘、約100分鐘至約200分鐘、約100分鐘至約250分鐘、約100分鐘至約300分鐘、約100分鐘至約350分鐘、約100分鐘至約400分鐘、約100分鐘至約450分鐘、約100分鐘至約500分鐘、約150分鐘至約200分鐘、約150分鐘至約250分鐘、約150分鐘至約300分鐘、約150分鐘至約350分鐘、約150分鐘至約400分鐘、約150分鐘至約450分鐘、約150分鐘至約500分鐘、約200分鐘至約250分鐘、約200分鐘至約300分鐘、約200分鐘至約350分鐘、約200分鐘至約400分鐘、約200分鐘至約450分鐘、約200分鐘至約500分鐘、約250分鐘至約300分鐘、約250分鐘至約350分鐘、約250分鐘至約400分鐘、約250分鐘至約450分鐘、約250分鐘至約500分鐘、約300分鐘至約350分鐘、約300分鐘至約400分鐘、約300分鐘至約450分鐘、約300分鐘至約500分鐘、約350分鐘至約400分鐘、約350分鐘至約450分鐘、約350分鐘至約500分鐘、約400分鐘至約450分鐘、約400分鐘至約500分鐘或約450分鐘至約500分鐘。在某些實施例中，合成方法包含提供含碳組合物及藉由含碳組合物經第二時間段之第二轉化製造含碳組合物之第二氧化形式。在某些實施例中，製造第一氧化形式之方法與製造第二氧化形式之方法之間的差異包含時段之持續時間差異(例如第一與第二時段之間的持續時間差異)。在某些實施例中，相比於包含含碳組合物之第二氧化形式，其藉由含碳組合物經長於第一時間段至少約2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、25、30、35、40、45或50倍之第二時間段的第二轉化生產時，包含含碳組合物之第一氧化形式之電容器的電容大至少約2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、120、140、160、180或200倍。在某些實施例中，相比於包含含碳組合物之第二氧化形式，其藉由含碳組合物經長於第一時間段之第二時間段在一系列反應條件下之第二轉化生產時，包含含碳組合物之第一氧化形式之電容器的電容更大。在某些實施例中，相比於包含含碳組合物之第二氧化形式，其藉由含碳組合物經長於第一時間段至少約5倍之第二時間段的第二轉化生產時，包含含碳組合物之第一氧化形式之電容器的電容大至少約2倍。在某些實施例中，相比於包含含碳組合物之第二氧化形式時，包含含碳組合物之第一氧化形式之電容器的電容大至少約10倍。在某些實施例中，相比於包含含碳組合物之第二氧化形式時，包含含碳組合物之第一氧化形式之電容器的電容大至少約50倍。在某些實施例中，第二時間段比第一時間段長至少約8倍。在某些實施例中，電容在一系列反應條件下大至少約10倍。在某些實施例中，方法進一步包含調諧反應條件以進一步增加電容。在某些實施例中，轉化(例如反應)時段(例如第一或第二時段)在反應淬滅時(例如當冰及過氧化氫添加至包含含碳組合物、硫酸及高錳酸鉀之氧化反應物時)結束。
在某些實施例中，關於含碳組合物之氧化形式所述之本發明之態樣至少在一些組態中同樣適用於衍生自含碳組合物之氧化形式之材料，且反之亦然。在一實例中，在某些實施例中，相比於包含含碳組合物之第二氧化形式或衍生自其之材料(例如第二氧化含碳組合物之還原形式)時，包含含碳組合物之第一氧化形式或衍生自其之材料(例如第一氧化含碳組合物之還原形式)之電容器(例如雙層電容器/超級電容器)的電容大至少約2、5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、120、140、160、180或200倍。在另一實例中，在某些實施例中，本發明之設備在大於或等於約100公克(g)/年、200 g/年、500 g/年、750 g/年、1公斤(kg)/年、10 kg/年、25 kg/年、50 kg/年、75 kg/年、0.1 tpy、0.2 tpy、0.3 tpy、0.4 tpy、0.5 tpy、0.6 tpy、0.7 tpy、0.8 tpy、0.9 tpy、1 tpy、2 tpy、3 tpy、4 tpy、5 tpy、10 tpy、25 tpy、50 tpy、75 tpy、100 tpy、200 tpy、500 tpy、750 tpy、1,000 tpy (1 ktpy)、2,000 tpy、3,000 tpy、4,000 tpy、5,000 tpy、6,000 tpy、7,000 tpy、8,000 tpy、9,000 tpy、10,000 tpy或更大之速率下形成含碳組合物之氧化形式及/或衍生自其之材料(例如氧化含碳組合物之還原形式)。
在某些實施例中，包含電極(包含根據本文所述之系統及方法合成之氧化石墨、氧化石墨烯或衍生自其之材料)之電容器在約1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、25、30、35、40、45或50 mV/s之掃描速率下提供至少約10、20、30、40、50、60、70、80、90、100、110、120、130、140、150、160、170、180、190、200、250、300、350、400、450、500、550、600、650、700、750、800、850、900、950或1000 mF/cm2 之峰值電容。在某些實施例中，包含電極(包含根據本文所述之系統及方法合成之還原氧化石墨烯或還原氧化石墨)之電容器在約1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、25、30、35、40、45或50 mV/s之掃描速率下提供至少約10、20、30、40、50、60、70、80、90、100、110、120、130、140、150、160、170、180、190、200、250、300、350、400、450、500、550、600、650、700、750、800、850、900、950或1000 mF/cm2 之峰值電容。在某些實施例中，包含電極(包含根據本文所述之系統及方法合成之氧化石墨、氧化石墨烯或衍生自其之材料)之電容器在約10 mV/s之掃描速率下提供至少約200 mF/cm2 之峰值電容。在某些實施例中，包含電極(包含根據本文所述之系統及方法合成之還原氧化石墨或還原氧化石墨烯)之電容器在約10 mV/s之掃描速率下提供至少約200 mF/cm2 之峰值電容。在某些實施例中，相比於包含使用不同系統或方法合成之氧化石墨、氧化石墨烯或衍生自其之材料的裝置，包含電極(包含根據本文所述之系統及方法合成之氧化石墨、氧化石墨烯或衍生自其之材料)之裝置提供大至少約56倍的電容。在某些實施例中，相比於包含使用不同系統或方法合成之還原氧化石墨或還原氧化石墨烯之材料的裝置，包含電極(包含根據本文所述之系統及方法合成之還原氧化石墨或還原氧化石墨烯)之裝置提供大至少約56倍的電容。在某些實施例中，裝置為電容器(例如超級電容器)。
在某些實施例中，含碳組合物包含石墨。在某些實施例中，含碳組合物之第一氧化形式包含氧化石墨或氧化石墨烯。在某些實施例中，含碳組合物之第二氧化形式包含氧化石墨或氧化石墨烯。在某些實施例中，該方法進一步包含將含碳組合物之第一氧化形式還原回含碳組合物或基本上類似或不同於含碳組合物之另一還原含碳組合物(例如rGO)。
圖 7 顯示電容相對於反應時間之量測結果之實例。反應條件包括：6×質量比Ox:Gr、自熱(放熱)、0-20小時。10 mV/s處之峰值電容為20分鐘處之49 mF/cm2 。在此實例中，允許反應自熱及進行一段延長的時間產生具有經該時間之較低電容的裝置。在一些實施例中，在第一轉化期間，增加允許進行自熱反應之時間減小了經該時間之最大電容。
在一些實施例中，藉由在約0℃之溫度下向包含石墨及濃硫酸之混合物中添加高錳酸鉀(KMnO4 )引發自熱反應。
圖 8 顯示電容相對於反應時間之量測結果之另一實例。反應條件包括：6×質量比Ox:Gr、自熱(放熱)、0-2小時。10 mV/s處之峰值電容為15分鐘處之87 mF/cm2 。在此實例中，較短反應時間藉由保留具有較少氧化損傷之石墨烯之更原始sp2結構而產生較高電容。在一些實施例中，在第一轉化期間，減少至少部分自熱反應之反應時間藉由保留具有較少氧化損傷之含碳組合物之更適合結構而增加最大電容。
圖 9 顯示電容相對於反應時間之量測結果之另一實例。反應條件包括：6×質量比Ox:Gr，藉由冰浴冷卻，0-2小時。10 mV/s處之峰值電容為45分鐘處之459 mF/cm2 。在此實例中，較低反應溫度導致在恰當時間淬滅反應之較大機會窗口。在一些實施例中，在第一轉化期間，降低反應溫度導致在適合時間淬滅反應之較大機會窗口。在某些實施例中，方法進一步包含經由冰浴冷卻降低反應溫度。在某些實施例中，在低於環境反應溫度下運行之反應(i)顯示經短時段提高之電容，(ii)導致更安全、更可控的反應，或(iii)其組合。在某些實施例中，環境反應溫度為環境條件下之反應溫度。
圖 10 顯示自圖 9 中之樣品建構之雙層裝置(雙層電容器)的循環伏安法(CV)掃描。各種掃描速率下之例示性量測值列於表2中。表 2
圖 11A - 11B 提供以1000 mV/s之掃描速率建構自圖 9 中之樣品之雙層裝置(雙層電容器)的循環伏安法(CV)掃描(圖 11A )與El-Kady M. F.等人, 「Laser scribing of high-performance and flexible graphene-based electrochemical capacitors」, Science, 335(6074), 1326 (2012)之結果(圖 11B )的比較，該文獻就其中之相關部分而言以引用的方式併入本文中。圖 11A 中之裝置包含一或多個電極，其包含衍生自如本文所述(例如根據圖 6 中之方法)製造之GO的材料。在某些實施例中，圖 11A 中之裝置的電容(例如1000 mV/s處之峰值電容)大於圖 11B 中之裝置的電容(例如1000 mV/s處之峰值電容)至少約35倍。使用根據本發明製造之材料之增強型電容之其他實例提供於本文中之其他地方。
圖 12 顯示隨鹽酸(HCl)洗滌次數而變之電容。在此實例中，比較洗滌產物(例如圖 6 之方法)與0-5次HCl洗滌之效應顯示HCl洗滌為不必要的。反應條件包括：6×質量比Ox:Gr，藉由冰浴冷卻，0-1小時，可變HCl洗滌。10 mV/s處之峰值電容為31分鐘處之261 mF/cm2 。觀測到電容在所有洗滌次數之間的11%變化，其具有不可見趨勢。
在某些實施例中，合成方法(例如圖 6 之方法)包含提供石墨，及比藉助於鹽酸快至少約1、2、3、4、5、6、7、8、9或10倍地在無鹽酸輔助之情況下將石墨轉化為氧化石墨。在某些實施例中，合成方法包含提供石墨，比藉助於鹽酸快至少約2倍地在無鹽酸輔助之情況下將石墨轉化為氧化石墨。在一些實施例中，該方法包含比藉助於鹽酸快至少約5倍地在無鹽酸輔助之情況下將石墨轉化為氧化石墨。在一些實施例中，該方法包含比藉助於鹽酸快至少約8倍地在無鹽酸輔助之情況下將石墨轉化為氧化石墨。
在某些實施例中，該方法包含比改良之悍馬法(Hummers method)快至少約1、2、3、4、5、6、7或8倍地合成氧化石墨。在某些實施例中，該方法包含比比改良之悍馬法快至少約8倍地合成氧化石墨。在某些實施例中，氧化石墨在小於或等於約1週內合成。在某些實施例中，該方法每質量氧化石墨產生之廢物少於改良之悍馬法產生之廢物。在某些實施例中，該方法產生可重複結果。在某些實施例中，氧化石墨在不風乾的情況下合成。
在一些實施例中，在本文中之氧化石墨合成中不消耗鹽酸。在某些實施例中，消除用於藉由改良之悍馬法進行純化之鹽酸洗滌，進而使得純化相比於改良之悍馬法更快。在某些實施例中，使氧化石墨經受一或多次鹽酸洗滌對電容基本上無影響。在某些實施例中，自純化步驟移除鹽酸未顯示電容損失、顯著降低之氧化石墨成本、加快之純化程序或其任何組合。在某些實施例中，該方法包含以小於改良之悍馬法至少約1、2、3、4、5、6、7、8、9或10倍的每質量氧化石墨之成本合成氧化石墨。在一個實例中，該方法包含以小於改良之悍馬法至少約4倍的每質量氧化石墨之成本合成氧化石墨。
在某些實施例中，該方法包含在每次進行合成時產生可接受及可再現合成產物之一組精確步驟。在某些實施例中，該方法允許藉由消除一或多個相關合成步驟而減少人為誤差及/或依賴於人為判斷。在某些實施例中，人為誤差及/或依賴於人為判斷係與控制水及/或冰隨時間推移之添加速率相關聯。
在某些實施例中該方法包含在(i)小於約45℃或(ii)小於用於改良之悍馬法之平均或最大溫度至少約30℃的平均或最大溫度下合成氧化石墨。在某些實施例中，降低之平均或最大溫度降低爆裂風險，進而提高安全性。
在某些實施例中，如下地生產一批氧化石墨(例如1 g氧化石墨)：(a)在約0℃之第一溫度下添加15 g石墨至750 ml濃硫酸，其中第一溫度係使用冰浴維持；(b)在維持小於約15℃之第二溫度時添加90 g高錳酸鉀(KMnO4 )；(c)攪拌(b)中之混合物約45分鐘；(d)藉由將(c)中之混合物添加至2.6 kg冰且接著添加75 ml之30% H2 O2 而淬滅；及(e)藉由5次H2 O洗滌，接著為約1週之連續流滲析來純化。在某些實施例中，(b)中之添加導致放熱反應。
在某些實施例中，本文中之方法包括製造含碳組合物之氧化形式之程序、製造衍生自含碳組合物之氧化形式之材料之程序或兩者。舉例而言，在某些實施例中，本文中之方法包括製造GO及石墨烯/還原氧化石墨兩者之程序。在某些實施例中，GO在第一反應中由石墨形成。在某些實施例中，第一反應包括氧化(例如氧化反應)。在某些實施例中，GO經處理(例如過濾/純化、濃縮(若為最終產物)等)。在某些實施例中，GO在第二反應中經還原(例如還原為石墨烯、ICCN或經由GO還原衍生之任何其他材料)。在某些實施例中，第二反應包括還原。舉例而言，在某些實施例中，GO經還原以形成石墨烯及/或GO之其他還原形式，在本文中統稱為還原氧化石墨(rGO)。在某些實施例中，rGO包括還原形式氧化石墨及/或氧化石墨烯。在某些實施例中，關於石墨烯所述之本發明之任何態樣至少在一些組態中同樣適用於rGO，且反之亦然。在某些實施例中，rGO (例如石墨烯)經處理。
在一些實施例中，製造單層GO。在某些實施例中，製造或方法(例如第一反應)使用約32公升(L) 98%硫酸/kg石墨。在某些實施例中，使用約4.8 kg高錳酸鉀粉末/kg石墨。在某些實施例中，方法包括蒸煮時間。在某些實施例中，方法不包括蒸煮時間。在某些實施例中，方法包括給定溫度及方法。在某些實施例中，方法自反應開始包括約1.5小時之高錳酸鉀添加(小於約15℃之反應溫度)、約2小時反應時間(約20-30℃之反應溫度範圍)、約1小時之約32 kg冰添加(約50℃之反應溫度)及約1小時反應時間(約50℃之反應溫度)。在某些實施例中，約72 kg冰/kg石墨用於淬滅反應及/或用冰使反應冷卻。在某些實施例中，約2 L 30%過氧化氫/kg石墨用於淬滅反應及/或中和。在某些實施例中，石墨為給定類型。在某些實施例中，石墨包含325sh天然片狀石墨。在某些實施例中，混合速度(例如在一或多個反應過程期間)為約100 rpm。在某些實施例中，方法包括為成分混合定時。在某些實施例中，硫酸及石墨經預混合以使石墨粉塵降至最低且接著快速添加至反應器中。在某些實施例中，添加高錳酸鉀導致放熱反應。在某些實施例中，高錳酸鉀以足夠緩慢以保持反應溫度低於約15℃之速率添加(例如高錳酸鉀經大致1.5小時添加)。在某些實施例中，高錳酸鉀與冷卻機構(例如冷卻管及/或添加冰)組合以足夠緩慢以保持反應溫度低於約15℃之速率添加。
在一些實施例中，製造多層GO。在某些實施例中，製造或方法(例如第一反應)使用約25 L 98%硫酸/kg石墨。在某些實施例中，使用約2 kg高錳酸鉀/kg氧化石墨。在某些實施例中，方法包括蒸煮時間。在某些實施例中，方法不包括蒸煮時間。在某些實施例中，方法包括給定溫度及方法。在某些實施例中，方法包括經45分鐘(小於約15℃之反應溫度)及30分鐘反應時間(約15℃之反應溫度)添加高錳酸鉀。在某些實施例中，約125 kg冰/kg石墨用於淬滅反應及/或用冰使反應冷卻。在某些實施例中，約1 L 30%過氧化氫/kg石墨用於淬滅反應及/或中和。在某些實施例中，石墨為給定類型。在某些實施例中，石墨為經高度剝離及研磨之小片狀大表面積石墨、9微米片狀或其任何組合。在某些實施例中，混合速度(例如在一或多個反應過程期間)為約100 rpm。在某些實施例中，方法包括為成分混合定時。在某些實施例中，硫酸及石墨經預混合以使石墨粉塵降至最低且接著快速添加至反應器中。在某些實施例中，添加高錳酸鉀導致放熱反應。在某些實施例中，高錳酸鉀以足夠緩慢以保持反應溫度低於約15℃之速率添加(例如高錳酸鉀經大致1.5小時添加)。
在某些實施例中，在第一反應之後進行第一過濾。在某些實施例中，第一過濾包括氧化後純化。在某些實施例中，第一過濾(例如不管其如何進行)之目的或目標為自粗產物移除雜質及使pH達到至少約5。在某些實施例中，在氧化(反應1)之後，粗產物含有GO以及一或多種(例如若干種)雜質，諸如硫酸、氧化錳及硫酸錳。在某些實施例中，在純化完成之後，GO接著濃縮為例如約1重量%之溶液。在某些實施例中，在過濾期間移除來自第一反應之水及/或酸。在某些實施例中，在第一反應之後，酸濃度為約30% (單層)或約16% (多層)硫酸，對應於大致0之pH。在某些實施例中，當pH達到約5時完成過濾，對應於約0.00005%之酸濃度。在某些實施例中，給定量或濃度對於GO銷售及/或直接石墨烯使用(例如若使用，則作為第二反應之原料)為必需的。在某些實施例中，GO (例如大部分GO)以乾燥粉末形式及/或約2% (以重量計)水溶液銷售或使用。在一些實施例中，含碳組合物之氧化形式係經由第一過濾來過濾，過濾速率大於或等於約100公克(g)/年、200 g/年、500 g/年、750 g/年、1公斤(kg)/年、10 kg/年、25 kg/年、50 kg/年、75 kg/年、0.1 tpy、0.2 tpy、0.3 tpy、0.4 tpy、0.5 tpy、0.6 tpy、0.7 tpy、0.8 tpy、0.9 tpy、1 tpy、2 tpy、3 tpy、4 tpy、5 tpy、10 tpy、25 tpy、50 tpy、75 tpy、100 tpy、200 tpy、500 tpy、750 tpy、1,000 tpy (1 ktpy)、2,000 tpy、3,000 tpy、4,000 tpy、5,000 tpy、6,000 tpy、7,000 tpy、8,000 tpy、9,000 tpy、10,000 tpy或更大。在某些實施例中，使用第一反應過濾器以分批法形式過濾含碳組合物之氧化形式。在某些實施例中，如本文中其他地方更詳細地描述，本文之方法、裝置及系統為可伸縮的。在一些實施例中，第一反應過濾器用於以每批大於或等於約1 g、2 g、4 g、6 g、8 g、10 g，25 g、50 g、75 g、100 g、250 g、500 g、750 g、1 kg、2 kg、4 kg、6 kg、8 kg、10 kg、15 kg、 kg、25 kg、50 kg、75 kg、100 kg、250 kg、500 kg、750 kg、1公噸(t)、2 t、4 t、6 t、8 t、10 t、15 t、25 t、50 t、75 t、100 t、250 t、500 t、750 t或1,000 t之速率過濾含碳組合物之氧化形式。
在某些實施例中，第二反應包括還原GO以形成石墨烯(還原氧化石墨)。舉例而言，在某些實施例中，在第一純化之後，產物之硫酸濃度在約5之pH下為約0.00005%。在某些實施例中，溶液中之GO的濃度為約1質量%(含1 kg GO之100 L水溶液)。在某些實施例中，製造或方法(例如第二反應)使用約20 L之30%過氧化氫/kg GO (在100公升溶液中)及約4.95 kg抗壞血酸鈉(抗壞血酸之鈉鹽)/kg GO (在100公升溶液中)。在某些實施例中，方法包括蒸煮時間。在某些實施例中，方法不包括蒸煮時間。在某些實施例中，方法包括給定溫度及方法。在某些實施例中，方法包括經一小時之時程將反應物加熱至約90℃及添加過氧化氫。在某些實施例中，反應物再在約90℃下繼續加熱約3小時。在某些實施例中，經約30分鐘之時程添加抗壞血酸鈉。在某些實施例中，再在約90℃下繼續加熱反應物大致1.5小時。在某些實施例中，90℃處之總時間為約6小時。在某些實施例中，混合速度(例如在一或多個反應過程期間)為約200 rpm。在一些實施例中，設備以大於或等於約100公克(g)/年、200 g/年、500 g/年、750 g/年、1公斤(kg)/年、10 kg/年、25 kg/年、50 kg/年、75 kg/年、0.1 tpy、0.2 tpy、0.3 tpy、0.4 tpy、0.5 tpy、0.6 tpy、0.7 tpy、0.8 tpy、0.9 tpy、1 tpy、2 tpy、3 tpy、4 tpy、5 tpy、10 tpy、25 tpy、50 tpy、75 tpy、100 tpy、200 tpy、500 tpy、750 tpy、1,000 tpy (1 ktpy)、2,000 tpy、3,000 tpy、4,000 tpy、5,000 tpy、6,000 tpy、7,000 tpy、8,000 tpy、9,000 tpy、10,000 tpy或更大之速率形成含碳組合物之還原形式。在某些實施例中，第二反應系統用於分批製造、合成或處理(亦即以分批法形式運行)。在某些實施例中，如本文中其他地方更詳細地描述，本文之方法、裝置及系統為可伸縮的。在一些實施例中，第二反應系統以每批大於或等於約1 g、2 g、4 g、6 g、8 g、10 g，25 g、50 g、75 g、100 g、250 g、500 g、750 g、1 kg、2 kg、4 kg、6 kg、8 kg、10 kg、15 kg、 kg、25 kg、50 kg、75 kg、100 kg、250 kg、500 kg、750 kg、1公噸(t)、2 t、4 t、6 t、8 t、10 t、15 t、25 t、50 t、75 t、100 t、250 t、500 t、750 t或1,000 t之速率形成含碳組合物之氧化形式。
在某些實施例中，在第二反應之後進行第二過濾。在某些實施例中，在第二反應之後，存在若干雜質，諸如抗壞血酸鈉，加上少量硫酸、氧化錳及錳鹽。在某些實施例中，第一過濾(例如不管其如何進行)之目的或目標為自溶液移除雜質(例如彼等鹽)。在某些實施例中，自第二反應殘留水、酸及/或鹽。舉例而言，在某些實施例中，在來自第二反應之溶液中殘留約4.95 kg抗壞血酸鈉/kg GO，加上來自初始氧化(例如第一反應)之其餘少量硫酸、氧化錳及錳鹽。在某些實施例中，溶液在還原之後的導電性大於約50、60、70、80、90、100、110、120、130、140、150、160、170、180、190、200、250、300、350、400、450或500 mS/cm。在某些實施例中，溶液在還原之後的導電性大於約200 mS/cm。在某些實施例中，rGO溶液用去離子(DI)水(例如用大量去離子水)洗滌直至rGO溶液之導電性達到約50 µS/cm或更小。在某些實施例中，rGO溶液係使用第二反應過濾器或第二反應過濾法洗滌。在某些實施例中，給定量或濃度對於直接rGO (例如石墨烯)使用為必需的。舉例而言，在某些實施例中，約2重量%或更大之濃度為必需的。在一些實施例中，含碳組合物之還原形式係使用第二反應過濾器來過濾，過濾速率大於或等於約100公克(g)/年、200 g/年、500 g/年、750 g/年、1公斤(kg)/年、10 kg/年、25 kg/年、50 kg/年、75 kg/年、0.1 tpy、0.2 tpy、0.3 tpy、0.4 tpy、0.5 tpy、0.6 tpy、0.7 tpy、0.8 tpy、0.9 tpy、1 tpy、2 tpy、3 tpy、4 tpy、5 tpy、10 tpy、25 tpy、50 tpy、75 tpy、100 tpy、200 tpy、500 tpy、750 tpy、1,000 tpy (1 ktpy)、2,000 tpy、3,000 tpy、4,000 tpy、5,000 tpy、6,000 tpy、7,000 tpy、8,000 tpy、9,000 tpy、10,000 tpy或更大。在某些實施例中，第二反應過濾器用於分批過濾及/或純化(亦即以分批法形式運行)。在某些實施例中，如本文中其他地方更詳細地描述，本文之方法、裝置及系統為可伸縮的。在一些實施例中，第二反應過濾器用於以每批大於或等於約1 g、2 g、4 g、6 g、8 g、10 g，25 g、50 g、75 g、100 g、250 g、500 g、750 g、1 kg、2 kg、4 kg、6 kg、8 kg、10 kg、15 kg、 kg、25 kg、50 kg、75 kg、100 kg、250 kg、500 kg、750 kg、1公噸(t)、2 t、4 t、6 t、8 t、10 t、15 t、25 t、50 t、75 t、100 t、250 t、500 t、750 t或1,000 t之速率過濾含碳組合物之還原形式。
在一些實施例中，第二反應係與第一反應分開進行。舉例而言，在某些實施例中，第二反應，在一些情況下繼之以第二過濾係使用具有適合規格之任何氧化石墨原料進行。
在某些實施例中，第一反應、第一過濾、第二反應及第二過濾(或氧化、純化、還原及最終純化)中之一或多者係使用本文中之裝置及系統進行。在某些實施例中，本文中之裝置及系統適當地經組態用於任何給定處理步驟或程序(例如溫度、反應冷卻、試劑添加速率等經調節)。舉例而言，在某些實施例中，混合碗及槽內容物(例如物質之質量及/或類型)及/或尺寸經調節以進行第二反應(例如替代第一反應)。在某些實施例中，在第一系統中進行第一反應。在某些實施例中，在第一系統中或與第一系統分開進行第一過濾。在某些實施例中，在第二系統中進行第二反應。在某些實施例中，在第二系統中或與第二系統分開進行第二過濾。在一些實施例中，第一及第二系統經耦接(例如第一系統饋入第二系統中)。在某些實施例中，複數個本文之裝置及系統經耦接(例如在槽室中)。在一些實施例中，第一系統與第二系統相同(例如該系統經組態以首先用於第一反應，經清潔或清空，且接著用於第二反應)。在某些實施例中，第一及第二過濾係在獨立系統或單一過濾器系統中進行。在某些實施例中，第一反應、第一過濾、第二反應及第二過濾係在單一全過程中依序進行。在某些實施例中，第一反應產物在第一過濾中過濾而不前進至第二反應及/或第二過濾。在某些實施例中，第一反應、第一過濾、第二反應及第二過濾法之任何組合為自動化或半自動化的。自動化使得能夠連續生產GO/rGO以使生產速率最大化，同時保持較低人工成本。
圖 41A - 41B 提供過濾系統之實施例。在某些實施例中，過濾系統包含第二反應過濾器(例如用於在第二反應之後實施第二過濾)。在某些實施例中，第二反應過濾器為rGO/石墨烯第二反應過濾器。圖 42 提供操作圖 41A - 41B 及圖 43A - 43F 中之系統的實例。在一些實施例中，圖 43A - 43F 中之rGO/石墨烯第二反應過濾器包含或至少部分由HDPE薄片304 不鏽鋼形成。過濾系統(例如第二反應過濾器)及方法之其他實例及詳細實施例提供於圖 13A - 13C 、圖 14A - 14B 、圖 15 、圖 16A - 16B 、圖 17 、圖 18A - 18B 、圖 19A - 19B 、圖 20 、圖 21A - 21C 、圖 22 、圖 23 、圖 24 、圖 25A - 25B 、圖 26A - 26B 、圖 27 、圖 28A - 28C 、圖 29A - 29B 、圖 30A - 30D 、圖 31 - 35 、圖 36A 、圖 37 及圖 38 - 40 中。在某些實施例中，第二反應過濾器包含以下中之一或多者：框架總成4301 、托架樞軸總成4302 、滾筒托架總成4303 、滾筒總成4304 、驅動軸4305 、惰輪軸4306 、驅動護罩4307 、滾筒軸支撐件4308 、滾筒軸支撐件惰輪側4309 (未示出；參見圖 19A )、馬達安裝板4310 、機器鍵料4311 、夾圈4312 、凸緣軸承4313 、驅動輪4314 、惰輪4315 、寶德(baldor)馬達4316 、夾圈4317 、殼體4318 、控制殼體4319 、驅動軸滑輪4320 、驅動軸滑輪4321 、驅動皮帶4322 、壓緊夾鉗4323 (未示出)、密封墊圈4324 、螺母4325 、六角螺栓(4326 、4327 )、平墊圈(4328 、4329 )、螺母4330 、內六角螺釘4331 及六角螺栓4332 ，如圖 43A - 43F 中所示)。在某些實施例中，各種空間尺寸或維度之單位為吋或公分。在某些實施例中，角之單位為度。在一些實施例中，除非另外規定，否則維度以吋為單位。在一些實施例中，除非另外規定，否則公差為X = ±.1、.XX = ±.01及.XXX = ±.005 (小數) and ±1° (角)。比例可或可不如所指示。
在某些實施例中，過濾系統(例如第二反應過濾器)包含一或多個子系統或部分。在一些實施例中，過濾系統(例如第二反應過濾器，諸如rGO/石墨烯第二反應過濾器)包含頂部總成、框架總成、蓋總成、托架樞軸總成、滾筒托架總成、滾筒總成、噴桿總成、滾筒端帽總成或其任何組合。在某些實施例中，此類子系統或部分轉而各包含一或多種組件。在某些實施例中，過濾系統包含此類子系統或部分之任何組件。在某些實施例中，此類組件組織於上述子系統或部分中。在某些實施例中，給定子系統或部分之任何組件提供為不同子系統或部分之一部分(例如上述子系統或部分之組件在不同子系統或部分中重組)、經取代或省去。子系統/部分、組件及組件量之實例提供於表3中。應理解，表3 (及本文之揭示內容中之其他地方)中所示之子系統/部分、組件及組件量以及維度及/或尺寸為可伸縮的(例如以提高或降低用於處理/過濾含碳組合物之速率及/或輸出)。在某些實施例中，關於第二反應過濾器所述之本發明之態樣至少在一些組態中同樣適用於本文中之第一反應過濾器或其他過濾器。鑒於本發明，熟習此項技術者應瞭解，適用於建構及製造本文所述之裝置及系統之某些材料可獲自商業來源。表 3
在某些實施例中，圖 41A - 41B 中示出之過濾系統(例如第二反應過濾系統)包括滾筒總成(例如表3中之滾筒總成GSRF-0108)之一或多個元件，視情況包括圖 16A - 16B 、圖 28A - 28C 、圖 29A - 29B 、圖 30A - 30D 及/或圖 31 - 34 中示出之一或多個元件(例如參見表3)。在某些實施例中，圖 41A - 41B 中示出之過濾系統包括框架總成(例如表3中之框架總成GSRF-0100)之一或多個元件，視情況包括圖 13A - 13C 、圖 21A - 21C 、圖 22 及/或圖 23 中示出之一或多個元件(例如參見表3)。在某些實施例中，過濾系統包括托架樞軸總成(例如參見圖 14A - 14B )、滾筒托架總成(例如參見圖 15 )、驅動軸(例如參見圖 17 ，底部)、惰輪軸(例如參見圖 17 ，頂部)、驅動護罩(例如參見圖 18 )、滾筒軸支撐件(例如參見圖 19A - 19B )、馬達安裝板(例如參見圖 20 )及/或其他適合之元件之一或多個元件。
在某些實施例中，框架總成為rGO/石墨烯第二反應過濾器之頂部總成之一部分(例如參見圖 41A - 41B 、圖 43A - 43F 及/或圖 41 - 43 中示出之實施例)。在某些實施例中，如圖 13A - 13C 或圖 43A - 43F (例如參見4301)中所示，框架總成包括一或多個選自例如以下之結構元件：框架焊件1301 (例如如圖 21A - 21C 中所示)、排水盤焊件1302 (例如如圖 23 中所示)、蓋焊件1303 (例如如圖 22 中所示)、琴式鉸鏈1304 、排放口1305 、彈簧負載T字把手閂鎖1306 、氣彈簧安裝U形夾1307、氣彈簧1308 及調平及/或固定腳1309 。圖 13A 顯示框架總成之實施例的透視圖。圖 13B 顯示蓋密閉時之框架總成之側視圖1311 及蓋打開時之側視圖1312 。在一些實施例中，框架總成經組態以在蓋打開時具有重心1310 。在某些實施例中，琴式鉸鏈由不鏽鋼製成。在某些實施例中，琴式鉸鏈具有例如以下維度：約0.120吋之厚度、約3吋之寬度及約36吋之長度。圖 13C 顯示排水盤焊件之底視圖1313 、蓋密閉之框架總成之正視圖1314 及蓋密閉之框架總成之側視圖1315 。圖 13C 亦顯示與排水盤齊平之蓋總成之側視圖1316 及琴式鉸鏈之側視圖1317 。在某些實施例中，排放口由不鏽鋼製成。在某些實施例中，框架焊件機械支撐排水盤焊件及蓋焊件。在其他實施例中，框架焊件支撐直接地或間接地附接至排水盤或蓋之元件及/或子總成。在某些實施例中，此類元件及/或子總成包括滾筒總成4303 。在某些實施例中，排水盤及蓋焊件彼此機械耦接且使得能夠手動、自動或其組合地打開及閉合蓋。在某些實施例中，在排水盤焊件頂部上密閉之蓋為可水密封的。在某些實施例中，蓋總成之重心如圖 13B 之右圖中所示。在某些實施例中，排放口位於排水盤底部。在某些實施例中，排放口用於排放rGO/石墨烯第二反應過濾器中(例如頂部總成中)產生之廢物。
在某些實施例中，托架樞軸總成為rGO/石墨烯第二反應過濾器之頂部總成的一部分。圖 14A 顯示托架樞軸總成之實施例的俯視圖1417 、正視圖1418 、側視圖1420 及透視圖1419 。在某些實施例中，托架樞軸總成之寬度1423 為約38.25吋，高度1422 為約8.00吋，及/或深度1421 為約7.13吋。在某些實施例中，如圖 14A - 14B 中所示或在圖 43A - 43E 中顯示為滾筒4302 之托架樞軸總成包括一或多個選自例如以下之結構元件：托架樞軸焊件1401 、卡扣1402 (例如如圖 17 中所示)、滾筒導輥1403 (例如如圖 26A - 26B 中所示)、凸緣軸承1404 、彈簧銷5、內六角螺釘1406 及1407 、平頭螺釘1408 、六角螺栓1409 、平墊圈1410 及1411 、螺帽1412 及1413 、孔塞1414 及1415 以及管端帽1416 。在某些實施例中，螺釘1406 為5/16-18×1.75吋。在某些實施例中，螺釘1407 為5/16-18×1.50吋。在某些實施例中，螺釘1408 為5/16-18×1.25吋。在某些實施例中，螺栓1409 為1/2-13×1.375吋。在某些實施例中，平墊圈1410 為5/16吋。在某些實施例中，平墊圈1411 為1/2吋。在某些實施例中，螺母1412 由不鏽鋼製成，且尺寸為5/16-18。在某些實施例中，螺母1413 由不鏽鋼製成，且尺寸為1/2-13。在某些實施例中，孔塞為1及1/8吋或1及½吋。在某些實施例中，端帽之寬度、長度或對角線為2.0吋。在某些實施例中，端帽具有基本上正方形形狀或任何其他適合之形狀。
在某些實施例中，托架樞軸總成用於使得能夠樞轉機械耦接於其上之滾筒托架總成，如例如圖 15 中所示或在圖 43A - 43F 中顯示為4303 。在某些實施例中，滾筒托架總成自其初始位置(例如如圖 43C 之中圖中所示)樞轉至滾動位置(例如如圖 43C 之右圖中所示)。在某些實施例中，托架樞軸總成使得滾筒托架總成能夠自滾動位置(例如如圖 43C 之右圖中所示)旋轉至卸載位置(例如如圖 43E 之右圖中所示)。在某些實施例中，托架樞軸總成附接至滾筒托架總成，其中托架樞軸總成藉由鎖銷1405 鎖定至框架總成。在某些實施例中，移除鎖銷1405 使得滾筒托架總成能夠相對於框架總成圍繞軸樞轉，因此使得捆綁至滾筒托架總成之滾筒總成能夠旋轉(參見例如圖 43E )。在某些實施例中，滾筒托架總成之此類位置中之一或多者用於自rGO/石墨烯第二反應過濾器之頂部總成卸載rGO/石墨烯之方法中。
在某些實施例中，滾筒托架總成為rGO/石墨烯第二反應過濾器之頂部總成的一部分。在某些實施例中，滾筒托架總成如圖 15 中所示或在圖 43A - 43F 中顯示為4303 。圖 15 顯示滾筒托架總成之實施例。在某些實施例中，滾筒托架總成之長度為約24.75吋且滾筒撐臂之間的寬度為約32.00吋。在某些實施例中，滾筒托架總成包括選自例如以下之一或多個結構元件：滾筒托架焊件1501 、滾筒撐臂1502 (例如如圖 26A - 26B 中所示)、鎖定彈簧銷1503 、平墊圈1504 、螺母1505 、內六角螺釘1506 及孔塞1507 。在某些實施例中，平墊圈1504 為5/16吋且由不鏽鋼製成。在某些實施例中，螺母1505 由不鏽鋼製成，且尺寸為5/16-18。在某些實施例中，孔塞1507 為1及1/8吋。在某些實施例中，內六角螺釘1506 為5/16-18×1.375吋。在某些實施例中，螺釘1506 由不鏽鋼製成。
在某些實施例中，滾筒托架總成具有一或多個不同固定位置以便於滾筒總成之運行及/或卸載。在某些實施例中，滾筒托架總成經組態以自其初始位置(例如如圖 43C 之中圖中所示)樞轉至樞轉之滾動位置(例如如圖 43E 之左圖中所示)，以使得滾筒總成可解鎖且滾動至滾筒托架總成上。在某些實施例中，在滾筒總成固定至托架總成之後，滾筒托架總成進一步旋轉至卸載位置(例如如圖 43E 之右圖中所示)以使得能夠自滾筒總成移除噴桿總成(例如如圖 28A - 28C 中所示及/或在圖 16A - 16B 中顯示為1606 )及rGO/石墨烯。在某些實施例中，滾筒總成經由任何適合之收緊元件(例如綁帶、閂鎖、鉤及其類似物)緊固至托架總成。
在某些實施例中，滾筒總成為便於過濾及收集獲自rGO/石墨烯第二反應之rGO/石墨烯之rGO/石墨烯第二反應過濾器之頂部總成的一部分。在某些實施例中，滾筒總成如圖 16A - 16B 中所示或在圖 43A - 43F 中顯示為4301 。在某些實施例中，滾筒總成包括選自例如以下之一或多個結構元件：滾筒框架1601 (例如如圖 30A - 30D 中所示)、滾筒加強件1602 (例如如圖 31 中所示)、滾筒加強環1603 (例如如圖 32 中所示)、滾筒網格1604 (例如如圖 33 中所示)、滾筒微米過濾器1605 (例如如圖 34 中所示)、噴桿總成1606 (例如如圖 28A - 28C 中所示)、滾筒端帽總成1607 (例如如圖 29A - 29B 中所示)、內六角螺釘1608 、螺紋嵌件1609 、翼形螺釘1610 、固定螺釘1611 、環氧樹脂1612 (未示出)及遮罩或遮蔽物(例如藍色遮蔽物)1613 。在某些實施例中，環氧樹脂塗覆至滾筒加強件1602 之桿端及/或螺紋。在某些實施例中，環氧樹脂在安裝內六角螺釘1608 及/或固定螺釘1611 之前塗覆。在某些實施例中，在最終裝配之前塗覆環氧樹脂以填充網格及/或微米材料凹槽。在某些實施例中，在裝配滾筒總成之前，總成之一或多個元件(例如元件之子集或多個)為速乾的。在某些實施例中，此類元件包括滾筒框架1601 、網格材料1604 、微米材料1605 及/或相對接縫。在某些實施例中，網格材料之接縫在滾筒框架之給定位置處重疊。在某些實施例中，微米材料之接縫在滾筒框架之給定位置處重疊。在某些實施例中，網格1623 及微米材料1624 之重疊接縫之位置不同(例如參見圖 16A ，右下方)。在某些實施例中，遮罩1613 用於內表面及外表面(例如與滾筒框架1601 齊平)。在某些實施例中，內六角螺釘1608 、螺紋嵌件1609 、翼形螺釘1610 及固定螺釘1611 中之一或多者包含或由任何適合之材料(例如不鏽鋼)製成。在某些實施例中，滾筒框架1601 、滾筒加強件1602 及滾筒加強環1603 中之一或多者包含或由任何適合之材料，例如HDPE製成。圖 16B 顯示滾筒總成之實施例的透視圖1625 、正視圖1626 、側視圖1617 及截面側視圖1615 。在某些實施例中，滾筒總成具有包括以下中之一或多者的維度：約24.00吋之滾筒框架外徑、約23.00吋之滾筒框架內徑1619 、約28.50吋之第一長度1620 、約31.00吋之第二長度1621 、約33.50吋之第三長度1622 、約40.42吋之第四長度1616 及約8.50吋之滾筒加強環與滾筒框架之間的距離1618 。圖 16C 及圖 16D 顯示滾筒總成之另一實施例。在一些實施例中，滾筒總成包含具有一或多個噴嘴梢之噴桿總成。在一些實施例中，噴桿總成包含一或多個噴桿加強件(參見圖 87B )。在一些實施例中，滾筒總成包含視情況經粉末塗佈(例如經海拉爾塗佈)之2024鋁籠。在一些實施例中，滾筒總成包含具有7/16''編帶之填充材料。在一些實施例中，滾筒總成包含外滾筒蓋處之端頭密封件以密封徑向軸承空腔。
在某些實施例中，滾筒總成之組件經組態以使其重量最小化。舉例而言，在某些實施例中，滾筒加強環之間及/或滾筒加強環與滾筒框架之間的距離為至少8、10、12、14、16、18、20、22、24、26、28、30、35、40、45、50吋或更大，其中較長距離允許使用較少滾筒加強環(進而減輕重量)，其中較短距離導致更多滾筒加強環(進而提昇耐久性)。在一個實施例中，滾筒加強環與滾筒框架之間約8.50吋之距離提供耐久性，同時藉由不需要使用更多加強環而減輕重量。作為另一實例，在某些實施例中，滾筒加強件之間的距離為至少8、10、12、14、16、18、20、22、24、26、28、30、35、40、45、50吋或更大。在某些實施例中，滾筒總成之組件包含經選擇以使重量最小化，同時維持耐久性之材料。舉例而言，在一些實施例中，滾筒加強環及/或滾筒包含輕量及耐久材料(例如HDPE)。在一較佳實施例中，滾筒網格及/或滾筒微米過濾器用於促進過濾及收集獲自rGO/石墨烯第二反應之rGO/石墨烯。在某些實施例中，滾筒網格為滾筒微米過濾器提供結構支撐。為滾筒微米過濾器提供結構支撐對於防止微米過濾器下垂或撕扯重要，該下垂或撕扯歸因於由含碳材料及洗滌液之重量引起之力以及旋轉滾筒之離心力及自噴桿總成高壓噴射洗滌液)。在一些實施例中，滾筒網格為不鏽鋼網格。在某些實施例中，滾筒網格之孔隙形狀包括正方形、圓形、橢圓形、矩形、菱形或其他幾何形狀(例如當網格平坦且未輥壓時)。在一些實施例中，滾筒網格之孔隙形狀為正方形。在某些實施例中，滾筒網格之孔徑描述孔隙之直徑。在一些實施例中，滾筒網格包含孔徑小於或等於0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9或2.0吋之孔隙。在一些實施例中，滾筒網格包含孔徑等於或大於0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9或2.0吋之孔隙。在一些實施例中，滾筒網格包含孔徑為約0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9或2.0吋之孔隙。在一些實施例中，滾筒網格包含約0.1吋至約1吋之孔徑。在一些實施例中，滾筒網格包含至少約0.1吋之孔徑。在一些實施例中，滾筒網格包含至多約1吋之孔徑。在一些實施例中，滾筒網格包含約0.1吋至約0.2吋、約0.1吋至約0.3吋、約0.1吋至約0.4吋、約0.1吋至約0.5吋、約0.1吋至約0.6吋、約0.1吋至約0.7吋、約0.1吋至約0.8吋、約0.1吋至約0.9吋、約0.1吋至約1吋、約0.2吋至約0.3吋、約0.2吋至約0.4吋、約0.2吋至約0.5吋、約0.2吋至約0.6吋、約0.2吋至約0.7吋、約0.2吋至約0.8吋、約0.2吋至約0.9吋、約0.2吋至約1吋、約0.3吋至約0.4吋、約0.3吋至約0.5吋、約0.3吋至約0.6吋、約0.3吋至約0.7吋、約0.3吋至約0.8吋、約0.3吋至約0.9吋、約0.3吋至約1吋、約0.4吋至約0.5吋、約0.4吋至約0.6吋、約0.4吋至約0.7吋、約0.4吋至約0.8吋、約0.4吋至約0.9吋、約0.4吋至約1吋、約0.5吋至約0.6吋、約0.5吋至約0.7吋、約0.5吋至約0.8吋、約0.5吋至約0.9吋、約0.5吋至約1吋、約0.6吋至約0.7吋、約0.6吋至約0.8吋、約0.6吋至約0.9吋、約0.6吋至約1吋、約0.7吋至約0.8吋、約0.7吋至約0.9吋、約0.7吋至約1吋、約0.8吋至約0.9吋、約0.8吋至約1吋或約0.9吋至約1吋。在一些實施例中，滾筒網格自身另外藉由滾筒環及/或滾筒加強件支撐以防止下垂或變形。在某些實施例中，滾筒微米過濾器恰好安置於滾筒總成內部之滾筒網格之內表面內。在某些實施例中，滾筒微米過濾器與滾筒網格齊平。在某些實施例中，滾筒微米過濾器包含一或多個層。在一些實施例中，滾筒微米過濾器包含約1個層至約10個層。在一些實施例中，滾筒微米過濾器包含至少約1個層(例如微米過濾器薄片之層)。在一些實施例中，滾筒微米過濾器包含至多約10個層。在一些實施例中，滾筒微米過濾器包含約1個層至約2個層、約1個層至約3個層、約1個層至約4個層、約1個層至約5個層、約1個層至約6個層、約1個層至約7個層、約1個層至約8個層、約1個層至約9個層、約1個層至約10個層、約2個層至約3個層、約2個層至約4個層、約2個層至約5個層、約2個層至約6個層、約2個層至約7個層、約2個層至約8個層、約2個層至約9個層、約2個層至約10個層、約3個層至約4個層、約3個層至約5個層、約3個層至約6個層、約3個層至約7個層、約3個層至約8個層、約3個層至約9個層、約3個層至約10個層、約4個層至約5個層、約4個層至約6個層、約4個層至約7個層、約4個層至約8個層、約4個層至約9個層、約4個層至約10個層、約5個層至約6個層、約5個層至約7個層、約5個層至約8個層、約5個層至約9個層、約5個層至約10個層、約6個層至約7個層、約6個層至約8個層、約6個層至約9個層、約6個層至約10個層、約7個層至約8個層、約7個層至約9個層、約7個層至約10個層、約8個層至約9個層、約8個層至約10個層或約9個層至約10個層。在某些實施例中，滾筒微米過濾器包含適合於保留rGO/石墨烯，同時允許非所需反應產物或雜質通過之孔徑。在某些實施例中，分配於滾筒總成內部之含碳組合物(例如GO及/或rGO)係藉由滾筒網格及/或滾筒微米過濾器截留。在某些實施例中，滾筒微米過濾器之孔徑描述孔隙之直徑。在某些實施例中，滾筒微米過濾器包含適合於保留至少約10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%、96%、97%、98%或99% rGO/石墨烯之孔徑。在某些實施例中，滾筒微米過濾器包含約0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2.0、2.1、2.2、2.3、2.4、2.5、2.6、2.7、2.8、2.9、3.0、5.0或10.0微米之孔徑。在某些實施例中，滾筒微米過濾器包含大於或等於約0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2.0、2.1、2.2、2.3、2.4、2.5、2.6、2.7、2.8、2.9、3.0、5.0或10.0微米之孔徑。在某些實施例中，滾筒微米過濾器之孔徑小於或等於(例如不超過)約0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2.0、2.1、2.2、2.3、2.4、2.5、2.6、2.7、2.8、2.9、3.0、5.0或10.0微米。在一些實施例中，滾筒微米過濾器包含約0.1微米至約3微米之孔徑。在一些實施例中，滾筒微米過濾器包含至少約0.1微米之孔徑。在一些實施例中，滾筒微米過濾器包含至多約3微米之孔徑。在一些實施例中，滾筒微米過濾器包含約0.1微米至約0.5微米、約0.1微米至約0.8微米、約0.1微米至約0.9微米、約0.1微米至約1微米、約0.1微米至約1.1微米、約0.1微米至約1.2微米、約0.1微米至約1.5微米、約0.1微米至約2微米、約0.1微米至約2.5微米、約0.1微米至約3微米、約0.5微米至約0.8微米、約0.5微米至約0.9微米、約0.5微米至約1微米、約0.5微米至約1.1微米、約0.5微米至約1.2微米、約0.5微米至約1.5微米、約0.5微米至約2微米、約0.5微米至約2.5微米、約0.5微米至約3微米、約0.8微米至約0.9微米、約0.8微米至約1微米、約0.8微米至約1.1微米、約0.8微米至約1.2微米、約0.8微米至約1.5微米、約0.8微米至約2微米、約0.8微米至約2.5微米、約0.8微米至約3微米、約0.9微米至約1微米、約0.9微米至約1.1微米、約0.9微米至約1.2微米、約0.9微米至約1.5微米、約0.9微米至約2微米、約0.9微米至約2.5微米、約0.9微米至約3微米、約1微米至約1.1微米、約1微米至約1.2微米、約1微米至約1.5微米、約1微米至約2微米、約1微米至約2.5微米、約1微米至約3微米、約1.1微米至約1.2微米、約1.1微米至約1.5微米、約1.1微米至約2微米、約1.1微米至約2.5微米、約1.1微米至約3微米、約1.2微米至約1.5微米、約1.2微米至約2微米、約1.2微米至約2.5微米、約1.2微米至約3微米、約1.5微米至約2微米、約1.5微米至約2.5微米、約1.5微米至約3微米、約2微米至約2.5微米、約2微米至約3微米或約2.5微米至約3微米之孔徑。在某些實施例中，滾筒微米過濾器之孔徑為約1、2、3、5或10微米。在一個實施例中，滾筒微米過濾器之孔徑為約1微米。在某些實施例中，具有約1微米孔徑之滾筒微米過濾器保留至少約80%、85%、90%、95%、96%、97%、98%或99%在滾筒總成內部分配之rGO/石墨烯。使用微米過濾器之一個益處為在高度保留rGO/石墨烯之情況下有效地過濾rGO/石墨烯，同時分離及/或移除包含殘餘反應物、反應副產物、雜質及其他非所需化合物之濾液的能力。舉例而言，使用截留rGO/石墨烯之滾筒微米過濾器與用高壓去離子水(或適合於清潔/純化rGO/石墨烯之其他液體)洗滌截留之rGO/石墨烯之噴桿總成的組合使得能夠高效過濾及/或純化用於下游應用(例如用於建構電池或電容器)之rGO/石墨烯。在某些實施例中，滾筒總成具有初始位置(例如如圖 43 之左下圖中所示)。在某些實施例中，滾筒總成在其位於樞轉滾筒托架總成上(例如如圖 43 之中圖中所示)時具有滾動位置。在某些實施例中，滾筒總成在其緊固於旋轉滾筒托架總成上(例如如圖 43 之右圖中所示)時具有卸載位置。在某些實施例中，滾筒總成之此類位置中之一或多者用於自rGO/石墨烯第二反應過濾器之頂部總成卸載rGO/石墨烯之方法中。在某些實施例中，在此類位置中之一或多者處(例如在初始位置處)，滾筒總成係在藉由馬達致動時經由滾筒軸旋轉。在某些實施例中，滾筒總成之轉速為約600 rpm (轉/分鐘)。在某些實施例中，滾筒總成之轉速為約0至約50、約0至約100、約0至約150、約0至約200、約0至約250、約0至約300、約0至約350、約0至約400、約0至約450、約0至約500、約50至約100、約50至約150、約50至約200、約50至約250、約50至約300、約50至約350、約50至約400、約50至約450、約50至約500、約100至約150、約100至約200、約100至約250、約100至約300、約100至約350、約100至約400、約100至約450、約100至約500、約150至約200、約150至約250、約150至約300、約150至約350、約150至約400、約150至約450、約150至約500、約200至約250、約200至約300、約200至約350、約200至約400、約200至約450、約200至約500、約250至約300、約250至約350、約250至約400、約250至約450、約250至約500、約300至約350、約300至約400、約300至約450、約300至約500、約350至約400、約350至約450、約350至約500、約400至約450、約400至約500或約450至約500、約500至約600、約500至約700、約500至約800、約500至約900、約500至約1,000、約600至約700、約600至約800、約600至約900、約600至約1,000、約700至約800、約700至約900、約700至約1,000、約800至約900、約800至約1,000或約900至約1,000 rpm (轉/分鐘)。
在某些實施例中，驅動軸4305及惰輪軸4306 (例如如圖 17 及圖 43A - 43F 中所示)形成用於機械支撐頂部總成之元件及/或子總成的rGO/石墨烯第二反應過濾器之頂部總成之一部分。圖 17 以正視圖(分別為1702 及1701 )及側視圖(分別為1704 及1703 )顯示驅動軸1702 及惰輪軸1701 之實施例。在某些實施例中，驅動軸1702 之長度1706 為約40.69吋。在某些實施例中，惰輪軸1701 之長度1705 為約38.06吋。在某些實施例中，驅動軸係藉由驅動馬達4316 致動。在某些實施例中，驅動馬達4316 與滑輪系統接合。在某些實施例中，滑輪系統包含驅動軸滑輪4320 及4321 。在某些實施例中，驅動軸滑輪4320 及4321 經由驅動皮帶4322 機械連接。在某些實施例中，驅動馬達使得驅動軸滑輪4320 旋轉或轉動驅動皮帶4322 ，其轉而旋轉或轉動驅動軸滑輪4321 。在某些實施例中，驅動軸滑輪4321 與驅動軸4305 接合。在某些實施例中，驅動軸4305 經組態以致動滾筒總成之旋轉。在某些實施例中，驅動軸4305 與一或多個驅動輪4314 接合。在某些實施例中，驅動軸與兩個驅動輪接合。在某些實施例中，兩個驅動輪之中心相隔約31.00吋。在某些實施例中，一或多個驅動輪4314 與滾筒總成接合。在某些實施例中，一或多個驅動輪與滾筒總成之一或多個滾筒框架1601 接合。在某些實施例中，滾筒軸承板2801 附接至滾筒框架1601 。在某些實施例中，驅動輪與滾筒總成之滾筒框架1601 接合。在某些實施例中，驅動輪4314 與滾筒總成之滾筒框架1601 接合以將旋轉自驅動軸4305 傳輸至滾筒總成。在某些實施例中，一或多個驅動輪將驅動軸之旋轉傳輸至滾筒總成(參見圖 43C - 43D )。在某些實施例中，驅動軸4305 及驅動輪4314 與滾筒總成之一側接合。在某些實施例中，惰輪軸4306 及惰輪4315 與滾筒總成之相對側接合。在某些實施例中，惰輪軸4306 不致動滾筒總成。在某些實施例中，惰輪軸4306 在滾筒總成旋轉時向其提供被動支撐。在某些實施例中，惰輪軸4306 亦在滾筒總成於卸載程序期間滾動至支撐托架上時向總成提供支撐(參見例如圖 43E )。在一些實施例中，如圖 43A - 43F 中所示，驅動馬達4316致動驅動軸滑輪4320 ，其耦接至驅動皮帶4322 ，該驅動皮帶將旋轉傳輸至與驅動軸4305 接合之另一驅動軸滑輪4321 。當驅動軸4305 旋轉時，附接至驅動軸4305 之兩個驅動輪4314 亦旋轉。由於驅動輪4314 與滾筒總成之滾筒軸承板2802 接合，驅動輪4314 之旋轉使得滾筒軸承板2802 ，且因此使得滾筒總成圍繞其軸(例如滾筒軸)旋轉或轉動。當滾筒總成旋轉時，附接至在驅動軸4305 之相對側上與滾筒總成接合之惰輪軸4306 之惰輪4315 隨著滾筒總成旋轉以提供支撐。驅動軸及惰輪軸之實例如圖 17 中所示，或在圖 43A - 43F 中顯示為4305 及/或4306 。在某些實施例中，驅動軸及/或惰輪軸包含或由任何適合之材料，例如不鏽鋼製成。在某些實施例中，驅動軸及/或惰輪軸之縱向截面的直徑為約1吋。在某些實施例中，惰輪軸之縱向長度為約38.06吋。在某些實施例中，驅動軸之縱向長度為約40.69吋。在某些實施例中，驅動軸之材料包括例如不鏽鋼。在某些實施例中，驅動軸及/或惰輪軸經鍵控、切割為一定長度及/或具有倒角端。
在某些實施例中，驅動護罩如圖 18 中所示或在圖 43A - 43F 中顯示為4307 。在某些實施例中，驅動護罩包含於rGO/石墨烯第二反應過濾器之頂部總成中以覆蓋包括致動滾筒總成之馬達的元件。圖 18 自兩個角度顯示驅動護罩之實施例的透視圖1801 。在某些實施例中，驅動護罩具有包括以下中之一或多者的維度：約8.75吋之寬度、約9.94吋之寬度、約19.00吋之長度、約21.13吋之長度、約1.13吋之高度及約2.00吋之高度。在某些實施例中，驅動護罩包含或由包括例如不鏽鋼片之材料製成。在某些實施例中，薄片之厚度為約0.063吋。在某些實施例中，驅動護罩具有焊接角接縫且研磨光滑。
滾筒軸支撐件之實施例顯示於圖 19A - 19B 中，或在圖 43D 中顯示為4308 及4309 。在某些實施例中，滾筒軸支撐件包括於rGO/石墨烯第二反應過濾器之頂部總成中。在某些實施例中，滾筒軸支撐件為滾筒總成之一部分且向滾筒總成(例如滾筒)提供支撐。在某些實施例中，滾筒軸支撐件向滾筒軸安裝件(圖 28A 中之2804 )提供支撐。在某些實施例中，滾筒軸不致動在其上旋轉之滾筒或滾筒總成。在某些實施例中，滾筒總成藉由經驅動馬達致動之驅動軸(直接地或間接地)主動旋轉。在某些實施例中，滾筒軸為被動旋轉之滾筒總成提供支撐。在某些實施例中，滾筒軸致動在其上旋轉之滾筒總成。如圖 19A 中所示，在某些實施例中，滾筒軸支撐件具有流體面向側(面朝向排水盤內部及/或滾筒內部)及惰輪面向側(面朝向排水盤外部及/或滾筒外部)。在某些實施例中，滾筒軸支撐件用於支撐滾筒軸。在某些實施例中，滾筒軸支撐件經組態以允許滾筒軸升高脫離滾筒軸支撐件(例如因此滾筒總成可滾動至滾筒托架總成上)。在某些實施例中，驅動護罩包含或由包括高密度聚乙烯之材料製成(例如厚度為約1.75吋)。圖 19B 顯示滾筒軸支撐件之實施例的自上而下視圖1901 、正視圖1902 及截面側視圖1903 。在某些實施例中，滾筒軸支撐件包含一或多個孔1905 。在某些實施例中，一或多個孔1905 包含約1.75吋之直徑。在某些實施例中，滾筒軸支撐件包含開口1904 。在某些實施例中，滾筒軸支撐件具有包括以下中之一或多者之維度：約10.00吋之高度1906 、約6.11吋之寬度1907 及約1.75吋之深度1908 。
在某些實施例中，馬達安裝板如圖 20 中所示或在圖 43A - 43F 中顯示為4310 。在某些實施例中，馬達安裝板包括於rGO/石墨烯第二反應過濾器之頂部總成中以使得能夠安裝致動滾筒總成及/或頂部總成之其他元件的馬達。圖 20 以透視圖2003 顯示馬達安裝板之實施例。在某些實施例中，馬達安裝板具有包括以下中之一或多者之維度：約8.00吋之寬度、約10.00吋之高度及約0.50吋之厚度。在某些實施例中，馬達安裝板包含或由包括不鏽鋼片之材料製成(例如厚度為約0.5吋)。
在某些實施例中，框架焊件1301 如圖 21A - 21C 中所示。在某些實施例中，框架焊件包括不鏽鋼板2110 、2111 及2112 ，以及不鏽鋼管2101 、2102 、2103 、2104 、2105 、2106 、2107 、2108 及2109 。在某些實施例中，不鏽鋼管具有包括以下中之一或多者之維度：約35.00吋、約38.75吋、約39.00吋或約42.75吋之長度，約3.00吋、約2.00吋或約2.38吋之寬度，及約2.00吋或約0.50吋之高度。在某些實施例中，框架焊件具有包括以下中之一或多者之維度：約38.75吋之寬度2113 及約38.38吋之高度2114 。在某些實施例中，使用不同尺寸及/或維度之其他適合之元件及/或材料。
在某些實施例中，蓋焊件1303 如圖 22 中所示。在某些實施例中，蓋焊件包括頂蓋2201 。在某些實施例中，頂蓋包含或由諸如不鏽鋼片之一或多種材料製成。在某些實施例中，蓋焊件包含流體側面板2202 及惰輪側面板2203 。在某些實施例中，流體側面板2202 及惰輪側面板2203 包含或由例如不鏽鋼片製成。在某些實施例中，不鏽鋼片之厚度為約0.125吋。在某些實施例中，蓋包括蓋前側處之窗口2204 及窗口調整襯圈2205 。在某些實施例中，在相同側上，蓋包括把手2206 、平墊圈2207 及內六角螺釘2208 。在某些實施例中，蓋焊件包括用於將蓋定位於打開或閉合位置之蓋止動器2210 。蓋止動器之形狀、尺寸及/或維度之實例顯示於圖24 中。在某些實施例中，蓋止動器包含或由諸如高密度聚乙烯(HDPE)之一或多種材料製成。在某些實施例中，窗口包含或由包括例如樹脂玻璃之材料製成。在某些實施例中，樹脂玻璃之厚度為約3/16吋。在某些實施例中，蓋焊件包括氣彈簧安裝托架2211 、六角螺栓2213 、螺母2214 或具有類似功能之適合元件。在某些實施例中，平墊圈、螺釘、螺栓及螺母包含或由諸如不鏽鋼之一或多種材料製成。在某些實施例中，蓋焊件具有包括以下中之一或多者之維度：約44.4吋之長度、約38.1吋之寬度及約27.5吋之高度。在某些實施例中，流體側面板具有包括以下中之一或多者之維度：約28.5吋之第一寬度、約39.0吋之第二寬度、約20.2吋之高度及約0.125吋之厚度。蓋焊件及其元件之形狀、尺寸及/或維度之實例顯示於圖 22 中。
在某些實施例中，排水盤焊件1302 如圖 23 中所示。在某些實施例中，排水盤焊件包括前面板2303 、後面板2304 、排水板2305 、前面板角板2306 、面向/連接驅動軸之側面板2301 及面向/連接惰輪軸之側面板2302 。在某些實施例中，排水板2305 具有包括以下中之一或多者之維度：約3.63吋之孔隙直徑、約4.56吋之寬度、約5.44吋之長度及約0.125吋之厚度。在某些實施例中，前面板角板2306 具有包括以下中之一或多者之維度：約7.38吋之長度、約1.50吋之寬度及約0.125吋之厚度。在某些實施例中，排水盤焊件之一或多個元件包含或由包括例如不鏽鋼片之材料製成。在某些實施例中，不鏽鋼片之厚度為約0.125吋。在某些實施例中，排水盤焊件在所有接縫處不透水。在某些實施例中，一或多個(例如所有)接頭及/或配合面為接縫焊接的，且研磨光滑。在某些實施例中，排水盤焊件具有包括以下中之一或多者之維度：約38.38吋之寬度2307、約42.1吋之寬度2308 、約39.6吋之長度2309 及約15.3吋之高度2310 。排水盤焊件及其元件之形狀、尺寸及/或維度之實例顯示於圖 23 中。
在某些實施例中，托架樞軸焊件1401 如圖 25A - 25B 中所示。在某些實施例中，托架樞軸焊件包括一或多個管結構2501 及2502 。在一實例中，此類管結構中之一或多者之管尺寸為約2.00吋×4.00吋×0.13吋，或約2.00吋×2.00吋×0.13吋。在某些實施例中，托架樞軸焊件包括樞軸2503 。在某些實施例中，樞軸具有直徑為約1吋之桿形狀。在某些實施例中，托架樞軸焊件包括用於接納鎖銷之樞軸鎖2504 (例如用於將托架樞軸總成鎖定在適當位置以防止旋轉)及樞軸板2505 。在某些實施例中，此類元件中之一或多者包含或由諸如不鏽鋼之一或多種材料製成。在某些實施例中，樞軸板之厚度為約0.25吋。在某些實施例中，樞軸鎖之尺寸為約2.00吋×3.00吋×0.25吋。在某些實施例中，樞軸板包括或由諸如不鏽鋼之材料製成。在某些實施例中，樞軸板及樞軸切割為一定長度且具有倒角端。在某些實施例中，一或多個接頭經焊接且研磨光滑。在某些實施例中，軸使用惰輪軸之滴落材料(例如如圖 17 中所示)。在某些實施例中，托架樞軸焊件具有包括以下中之一或多者之維度：約38.25吋之寬度2506 、約36.63吋之寬度2507 及約5.13吋之深度2508 。在某些實施例中，托架樞軸焊件包含管2501 ，其具有包括以下中之一或多者之維度：約34.50吋之寬度、約2.00吋之深度及約4.00吋之高度。在某些實施例中，管具有包括以下中之一或多者之維度：約4.75吋之長度、約2.00吋之寬度及約2.00吋之高度。在某些實施例中，樞軸2503 具有包括以下中之一或多者之維度：約2.00吋之長度及約1.00吋之直徑。在某些實施例中，樞軸鎖2504 具有包括以下中之一或多者之維度：直徑為約0.656吋、寬度為1.25吋、高度為約2.00吋且深度為約2.25吋之孔。在某些實施例中，樞軸板2505 具有包括以下中之一或多者之維度：直徑為約1.031吋、寬度為約1.81吋、高度為約3.81吋且厚度為約0.25吋之孔。托架樞軸焊件及其元件之形狀、尺寸及/或維度之實例顯示於圖 25B 中。
在某些實施例中，滾筒導輥1403 如圖 26A 中所示。在某些實施例中，滾筒導輥包括於托架樞軸總成中。在某些實施例中，滾筒導輥包含一或多個孔。在某些實施例中，滾筒導輥具有包括以下中之一或多者之維度：約5.00吋之寬度2601 、約4.50吋之高度2602 及約1.00吋之深度2603 。
在某些實施例中，托架樞軸總成包括滾筒撐臂。在某些實施例中，滾筒撐臂如圖 26B 中所示。在某些實施例中，滾筒撐臂包含或由諸如HDPE之一或多種材料製成。在某些實施例中，滾筒撐臂具有包括以下中之一或多者之維度：18.00吋之寬度2607 、約3.00吋之高度2605 、約4.53吋之高度2606 及約1.00吋之厚度2604 。
在某些實施例中，滾筒托架焊件1501 如圖 27 中所示。在某些實施例中，滾筒托架焊件具有包括以下中之一或多者之維度：約33.00吋之寬度、約20.38吋之長度及約2.00吋之厚度。在某些實施例中，滾筒托架焊件包括一或多個管結構2701 、2702 、2703 及2704 。在一實例中，此類管結構中之一或多者之管尺寸為約2.00吋×2.00吋×0.13吋。在某些實施例中，滾筒托架焊件包括軸2705 。在某些實施例中，軸具有直徑為約1吋且長度為約6.5吋之桿形狀。在某些實施例中，滾筒托架焊件包括收集板2706 。在某些實施例中，鎖定彈簧銷(圖 15B 中示出)經過收集板進入滾筒卡扣(圖 14B 中示出)中以將滾筒托架總成保持在適當位置且防止其圍繞托架樞軸樞轉。此保持滾筒托架總成穩定以在卸載期間接納滾筒總成(參見例如圖 43E )。在某些實施例中，一旦滾筒總成(例如滾筒)滾動至滾筒托架總成上，移除滾筒惰輪轂，且滾筒捆綁至托架。隨後，拉動鎖銷以使得滾筒托架總成能夠連同捆綁之滾筒旋轉。旋轉滾筒現處於使過濾之含碳組合物(例如rGO)批料轉移至容器(vessel/container)中之位置。在某些實施例中，滾筒托架焊件之一或多個元件包含或由諸如不鏽鋼之一或多種材料製成。在某些實施例中，樞軸板之尺寸為約1.25吋×3.25吋×0.25吋。在某些實施例中，樞軸鎖之尺寸為約2.00吋×3.00吋×0.25吋。在某些實施例中，軸包括或由諸如不鏽鋼之材料製成。在某些實施例中，樞軸板及樞軸切割為一定長度且具有倒角端。在某些實施例中，一或多個接頭經焊接且研磨光滑。在某些實施例中，軸使用惰輪軸之滴落材料(例如如圖 17 中所示)。排水盤焊件及其元件之形狀、尺寸及/或維度之實例顯示於圖 27 中。
在某些實施例中，滾筒總成(例如圖 16A - 16B 中示出之滾筒總成)包括噴桿總成。在某些實施例中，噴桿總成如圖 28A - 28C 中所示。在某些實施例中，噴桿總成例如用於分配含碳組合物，諸如來自第二反應之反應產物(例如rGO)。在某些實施例中，噴桿總成將含碳組合物分配至滾筒總成之內部空間中。在某些實施例中，噴桿總成在滾筒總成旋轉時將含碳組合物分配至滾筒總成之內部空間中。在某些實施例中，噴桿總成在滾筒總成不旋轉時將含碳組合物分配至滾筒總成之內部空間中。在某些實施例中，噴桿總成在低壓下分配含碳組合物。在某些實施例中，低壓等於或小於約5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、110、120、130、140、150、160、170、180、190或200 PSI。在某些實施例中，低壓等於或大於約5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、110、120、130、140、150、160、170、180、190或200 PSI。在某些實施例中，噴桿總成流體耦接(例如經由管道及滾筒軸安裝件之孔)至第二反應槽或容器。在某些實施例中，噴桿總成流體耦接至容納第二反應產物(例如rGO)之槽或容器。在某些實施例中，噴桿總成將含碳組合物自槽或容器主動泵送至滾筒總成中。在某些實施例中，噴桿總成之操作為自動化或半自動化的。在某些實施例中，噴桿總成包括噴桿2801 (例如如圖 35 中所示)、滾筒軸承板2802 (例如如圖 36A 中所示)、噴桿軸承轂2803 (例如如圖 37 中所示)及滾筒軸安裝件2804 (例如如圖 38 中所示)。在某些實施例中，噴桿總成包括一或多個元件，其選自例如：內六角螺釘2805 、外部卡扣環2806 、內部扣環2807 、螺紋接頭2808 、噴嘴梢2809 、滾珠軸承2810 、孔塞2811 、環氧樹脂2812 (未示出)、平頭螺釘2813 及快卸接頭2814 及2815 。噴桿總成之近視圖2816 亦顯示於圖 28B 中。在某些實施例中，噴桿總成之一或多個元件包含或由諸如不鏽鋼、鍍鎳鋼及/或HDPE之一或多種材料製成。在某些實施例中，螺紋接頭之直徑為1/2吋國家管螺紋錐度(NPT)且長度為約6.0吋。在某些實施例中，噴嘴梢為3/8吋NPT，具有50度風扇。在某些實施例中，噴嘴梢經組態而以至少10、20、30、40、50、60、70、80、90、100、110、120、130、140、150、160或170度之噴射角分配材料(例如洗滌液或含碳組合物)。在某些實施例中，環氧樹脂在安裝(例如內六角螺釘2805 、平頭螺釘2813 及/或任何其他元件)之前塗覆至螺紋。在某些實施例中，噴桿總成例如用於將液體(例如水、液體溶液、清潔溶液、漂洗溶液等)噴射至滾筒總成內部。在某些實施例中，噴桿總成用於洗滌或沖洗容納於滾筒總成中之含碳組合物。在某些實施例中，噴桿總成在高壓下噴射液體。在某些實施例中，高壓等於或小於約10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、110、120、130、140、150、160、170、180、190、200、250、300、350、400、450或500 PSI。在某些實施例中，高壓等於或大於約10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、110、120、130、140、150、160、170、180、190、200、250、300、350、400、450或500 PSI。在一些實施例中，噴桿總成經組態為如圖 28C 中所示。在一些實施例中，滾筒總成噴桿總成及以下各者中之一或多者：滾筒帽、填密螺母、填充密封件、密封轂、扣環、軸承、軸或安裝件(參見圖 28C )。
在某些實施例中，滾筒總成包含滾筒網格及/或微米過濾器，其孔徑足夠小以防止含碳組合物(例如rGO)通過，進而在含碳組合物藉由噴桿分配之後將其保留在滾筒總成內部，同時允許包含廢棄產物、未反應之反應組分、雜質及其他非所需化合物經由滾筒總成排出(例如排出至安置於滾筒總成下方之排水盤中)。在某些實施例中，保留於滾筒總成內之含碳組合物藉由自噴桿總成噴射之液體在高壓下洗滌。在某些實施例中，噴桿總成可自用於卸載之滾筒總成拆卸。可拆卸噴桿總成之優點包括例如易於清潔、清除堵塞或更換。另一優點為經設計以使純化產物(例如具有用於電池及/或電容器之足夠純度及特性之GO或rGO)之產量最大化的高通量製程係藉由使用可拆卸噴桿總成增強，該可拆卸噴桿總成使得能夠移除、維修及/或更換噴桿以使噴桿總成發生故障之情況下的停機時間最小化。在某些實施例中，純化產物在乾燥之後的純度(w/w)為至少50%、60%、70%、80%、90%、95%、96%、97%、98%、99%或99.9%。
在某些實施例中，滾筒總成(例如圖 16A - 16B 中示出之滾筒總成)包括滾筒端帽總成。在某些實施例中，滾筒端帽總成如圖 29A - 28B 中所示。在某些實施例中，滾筒端帽總成包括滾筒軸承板2901 (例如如圖 36 中所示)、噴桿軸承轂2902 (例如如圖 39 中所示)及/或滾筒軸安裝件2903 (例如如圖 40 中所示)。在某些實施例中，滾筒軸承板、噴桿軸承轂、滾筒軸安裝件包含或由諸如HDPE之一或多種材料製成。在某些實施例中，滾筒端帽總成包括一或多個元件，其選自例如：外部卡扣環2904 、內部扣環2905 、螺紋接頭2808 、孔塞2907 、環氧樹脂2909 、平頭螺釘2906 及深槽滾珠軸承2908 。在某些實施例中，滾筒端帽總成之一或多個元件包含或由諸如不鏽鋼及/或鍍鎳鋼之一或多種材料製成。在某些實施例中，滾珠軸承經密封。在某些實施例中，環氧樹脂在安裝平頭螺釘2906 及/或任何其他元件之前塗覆至螺紋。
滾筒框架1601之形狀、尺寸及/或維度之實例顯示於圖 30A - 30D 中。在某些實施例中，滾筒框架為滾筒總成提供結構支撐。在某些實施例中，滾筒框架經組態以與一或多個驅動輪接合。在某些實施例中，滾筒框架接收來自一或多個驅動輪(例如源自經由驅動馬達旋轉之驅動軸)之旋轉力，使得滾筒框架圍繞其軸旋轉。在某些實施例中，滾筒框架經組態以與一或多個惰輪接合。在某些實施例中，滾筒框架在其外部表面上包含用於接納一或多個驅動輪之凹槽。凹槽提供保持滾筒框架與一或多個驅動輪對準之益處。在某些實施例中，驅動輪經組態以使摩擦最大化。在某些實施例中，驅動輪經組態以與滾筒框架產生足夠摩擦以高效轉移旋轉能(例如使驅動輪轉動時之滑動最小化)。在某些實施例中，惰輪經組態以使與滾筒框架之摩擦最小化。在某些實施例中，滾筒框架包含或由諸如HDPE之一或多種材料製成。在某些實施例中，滾筒框架之厚度為約2.50吋。
滾筒加強件1602 之形狀、尺寸及/或維度之實例顯示於圖31 中。在某些實施例中，滾筒加強件包含或由諸如HDPE之一或多種材料製成。在某些實施例中，滾筒加強件具有基本上桿狀形狀(例如具有桿形狀)，直徑為約1吋。在某些實施例中，滾筒加強件之厚度為約0.75吋。在某些實施例中，滾筒加強件之長度3101 為約30.50吋。在某些實施例中，滾筒加強件為滾筒總成提供結構支撐。在某些實施例中，滾筒加強件為滾筒網格及/或滾筒微米過濾器提供結構支持。在某些實施例中，滾筒加強件為滾筒網格及/或滾筒微米過濾器提供結構支撐以防止由滾筒總成內部分配之高速度及/或高壓材料(例如自噴桿噴射以洗滌滾筒總成內部之含碳組合物的高壓去離子水)所致之翹曲、撕扯或其他形式之變形。在某些實施例中，一或多個滾筒加強件經組態以與一或多個滾筒加強環組合來提供結構支撐。
滾筒加強環1603 之形狀、尺寸及/或維度之實例顯示於圖 32 中。在某些實施例中，滾筒加強環之直徑為約22.75吋且厚度為約0.75吋。在某些實施例中，滾筒加強環包含或由諸如HDPE之一或多種材料製成。在某些實施例中，滾筒加強環為滾筒總成提供結構支撐。在某些實施例中，滾筒加強環為滾筒網格及/或滾筒微米過濾器提供結構支持。在某些實施例中，滾筒加強環為滾筒網格及/或滾筒微米過濾器提供結構支撐以防止由滾筒總成內部分配之高速度及/或高壓材料(例如自噴桿噴射以洗滌滾筒總成內部之含碳組合物的高壓去離子水)所致之翹曲、撕扯或其他形式之變形。在某些實施例中，一或多個滾筒加強環經組態以與一或多個滾筒加強件組合來提供結構支撐。
滾筒網格1604 之實例顯示於圖 33 中。在某些實施例中，滾筒網格包含或由例如焊接不鏽鋼網格製成。在某些實施例中，網格在滾軋之前(例如在滾軋為圓柱形之前)切割為給定尺寸。在某些實施例中，網格為例如½吋網格T316，藉由4.0吋寬輥焊接之0.063吋金屬線(例如獲自TWP INC.之零件編號002X002WT0630W48T)。在某些實施例中，網格在滾軋之前的尺寸為例如約30.50吋之寬度3301 ×約65.00吋之長度。在某些實施例中，滾軋網格之直徑為約19.88吋且長度為約30.50吋。在某些實施例中，網格具有經包裹及捲曲之末端(例如參見圖 33 ，右下方)。在某些實施例中，網格具有經包裹及捲曲之末端以固定滾軋形狀及將平網格之末端連接為圓柱形。在某些實施例中，末端沿滾軋網格之長度(與圓形截面正交)包裹及捲曲。在某些實施例中，滾筒網格包含一或多個孔隙形狀及/或尺寸。在某些實施例中，滾筒網格具有任何適合之孔隙形狀及/或孔徑。在某些實施例中，孔徑在整個網格中可變或一致。在某些實施例中，孔隙形狀具有幾何形狀。在某些實施例中，孔隙形狀在整個網格中可變或一致。在某些實施例中，孔隙形狀包括正方形、圓形、矩形、菱形或其他幾何形狀(例如當網格平坦且未輥壓時)。
在某些實施例中，滾筒微米過濾器(例如如圖 34 中所示)包含或由例如不鏽鋼織物製成。在某些實施例中，鋼織物在滾軋為圓柱形之前的切割尺寸為約30.50吋至約65.00吋之長度。在某些實施例中，過濾器在沿滾軋網格之長度(與圓形截面正交)的接縫處具有約2.0吋重疊。在某些實施例中，滾軋過濾器之直徑為約19.81吋且長度為約30.50吋。在某些實施例中，微米過濾器之厚度為例如約0.30吋。在某些實施例中，微米過濾器包含一或多個孔隙形狀及/或尺寸。在某些實施例中，微米過濾器之孔隙形狀及/或尺寸為任何適合之形狀及/或尺寸。在某些實施例中，孔徑在整個網格中可變或一致。在某些實施例中，孔徑包括約1微米至約3微米之寬度、長度、直徑及/或對角線。在某些實施例中，孔隙形狀為任何幾何形狀。在某些實施例中，孔隙形狀在整個網格中可變或一致。在某些實施例中，孔隙形狀包括例如正方形、圓形、橢圓形、矩形、菱形或其他幾何形狀(例如當網格平坦且未輥壓時)。
噴桿2801 之形狀、尺寸及/或維度之實例顯示於圖 35 中。在某些實施例中，噴桿包含或由包括例如HDPE之一或多種材料製成。在某些實施例中，噴桿包含一或多個用於分配材料(例如液體、洗滌液、含碳組合物)之開口2809 (例如噴嘴梢)。在某些實施例中，噴桿包含至少1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20個用於分配材料之開口。在某些實施例中，噴桿包含一或多個用於輸送液體及/或含碳組合物之內部通道3503 。在某些實施例中，噴桿具有包括以下中之一或多者之維度：約32.38吋之長度3501 及約3.12吋之高度3502 。
滾筒軸承板2802 之形狀、尺寸及/或維度之實例顯示於圖 36A 中。在某些實施例中，滾筒軸承板包含或由包括例如HDPE之一或多種材料製成。在某些實施例中，滾筒軸承板具有包括以下中之一或多者之維度：約19.00吋之直徑、約1吋之厚度3602及約4.319吋之內徑3601。
噴桿軸承轂2803 之形狀、尺寸及/或維度之實例顯示於圖 37 中。在某些實施例中，噴桿軸承轂包含或由包括例如HDPE之一或多種材料製成。在某些實施例中，噴桿軸承轂具有包括以下中之一或多者之維度：約3.86吋之直徑3701 、約3.543吋之直徑3702 、約3.316吋之直徑3704 、約1.563吋之寬度3705 及約1.00吋之厚度3703 。在某些實施例中，噴桿軸承轂具有一或多個開口3706 。
滾筒軸安裝件2804 之形狀、尺寸及/或維度之實例顯示於圖 38 中。在某些實施例中，滾筒軸安裝件擱置於滾筒軸支撐件上。在某些實施例中，滾筒軸安裝件包含用於在滾筒軸安裝件之惰輪側(背對排水盤及/或滾筒內部)接納管道、管或輸入端(圖 28A 中之2808 )之孔3801 。在某些實施例中，管道、管或輸入端為螺紋接頭。在某些實施例中，管道經組態以接收行進穿過滾筒軸安裝件之孔到達噴桿總成(例如進入噴桿總成之噴桿2801 )之材料流(例如液體)。在某些實施例中，管道將低壓流(例如含碳組合物，諸如rGO)接收至滾筒總成中。在某些實施例中，管道將高壓流(例如去離子水或某一其他洗滌液)接收至滾筒總成中。在一些實施例中，滾筒軸安裝件包含兩個孔，各孔接納一管道，該管道接收材料流。在某些實施例中，兩個孔接納高壓管道及低壓管道。在某些實施例中，管道經組態以與材料源(例如容納洗滌液之槽或容納含碳組合物之槽)耦接。在某些實施例中，材料使用泵、藉由重力或任何其他方法自源轉移至噴桿總成或噴桿。在某些實施例中，滾筒軸安裝件與一或多個噴桿2801 接合。在某些實施例中，管道2808 經組態以與快卸接頭2814 耦接。經組態以與快卸接頭耦接之管道之優勢為其允許管道在無材料源耦接至管道時密封。舉例而言，不在操作中之反應過濾器不需要耦接至材料源。作為另一實例，在某些實施例中，當一批含碳組合物已引入至滾筒總成中且經歷洗滌循環時，經組態以接收含碳組合物之管道不需要耦接至含碳組合物之源。在某些實施例中，單一管道經組態以接收含碳組合物及洗滌液(例如去離子水)。舉例而言，在一個實施例中，單一管道接收來自含碳組合物之源之材料，其經由噴桿總成之噴桿在滾筒總成內部分配，且接著管道耦接至去離子水源，其在後續清潔循環期間在滾筒內部分配。在某些實施例中，滾筒軸安裝件經由外部卡扣環2806 、噴桿軸承轂2803 、滾珠軸承2810 (例如深槽滾珠軸承)及內部扣環2807 與噴桿2801 接合(例如如圖 28A 及28C 中所示)。在某些實施例中，滾筒軸安裝件包含或由包括例如HDPE之一或多種材料製成。在某些實施例中，滾筒軸安裝件之厚度為約2吋。
噴桿軸承轂2902 之形狀、尺寸及/或維度之實例顯示於圖 39 中。在某些實施例中，噴桿軸承轂包含或由包括例如HDPE之一或多種材料製成。在某些實施例中，噴桿軸承轂之厚度為約1吋。圖 39 顯示轂之惰輪側。在某些實施例中，轂之流體側為惰輪側之鏡像形狀及/或尺寸。
滾筒軸安裝件2903 之形狀、尺寸及/或維度之實例顯示於圖 40 中。在某些實施例中，滾筒軸安裝件2903 不包含一或多個用於接納管道及/或材料源(例如洗滌液及/或含碳組合物)之孔。在某些實施例中，滾筒軸安裝件2903 位於作為另一滾筒軸安裝件2804 (其包含一或多個孔)之滾筒總成的相對側上。在某些實施例中，滾筒軸安裝件包含或由包括例如HDPE之一或多種材料製成。在某些實施例中，滾筒軸安裝件之厚度為約2吋。圖 39 顯示安裝件之惰輪側。在某些實施例中，安裝件之流體側為惰輪側之鏡像形狀及/或尺寸。在一些情況下rGO/石墨烯第二反應過濾器中之結構元件及其相互關係之細節描述於圖 43A - 43F 及/或表3中。在一些情況下，操作rGO/石墨烯第二反應過濾器(圖 43A -43F 中示出)之例示性程序顯示於圖 42 中。如圖 42 中所示，卸載程序可包括以下步驟中之任一者：快速斷開流體管線、打開蓋、升高及鎖定滾筒支撐件、將滾筒滾動至支撐托架上、移除滾筒惰輪轂、將滾筒捆綁至托架、拉動鎖銷及旋轉托架、將鎖銷接合於旋轉位置、移除噴桿總成及移除石墨烯。在某些實施例中，第二反應過濾器之操作及卸載為自動化或半自動化的。
在一些實施例中，rGO/石墨烯第二反應過濾器(或者在本文中作為頂部總成)(例如如圖 43A - 43F 中所示)包括殼體4318 及/或控制殼體4319 。在某些實施例中，殼體4318 及/或控制殼體4319 容納或圍封其中之控制單元。在某些實施例中，控制單元及/或其殼體物理附接至頂部總成之一或多個元件。或者，在其他實施例中，控制單元及/或其殼體位於距頂部總成遠距離。在某些實施例中，控制單元電力或電子連接至頂部總成之一或多個元件以控制操作(例如機械操作)。在某些實施例中，控制單元控制例如頂部總成之過濾步驟及/或反應，及/或卸載。在某些實施例中，頂部總成之卸載為自動化的。在某些實施例中，控制單元及頂部總成經由有線或無線連接來連通及/或連接。在某些實施例中，控制單元包括允許使用者在介面處鍵入輸入之使用者介面。在某些實施例中，控制單元包括數位處理裝置，其包含處理器以控制頂部總成。在某些實施例中，控制單元包括一或多個嵌入且可藉由數位處理裝置執行之軟體模組(例如用於控制頂部總成之一或多個元件)。在某些實施例中，控制單元包括自非暫時性電腦可讀媒體、網際網路、雲端、行動應用程式及其類似物接收資料之電子介面。在某些實施例中，控制單元包括數位顯示器。在某些實施例中，數位顯示器顯示與第二反應過濾器之運行及/或第二反應過濾器之控制相關的資訊。在某些實施例中，控制單元包括用於接通及/或斷開第二反應過濾器之通斷開關。在某些實施例中，控制單元包括用於控制第二反應過濾器之一或多個元件的預程式化協定。在某些實施例中，控制單元操作第二反應過濾器以執行清潔協定(例如使用者定義協定或預定協定)。在某些實施例中，清潔協定包含多個洗滌循環。在某些實施例中，清潔協定包含至少1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20個洗滌循環。在某些實施例中，洗滌循環開始於將洗滌液分配至滾筒總成中且在至少10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%或99%之洗滌液已自滾筒總成內部排出時結束。在某些實施例中，洗滌循環包含旋轉循環(例如旋轉乾燥循環)，其中滾筒總成在不分配洗滌液的情況下旋轉以使用離心力自滾筒總成內部排出洗滌液。在某些實施例中，各洗滌循環根據某些特性組態，諸如所用洗滌液(例如去離子水)之量、各洗滌循環之長度、洗滌循環數目、滾筒之旋轉速度、分配洗滌液之壓力及噴桿總成分配洗滌液之方向(例如12點鐘、3點鐘、6點鐘、9點鐘等)。在某些實施例中，此類元件包括(但不限於)馬達、驅動器、滾筒軸、惰輪軸、驅動軸、惰輪、驅動輪、噴桿總成、托架樞軸總成、滾筒托架總成、蓋、框架總成、驅動皮帶或其任何組合。
在一些實施例中，rGO/石墨烯第二反應過濾器(例如如圖 43A - 43F 中所示)包括如圖 45 中所示之蓋子總成。在某些實施例中，蓋子總成包括表3中所列之一或多個結構元件，諸如把手4505 、2螺栓凸緣軸承4506 、螺帽(4507 、4510 )、平墊圈(4508 、4509 )及平頭螺釘4511 。在某些實施例中，蓋子總成包含前蓋焊件4502 及背蓋焊件4501 (例如如圖 45 中所示)。在某些實施例中，蓋子總成包含機罩樞軸4504 及樞軸板4503 ，其幫助使得前蓋焊件能夠圍繞後蓋焊件旋轉。在某些實施例中，機罩樞軸4504 之長度為約1.75吋。在某些實施例中，機罩樞軸板4503 之直徑為約2.75吋且厚度為約0.125吋。
在一些實施例中，rGO/石墨烯第二反應過濾器包含防濺罩。在某些實施例中，防濺罩具有包括以下中之一或多者之維度：約37.75吋之寬度及約7.30吋之高度。
在一些實施例中，可伸縮反應器4400 用於製造GO及/或rGO，如圖 44 中所示。在某些實施例中，反應器為第一反應反應器(例如用於實施第一反應)。在某些實施例中，反應器為自動化或半自動化的(例如用於製造GO及/或rGO)。在某些實施例中，反應器及其組件自微尺度尺寸至大尺度尺寸按比例縮放以製造GO及/或rGO (例如如本文中其他地方所描述)。在某些實施例中，可伸縮反應器包括兩個或多於兩個(例如複數個)單元(例如包含反應反應鍋或反應容器)4401 。在某些實施例中，反應器包括1至18個容器。在某些實施例中，反應器包含1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29或30個單元。在某些實施例中，反應器包含至少1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29或30個單元。在某些實施例中，反應器經組態以在例如大於習知反應器至少約16倍之容量、速度或通過量下產生GO及/或rGO。在某些實施例中，各單元4401 包含混合器4403 ，其包含攪拌器及混合碗(例如尺寸/容積為約20夸脫至約320夸脫)。在某些實施例中，反應器包括槽4402 (例如尺寸/容積為約100加侖至約3000加侖)，其連接(例如耦接及/或成流體連通)單元4401 中之每一者。在某些實施例中，反應器包含一或多個通風端口(例如通風入口及通風出口)。在某些實施例中，反應器包含混合器或混合器系統，其中混合器系統包含馬達及攪拌器。在某些實施例中，攪拌器及/或混合器經組態以自反應器升高及/或降低。在某些實施例中，反應器包含與槽4402 流體連通之反應器底端處之端口。在某些實施例中，端口直接注入槽中。在某些實施例中，端口耦接至將反應器之內容物輸送至槽中之管道。在某些實施例中，管道包含或由不鏽鋼製成。在某些實施例中，反應器及/或其組件為自清潔的(例如使得清潔在極小手動干預及/或不需要手動干預之情況下自動進行)。
在一些實施例中，系統用於處理含碳組合物，如圖 47 中所示。在某些實施例中，系統包含用於進行第一反應以製造含碳組合物之氧化形式之第一反應系統或設備、用於過濾含碳組合物之氧化形式之第一反應過濾器、用於進行第二反應以製造含碳組合物之還原形式之第二反應系統或設備、用於過濾含碳組合物之還原形式之第二反應過濾器，或其任何組合。在某些實施例中，系統包含第一反應系統或設備。在某些實施例中，第一反應系統或設備包含用於容納含碳組合物之反應容器。在某些實施例中，反應容器包含一或多個用於量測槽內部之條件的感測器。在某些實施例中，反應容器包含溫度計或溫度感測器。在某些實施例中，溫度計或溫度感測器允許測定反應容器內部之反應溫度及/或溫度變化率。作為另一實例，在某些實施例中，反應容器包含pH感測器。作為另一實例，在某些實施例中，反應容器包含鹽濃度感測器。在某些實施例中，第一反應系統或設備包含第一反應混合器總成4702 。在某些實施例中，第一反應混合器總成4702 在第一反應之前、期間及/或之後攪拌或混合含碳組合物。在某些實施例中，第一反應系統或設備包含槽4701 。在某些實施例中，第一反應容器內部之含碳組合物係轉移至槽4701 。
在某些實施例中，螺鑽進料端(或饋入反應容器及/或槽中之材料的任何其他來源)將材料分配至反應容器及/或槽之入口中。在其他實施例中，入口接收材料，其接著分配至反應容器及/或槽內部。在一些實施例中，反應系統包含一或多個反應容器及/或槽，其包含一或多個用於接收材料(例如反應物、成分、淬滅試劑等)之入口。在某些實施例中，第一反應容器與槽4701 流體連通。在某些實施例中，第一反應系統或設備包含冰螺鑽進料端4703 。在某些實施例中，冰螺鑽進料端4703 在第一反應之前、期間及/或之後將冰分配(例如經由入口)至槽4701 中。在某些實施例中，冰螺鑽進料端4703 將冰分配至槽中以淬滅第一反應。在某些實施例中，冰螺鑽進料端4703 將冰分配至槽中以將反應溫度冷卻至某一溫度或溫度範圍。在某些實施例中，冰螺鑽進料端4703 將冰分配至槽中以將反應溫度冷卻至小於或等於約0℃、1℃、2℃、3℃、4℃、6℃、8℃、10℃、15℃、20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、95℃或100℃之溫度。在某些實施例中，冰螺鑽進料端4703 將冰饋入槽中以將反應溫度冷卻至約0℃、1℃、2℃、3℃、4℃、6℃、8℃、10℃、15℃、20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、95℃或100℃。在某些實施例中，冰螺鑽進料端4703 將冰分配至槽中以將反應溫度維持於某一溫度或溫度範圍。在某些實施例中，冰螺鑽進料端4703 將冰分配至槽中以將反應溫度維持於約0℃、1℃、2℃、3℃、4℃、6℃、8℃、10℃、15℃、20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、95℃或100℃。在某些實施例中，冰螺鑽進料端4703 將冰分配至槽中以防止、減輕或抵消由槽內發生之放熱反應引起之溫度升高。在某些實施例中，冰螺鑽進料端4703 為自動化或半自動化的。在一些實施例中，材料(例如冰、高錳酸鉀、抗壞血酸鈉、過氧化氫或其他反應物或材料)係使用除螺鑽進料端以外的進料端分配。舉例而言，替代螺鑽進料端使用管鏈輸送機。
在一些實施例中，提供水冷卻單元(亦稱為水分配單元)以控制或調節儲存於單元中之液體(諸如水)的溫度。在一些實施例中，單元經組態以冷卻或降低液體之溫度。在一些實施例中，單元經組態以將液體之溫度維持於或低於目標臨限值，諸如0℃、1℃、2℃、3℃、4℃、6℃、8℃、10℃、15℃、20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、95℃或100℃。在一些實施例中，臨限值為約0℃、1℃、2℃、3℃、4℃、6℃、8℃、10℃、15℃、20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃。在一些實施例中，水冷卻單元包含用於儲存液體，例如水之內部空間。在一些實施例中，水冷卻單元流體耦接至反應容器及/或槽。在一些實施例中，水冷卻單元經絕熱以減少自水冷卻單元內部之熱增量及/或熱損失。在一些實施例中，水冷卻單元經組態以接收冰(固體冰，諸如冰塊及/或刨冰或片冰)。在一些實施例中，水冷卻單元包含一或多個開口及/或入口(其可經密閉及/或覆蓋)，其允許將冰分配至單元內部。在一些實施例中，水冷卻單元包含冷凍水、冰及/或冰水。在一些實施例中，水冷卻單元經組態以儲存水且將水維持於或低於目標溫度。在一些實施例中，水冷卻單元經冷凍或耦接至製冷單元。在一些實施例中，水冷卻單元包含用於冷卻單元及/或單元內部之冷卻旋管。在一些實施例中，水冷卻單元包含至少一個感測器，諸如溫度感測器。在一些實施例中，水冷卻單元經組態以將水分配至槽中，例如以幫助淬滅反應。在一些實施例中，水冷卻單元耦接至控制單元，其整合來自反應系統之感測器信號(例如來自槽及水冷卻單元中之感測器的溫度讀數)以控制水自水冷卻單元添加至槽中之速率。在一些實施例中，控制單元經組態以指示水冷卻單元在目標添加速率下將水分配至槽中以維持槽及/或槽中之反應混合物/含碳組合物之目標溫度(或將溫度保持於或低於目標溫度)。在一些實施例中，控制單元經組態以同時指示水冷卻單元將水添加至槽中及指示反應容器將反應組分/產物(例如包含氧化石墨烯之含碳組合物)添加至槽中。在一些實施例中，控制單元控制水及反應組分/產物添加至槽中之速率以獲得處於或低於目標溫度臨限值之溫度。在一些實施例中，水冷卻單元經組態以將水分配至反應混合器中。
在某些實施例中，使用一或多個用於將材料移動及/或分配至槽、反應器、容器或單元中之設備或系統，諸如輸送機(例如撓性螺旋輸送機、實芯螺旋輸送機、螺鑽輸送機、帶式輸送機等)。在一些實施例中，用於將材料移動及/或分配至槽中之設備或系統包含輸送機，其用於將材料自儲存單元(例如去離子水儲料槽4706 、酸儲料槽4707 、冰儲存單元、高錳酸鉀儲存單元等)輸送至第一反應容器、第一反應槽(例如用於淬滅第一反應)、第一反應過濾器、第二反應系統或第二反應過濾器。在一個實例中，冰自儲存單元輸送至第一反應系統或設備之槽的冰進料端(例如冰螺鑽進料端4703 )。在一些實施例中，容器包含含碳組合物4704 。在某些實施例中，反應容器包含用於接收高錳酸鉀之入口。在某些實施例中，反應容器包含用於接收硫酸之入口。在某些實施例中，反應容器包含用於接收含碳組合物(例如石墨原料)之入口。在某些實施例中，容器包含含碳組合物4704 ，其包含預混石墨及硫酸。在某些實施例中，石墨及硫酸在引入至槽4701 中之前預混。預混含碳組合物(例如石墨及硫酸)之一個優勢為減小反應溫度及/或反應速率之變化。未混合或不均勻混合之組分可在引發反應時在整個組合物中導致反應溫度及/或反應速率之變化。舉例而言，在某些實施例中，將催化劑高錳酸鉀添加至包含未混合石墨及硫酸之第一反應容器導致在一些位置之高反應溫度及/或反應速率以及在其他位置之較低反應活性。在某些實施例中，包含石墨及硫酸之含碳組合物在反應容器內，或者在另一容器4704 中預混。在某些實施例中，諸如高錳酸鉀之催化劑添加至預混石墨及硫酸以催化反應容器內部之反應。在某些實施例中，預混減小給定批料在反應(例如第一反應)期間之反應溫度及/或反應速度變化。在某些實施例中，預混減小在獨立批料之間的反應溫度及/或反應速率變化。在一些實施例中，另一催化劑取代高錳酸鉀(例如鐵酸鉀K2 FeO4 )。在某些實施例中，另一催化劑取代本文所述之任何系統、設備及方法中之高錳酸鉀。在某些實施例中，設備包含催化劑螺鑽進料端(例如高錳酸鉀螺鑽進料端4705 )。在某些實施例中，高錳酸鉀螺鑽進料端4705 在第一反應之前、期間及/或之後將高錳酸鉀饋送或分配至反應容器中(例如若第一反應發生於反應容器中且於槽中淬滅)或槽4701 中(例如若第一反應及淬滅均在槽中發生)。在某些實施例中，高錳酸鉀螺鑽進料端4705 允許分配之高錳酸鉀的量變化。在某些實施例中，高錳酸鉀螺鑽進料端4705 為自動化或半自動化的。在某些實施例中，高錳酸鉀螺鑽進料端4705 係藉由中央控制單元手動及/或自動控制。在某些實施例中，高錳酸鉀螺鑽進料端4705 經組態(例如手動或自動)以在適合於維持某一反應溫度(例如用於第一反應之反應容器內部之溫度)或反應速率之速率下將高錳酸鉀饋入反應容器或槽4701 中。在某些實施例中，高錳酸鉀螺鑽進料端4705 經組態以在適合於將反應溫度保持低於某一溫度之速率下饋入高錳酸鉀。在某些實施例中，高錳酸鉀螺鑽進料端4705 經組態以在反應溫度低於溫度臨限值時增加分配高錳酸鉀之速率。在某些實施例中，高錳酸鉀螺鑽進料端4705 經組態以在反應溫度高於溫度臨限值時減小分配高錳酸鉀之速率。在某些實施例中，溫度臨限值為約0℃、1℃、2℃、3℃、4℃、6℃、8℃、10℃、15℃、20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、95℃或100℃。在某些實施例中，高錳酸鉀螺鑽進料端4705 經組態以在反應溫度以低於臨限值變化率增加時增加將高錳酸鉀分配至槽4701 中之速率。在某些實施例中，高錳酸鉀螺鑽進料端4705 經組態以在反應溫度以高於臨限值變化率增加時減小將高錳酸鉀分配至槽4701 中之速率。在某些實施例中，臨限值溫度變化率為約0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2.0、2.1、2.2、2.3、2.4、2.5、2.6、2.7、2.8、2.9、3.0、3.1、3.2、3.3、3.4、3.5、3.6、3.7、3.8、3.9、4.0、4.1、4.2、4.3、4.4、4.5、4.6、4.7、4.8、4.9、5.0、6.5、7.0、7.5、8.0、8.5、9.0、9.5、10.0、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20℃/分鐘(℃/min)。
在一些實施例中，如圖 47 中所示之系統包含第一反應過濾器(例如第一反應過濾器系統或第一反應過濾系統或設備)，其用於過濾含碳組合物之氧化形式(例如氧化石墨烯)。在某些實施例中，第一反應過濾器過濾第一反應(例如產生GO之氧化反應)之產物。在某些實施例中，第一反應過濾器包含過濾膜。
在一些實施例中，如圖 47 中所示之系統包含第二反應系統或設備，其用於進行第二反應以產生含碳組合物之還原形式(例如rGO)。在某些實施例中，第二反應系統或設備包含第二反應槽、混合器或混合器系統、加熱組件、過氧化氫進料端、抗壞血酸鈉進料端或其任何組合。在某些實施例中，第二反應槽包含含碳組合物。在某些實施例中，第二反應系統或設備包含加熱槽4709 (例如熱量係藉由加熱組件提供)。在某些實施例中，混合器或混合器系統以與本說明書中在本文中之其他地方描述之任何其他混合器或混合器系統相同之方式攪拌及/或混合槽之內容物(例如含碳組合物及任何其他反應物或反應組分)。在某些實施例中，加熱組件加熱槽以提高第二反應溫度。在某些實施例中，加熱組件經組態以將槽加熱至至少約30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、95℃或100℃。在某些實施例中，加熱組件經組態以加熱槽以維持約30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、95℃或100℃之溫度。在某些實施例中，過氧化氫進料端經組態以在某一速率或量下分配過氧化氫。在某些實施例中，抗壞血酸鈉進料端經組態以在某一速率或量下分配過氧化氫。在某些實施例中，過氧化氫進料端及抗壞血酸鈉進料端經組態以分配約20 L之30%過氧化氫/kg GO (在100公升溶液中)及約4.95 kg抗壞血酸鈉(抗壞血酸之鈉鹽)/kg GO (在100公升溶液中)。
在一些實施例中，如圖 47 中所示之系統包含第二反應過濾器4708 (例如第二反應過濾器系統或第二反應過濾系統)，其用於進行含碳組合物之還原形式(例如rGO)的過濾。在某些實施例中，第二反應過濾器4708 包含如本文中其他地方所描述之多種組件。在一些實施例中，第二反應過濾器4708 包含滾筒總成及噴桿總成中之一或多者。在某些實施例中，噴桿總成包含噴桿，其包含用於分配滾筒總成內之一或多種材料(例如液體、固體、懸浮液、混合物等)的一或多個開口(例如噴嘴或噴嘴梢)。在某些實施例中，噴桿基本上安置於滾筒總成內部。在某些實施例中，噴桿經安置以分配滾筒總成內部之材料。在某些實施例中，噴桿總成經組態以分配滾筒總成內之含碳組合物(例如rGO)。在某些實施例中，噴桿總成經組態以在低壓下分配含碳組合物。在某些實施例中，噴桿總成經組態以分配滾筒總成內之液體(例如來自去離子水儲料槽4706 之去離子水)，以洗滌及/或純化含碳組合物。在某些實施例中，噴桿總成經組態以藉由在高壓下噴射液體而分配液體(例如以沖洗含碳組合物)。在某些實施例中，高壓為高於低壓之壓力，其中相比於在較高壓力下分配之液體，含碳組合物在較低壓力下分配。在某些實施例中，噴桿總成包含一或多個噴桿(例如圖 28A 噴桿2801 )。在某些實施例中，噴桿總成包含至少2、3、4、5、6、7、8、9或10個噴桿。在某些實施例中，噴桿包含一或多個用於分配一或多種材料之開口(例如噴嘴、噴嘴梢2809 等)。在某些實施例中，噴桿包含一組用於分配含碳組合物之開口。在某些實施例中，噴桿包含一組用於分配液體之開口。在某些實施例中，噴桿包含用於分配含碳組合物(例如在低壓下)之第一組開口及用於分配液體(例如在高壓下)之第二組開口。在某些實施例中，滾筒總成內部基本上封閉以防止固體及/或液體粒子離開滾筒總成內部。舉例而言，在某些實施例中，滾筒總成內部基本上封閉，其中總成包含滾筒網格及/或滾筒微米過濾器，其包含適合於將含碳組合物之還原形式保留於滾筒總成內，同時允許雜質、反應副產物及/或廢物穿過之孔徑。在一些實施例中，第二反應過濾器包含經組態以分配來自滾筒總成外部之液體的噴桿總成。在一些實施例中，第二反應過濾器4708 包含部分或完全浸沒於排水盤之液體(例如去離子水)中之滾筒總成(圖 23 )。在某些實施例中，滾筒總成經旋轉以增強滾筒總成內部之含碳組合物的沖洗。在某些實施例中，排水盤包含排放口。在某些實施例中，排放口經組態以打開或閉合。在某些實施例中，第二反應過濾器包含一或多個感測器(例如溫度、pH及/或鹽濃度感測器)。在某些實施例中，一或多個感測器安置於排水盤內。在某些實施例中，一或多個感測器安置於排放口內。在某些實施例中，第二反應過濾器經歷多個用於含碳組合物(例如一批rGO)之洗滌或洗滌循環。在某些實施例中，各洗滌使用一定體積之液體(例如去離子水)。在某些實施例中，洗滌或洗滌循環使用至少5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、60、70、80、90或100加侖液體。在某些實施例中，包含含碳組合物之滾筒總成經歷一或多個沖洗或洗滌循環。在某些實施例中，沖洗或洗滌循環包含用一定體積之液體填充排水盤(例如排放口密閉)、旋轉滾筒總成以沖洗含碳組合物及打開排放口以排出液體。在某些實施例中，沖洗或洗滌循環包含自噴桿總成噴射一定體積之液體以沖洗或洗滌含碳組合物，且允許液體排出。在某些實施例中，第二反應過濾器之一或多種組件之操作為自動化或半自動化的。舉例而言，在某些實施例中，第二反應過濾器之操作包含適合於過濾及/或純化含碳組合物(例如rGO)之一組指令或步驟。在某些實施例中，第二反應過濾器之操作包含控制滾筒總成(例如致動滾筒總成之馬達、滾筒軸、驅動軸、惰輪軸等、噴桿總成(例如低壓輸入端、高壓輸入端)及排水盤排放口(例如打開或閉合)之一或多種組件。
在一些實施例中，中央控制單元控制第一反應系統或設備、第一反應過濾器、第二反應系統或設備及第二反應過濾器。在某些實施例中，中央控制單元提供手動、自動化或半自動化之控制。在某些實施例中，中央控制單元控制本文所述之系統、設備、過濾器或方法之任何組合。在某些實施例中，中央控制單元控制第一反應之溫度。在某些實施例中，中央控制單元控制第一反應系統或設備之一或多種組件(例如用於進行含碳組合物之氧化)。舉例而言，在某些實施例中，中央控制單元控制混合器、冰螺鑽進料端及催化劑螺鑽進料端(例如高錳酸鉀螺鑽進料端)中之一或多者。在某些實施例中，中央控制單元控制將一或多種反應物或成分添加至進行第一反應之系統(例如第一反應系統、設備或總成)中之時序、量及/或速率。在某些實施例中，中央控制單元控制將高錳酸鉀及/或冰添加至第一反應系統之容器、反應腔室或單元中之時序、量及/或速率。在某些實施例中，中央控制單元控制第一反應過濾器或第一反應過濾法。在某些實施例中，中央控制單元控制第二反應系統或設備。在某些實施例中，中央控制單元控制將一或多種反應物或成分添加至進行第二反應之系統(例如第二反應系統、設備或總成)中之時序、量及/或速率。在某些實施例中，中央控制單元控制將過氧化氫及/或抗壞血酸鈉添加至第二反應系統之容器、反應腔室或單元中之時序、量及/或速率。在某些實施例中，中央控制單元控制第二反應過濾器或第二反應過濾法之一或多種組分。在某些實施例中，中央控制單元控制滾筒總成之旋轉(例如處於或脫離旋轉、旋轉速度、旋轉之增大或減小速率)、噴桿總成(例如所分配rGO之速率、數量及/或壓力；所分配去離子水之速率、數量及/或壓力)及排水盤排放口(例如打開或閉合排放口)中之一或多者。在某些實施例中，中央控制單元利用來自第一反應系統或設備、第一反應過濾器、第二反應系統或設備及第二反應過濾器中之一或多者之感測器資料。在某些實施例中，中央控制單元協調第一反應系統或設備、第一反應過濾器、第二反應系統或設備及第二反應過濾器中之一或多者之操作。在某些實施例中，中央控制單元控制用於處理含碳組合物之組件、子系統及/或系統。在某些實施例中，中央控制單元協調用於處理含碳組合物之組件、子系統及/或系統之操作以使氧化石墨烯及/或還原氧化石墨烯(例如單層或多層GO或rGO)之生產速率最佳化。
在某些實施例中，中央控制單元及/或其殼體物理附接至本文所述之系統或設備之一或多種組件。或者，在其他實施例中，中央控制單元及/或其殼體位於距本文所述之系統及總成之一或多種組件遠距離。舉例而言，在某些實施例中，中央控制單元與含有用於處理含碳組合物之系統(例如第一反應系統、第一反應過濾器、第二反應系統、第二反應過濾器等)之空間地理上分離。在某些實施例中，中央控制單元電力或電子連接至用於處理含碳組合物之系統之一或多種組件以控制操作(例如機械操作)。在某些實施例中，中央控制單元控制用於進行例如第一反應、第一過濾、第二反應、第二過濾或其任何組合之一或多個系統。在某些實施例中，中央控制單元及系統經由有線或無線連接來連通及/或連接。在某些實施例中，中央控制單元包括允許使用者在介面處鍵入輸入之使用者介面。在某些實施例中，中央控制單元包括數位處理裝置，其包含處理器以控制系統或其組件或子系統中之任一者。在某些實施例中，中央控制單元包括一或多個嵌入且可藉由數位處理裝置執行之軟體模組(例如用於控制頂部總成之一或多個元件)。在某些實施例中，中央控制單元包括自非暫時性電腦可讀媒體、網際網路、雲端、行動應用程式及其類似物接收資料之電子介面。在某些實施例中，中央控制單元包括數位顯示器。在某些實施例中，數位顯示器顯示與第一反應系統、第一反應過濾器、第二反應系統、第二反應過濾器或其任何組合之控制及/或運行相關之資訊。在某些實施例中，中央控制單元包括用於接通及/或斷開第一反應系統、第一反應過濾器、第二反應系統、第二反應過濾器或其任何組合之通斷開關。在某些實施例中，中央控制單元包括用於控制第一反應系統、第一反應過濾器、第二反應系統、第二反應過濾器或其任何組合之一或多個元件的預程式化協定。在某些實施例中，此類元件包括以下中之一或多者：馬達、攪拌器、混合器或混合器系統、冰螺鑽進料端、高錳酸鉀螺鑽進料端、抗壞血酸鈉進料端、過氧化氫進料端、蓋、蓋子、機罩總成、驅動器、滾筒軸、惰輪軸、驅動軸、惰輪、驅動輪、噴桿總成、托架樞軸總成、滾筒托架總成、蓋、框架總成、驅動皮帶或其任何組合。
在某些實施例中，用於製造氧化石墨(GO)及石墨烯(rGO)之方法包括氧化、過濾(例如純化)、還原及第二過濾(例如最終純化)。在某些實施例中，製造氧化石墨(GO)之方法包括氧化及過濾。在某些實施例中，產生自第一反應之GO處理至對於一或多個下游應用而言適當之pH。在某些實施例中，產生自第一反應之GO處理至約4.5與5.0、5.0與5.5、5.5與6.0、6.0與6.5或6.5與7.0之間的pH。在某些實施例中，製造氧化石墨(GO)及/或石墨烯(rGO)之方法產生廢物材料，諸如硫酸。在某些實施例中，製造GO/rGO之方法包括獨立廢物處理步驟，例如添加石灰(例如CaO)至反應一之反應副產物。在某些實施例中，廢物處理步驟用石灰中和硫酸廢物以產生石膏。在某些實施例中，石膏例如藉由壓濾來處理。舉例而言，任何數目之工業壓濾機可用於壓濾混合物以獲得石膏，同時移除液體及/或濾液。在某些實施例中，接著乾燥石膏。在某些實施例中，包含槽及混合器之廢物處理設備經組態以藉由混合石灰與來自反應一之廢液而產生石膏，其中廢液包含硫酸。處理之石膏適用於下游應用，諸如作為肥料。石膏之高鈣及硫含量及其高溶解度使其成為理想肥料。石膏亦不酸化污垢且可用來降低污垢中之鋁毒性。因此，在某些實施例中，製造GO及/或rGO之方法包含將硫酸廢物轉化為石膏之廢物處理步驟。
在某些實施例中，在氧化為單層GO期間，將石墨(約1 kg)與98%硫酸(約32 L)混合且冷卻至約-10℃。在某些實施例中，GO反應器冷卻旋管冷卻至-2℃。在某些實施例中，接著將石墨/硫酸混合物小心地倒入反應器中。在某些實施例中，將高錳酸鉀(約4.8 kg)粉末經約1.5小時之時程緩慢地添加至反應器中，小心地保持反應溫度低於約15℃。在某些實施例中，在高錳酸鉀添加完成之後，反應器冷卻旋管溫度升高至約12℃且反應物經約1.5小時加熱至約30℃。在某些實施例中，反應器冷卻旋管接著冷卻至約-2℃，且反應溫度再持續大致30分鐘保持於約30℃。在某些實施例中，接著經約1小時之時程添加碎冰(約32 kg)。在某些實施例中，反應溫度在此時間內攀升至約50℃。在添加冰之後，在某些實施例中，使反應物攪拌約1小時。在某些實施例中，反應最後用碎冰(約72 kg)淬滅。在某些實施例中，冰在此淬滅期間熔化，且接著添加30%過氧化氫(約2 L)以停止反應。在一些實施例中，在GO反應器(例如反應器或反應容器)內淬滅反應。在一些實施例中，反應物轉移至槽中，在其中淬滅。在一些實施例中，本文所述之冷卻機制應用於反應器及/或槽。舉例而言，冷卻旋管、碎冰、冷凍水及其他機制可用於冷卻及/或淬滅反應器及/或槽中之反應物。
在某些實施例中，在氧化為多層GO期間，將石墨(約1 kg)與98%硫酸(約32 L)混合且冷卻至約-10℃。在某些實施例中，GO反應器冷卻旋管冷卻至約-2℃。在某些實施例中，接著將石墨/硫酸混合物小心地倒入反應器中。在某些實施例中，高錳酸鉀(約2 kg)粉末經約45分鐘之時程緩慢地添加至反應器中，小心地保持反應溫度低於約15℃。在某些實施例中，接著使反應物在約15℃之反應溫度下攪拌約30分鐘。在某些實施例中，反應最後用碎冰(約125 kg)淬滅。在某些實施例中，冰在此淬滅期間熔化，且接著添加30%過氧化氫(約1 L)以停止反應。
在某些實施例中，純化係使用切向流過濾方法進行。在某些實施例中，過濾器類型為具有約0.02微米孔徑之改質聚醚碸中空濾膜。在某些實施例中，純化在產物pH達到約5時完成。在某些實施例中，純化之GO接著濃縮為約1重量%之溶液。在一些實施例中，GO係使用諸如圖 88A - 88B 中所示之真空過濾系統或台純化。
在某些實施例中，還原係藉由將純化之1重量% GO (約1 kg)溶液加熱至約90℃後維持約1小時及添加30% H2 O2 (約1 L)進行。在約1小時之後，將30% H2 O2 (約1 L)添加至反應物且在約90℃下再加熱大致3小時。接著，經約30分鐘之時程將抗壞血酸鈉(約4.95 kg)添加至反應物。在某些實施例中，反應物繼續在攪拌下再加熱大致1.5小時以形成還原氧化石墨(rGO)。
在某些實施例中，最終純化包括經由真空過濾，經例如2微米316不鏽鋼網格過濾器(例如經由第二反應過濾器)純化rGO。在某些實施例中，用水沖洗rGO以移除所有鹽。在某些實施例中，純化在rGO溶液之導電性為約50 µS/cm或更小時完成。在某些實施例中，過濾係使用如本文所述之第二反應過濾器(例如如圖 41 - 43 中所示)實現。舉例而言，在某些實施例中，rGO第二反應產物之漿料係在滾筒旋轉(例如600 rpm)時藉由噴桿(例如圖 41A 中之「低壓流體入口(Lo-Pressure Fluid In)」)在低壓下泵送至滾筒總成(例如滾筒)之內部空間中。在某些實施例中，來自滾筒旋轉之離心力迫使漿料與滾筒網格及/或滾筒微米過濾器之內表面相抵。水及溶解之溶質能夠穿過網格/過濾器孔隙，而rGO產物得以保留。在某些實施例中，液體(例如去離子水)自噴桿之開口(例如噴嘴梢2809 )相對於網格/過濾器內表面上堵塞之rGO產物在高壓下噴射(例如圖 41A 中之「高壓流體入口(Hi-Pressure Fluid In)」)。在某些實施例中，高壓液體迫使rGO產物離開網格/過濾器表面且進入滾筒底部。在某些實施例中，滾筒在此洗滌處理期間旋轉。在某些實施例中，滾筒在相同速度、改變速度、走走停停(stop and go)、反向旋轉或其任何組合下連續旋轉以促進rGO之洗滌及/或乾燥。在某些實施例中，滾筒底部(例如底部½、底部1/3、底部¼或底部1/5等)安置於排水盤焊件內(例如低於排水盤焊件之頂部邊緣)。在一些實施例中，滾筒底部之一部分浸沒於用於洗滌rGO第二反應產物之液體中。此允許被迫離開網格/過濾器表面之rGO藉由浸沒於排水盤焊件之一定體積的液體中而進一步洗滌。在某些實施例中，一旦rGO產物已充分洗滌，液體自排水盤排出，且噴桿停止噴出高壓液體。在某些實施例中，滾筒在高rpm下旋轉以幫助乾燥rGO產物。在某些實施例中，施加真空以在此程序期間之任何點增強過濾及/或排水過程。在一些實施例中，rGO產物經歷多輪洗滌。在某些實施例中，各洗滌或各輪洗滌在排水盤中之至少大多數液體經排出時結束。在某些實施例中，滾筒為一批含碳組合物(例如rGO)提供至少1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29或30次洗滌。
本文揭示用於過濾含碳組合物，諸如GO、rGO、石墨烯或其任何組合之真空過濾裝置及系統。真空過濾系統之實施例顯示於圖 88A - 88C 中。在一些實施例中，真空過濾系統為第一反應過濾器(例如過濾用於製造GO之第一反應系統之反應產物及/或廢物)。在某些實施例中，真空過濾系統包含如本文中其他地方所描述之多種組件。在一些實施例中，真空過濾系統包含至少一個排水盤(例如如圖 78 及圖 88B 中所示)。在一些實施例中，真空過濾系統包含至少一個托盤(例如如圖 87A 中所示)。在一些實施例中，真空過濾系統包含框架，諸如真空桌框架，及視情況選用之電氣系統，諸如控制單元(例如如圖 86A 及86B 中所示)。在一些實施例中，控制單元包含使用者介面，其用於顯示關於純化方法之資訊(例如監測資訊，諸如清潔循環步驟、估計之完成時間等)及/或接收使用者輸入或指令。在一些實施例中，控制單元包含顯示螢幕。在一些實施例中，顯示螢幕為觸控式螢幕。在一些實施例中，控制單元附接至真空桌框架。在一些實施例中，真空過濾系統包含至少一個真空桌托盤網格。在一些實施例中，過濾材料(例如一或多個過濾層)係位於真空桌托盤網格上。在一些實施例中，真空過濾系統包含至少一個噴桿總成。在一些實施例中，真空過濾系統包含用於接收含碳組合物之表面及至少一個噴桿總成。在某些實施例中，噴桿總成包含噴桿，其包含用於分配滾筒總成內之一或多種材料(例如液體、固體、懸浮液、混合物等)的一或多個開口(例如噴嘴或噴嘴梢)。在一些實施例中，真空過濾系統包含真空桌框架。
在一些實施例中，真空過濾系統包含用於沿真空過濾台移動一或多個噴桿總成之機構。舉例而言，圖 86C 顯示真空過濾設備之可調節致動器及近接感測器。在一些實施例中，致動器允許一或多個噴桿總成之移動。在一些實施例中，近接感測器經組態以偵測噴桿總成之移動及/或位置，例如當噴桿總成接近其可允許或最大位置或範圍之端點時。
在一些實施例中，真空過濾系統包含可調整機構(例如夾鉗)，其用於將真空桌托盤夾持於適當位置(參見圖 86D )。在一些實施例中，機構經組態以可調整地施加壓力至真空桌托盤且將其在排水盤上方保持於真空桌上之適當位置。在一些實施例中，機制在真空表托盤上提供壓力以減輕洩漏且迫使濾液穿過過濾材料。
在一些實施例中，真空過濾系統包含至少一個真空槽，例如如圖 88B 及88C 中所示。在一些實施例中，真空槽包含安置於槽底部處或周圍之至少一個排放出口。在一些實施例中，真空槽包含視情況安置於槽頂部處或周圍之至少一個真空入口。在一些實施例中，真空槽包含視情況安置於槽頂部處或周圍之一或多個流體入口。在一些實施例中，真空槽經組態以接收經由過濾材料(例如經由流體入口)排出之廢物材料或濾液。在一些實施例中，廢物材料或濾液之排出係藉由施加真空或吸力而增強。舉例而言，在一些實施例中，一或多個流體入口與排水盤之底閥流體連通或耦接至該底閥(參見圖 88B )以接收廢物材料或濾液。在一些情況下，吸力或真空係經由真空入口施加至真空槽，其可自排水盤之廢物材料或濾液吸取或吸入。在一些實施例中，真空過濾系統包含諸如圖 88D 中所示之支撐件，其經組態以支撐過濾材料，同時允許排出濾液。在一些實施例中，支撐件安置於排水盤內及過濾材料下方。
在某些實施例中，真空桌托盤網格(在本文中亦稱為過濾器托盤網格)為過濾材料提供結構支撐。在一些實施例中，為過濾材料提供結構支撐對於防止過濾材料下垂或撕扯重要，該下垂或撕扯歸因於由含碳材料及洗滌液之重量引起之力以及由真空源施加之真空/吸力。在一些實施例中，過濾器托盤網格為不鏽鋼網格。在某些實施例中，過濾器托盤網格具有複數個孔隙。在某些實施例中，過濾器托盤網格之孔隙形狀包括正方形、圓形、橢圓形、矩形、菱形或其他幾何形狀(例如當網格平坦且未輥壓時)。在一些實施例中，過濾器托盤網格之孔隙形狀為正方形。在某些實施例中，過濾器托盤網格之孔徑描述孔隙之直徑。在一些實施例中，過濾器托盤網格包含孔徑小於或等於0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9或2.0吋之孔隙。在一些實施例中，過濾器托盤網格包含孔徑等於或大於0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9或2.0吋之孔隙。在一些實施例中，過濾器托盤網格包含孔徑為約0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9或2.0吋之孔隙。在一些實施例中，過濾器托盤網格包含約0.1吋至約1吋之孔徑。在一些實施例中，過濾器托盤網格為用於過濾含碳組合物之過濾材料。舉例而言，在某些實施例中，過濾器托盤網格包含約0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2.0、2.1、2.2、2.3、2.4、2.5、2.6、2.7、2.8、2.9、3.0、5.0或10.0微米之孔徑。在某些實施例中，過濾器托盤網格包含大於或等於約0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2.0、2.1、2.2、2.3、2.4、2.5、2.6、2.7、2.8、2.9、3.0、5.0或10.0微米之孔徑。在某些實施例中，過濾器托盤網格具有小於或等於(例如不超過)約0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2.0、2.1、2.2、2.3、2.4、2.5、2.6、2.7、2.8、2.9、3.0、5.0或10.0微米之孔徑。在一些實施例中，過濾器托盤網格包含約1微米之孔徑。
在一個實施例中，真空過濾系統包含至少一個真空桌托盤及至少一個噴桿總成，其經安置以將洗滌液分配至至少一個真空桌托盤上(如圖 88A - 88B 中所示)。在此實施例中，至少一個真空桌托盤包含過濾材料且位於柵格，諸如六角間隔材料及/或網格(例如如關於第二反應過濾器所描述之網格)之頂部上。柵格可由諸如不鏽鋼之各種材料製成。真空桌托盤及六角間隔材料為真空桌框架。氟化橡膠球密封件提供密封以防止由真空桌托盤劃定之空間外部之洩漏，因此導引排水貫穿過濾材料及六角間隔材料。在真空桌托盤下面為用於收集排水之排水盤。六角間隔材料安置於排水盤之內及/或之上。真空桌托盤位於六角間隔材料之頂部上，且夾鉗用於相對於六角間隔材料及排水盤緊密地按壓過濾器托盤以產生密封(例如經由位於真空桌托盤與排水盤之間的襯圈)。排水盤底部耦接至真空槽及真空源，使得自真空源施加真空產生吸力以增強濾液經由過濾材料及六角間隔材料排放至排水盤且接著排放至真空槽中。在操作真空過濾系統過程中，包含氧化石墨烯之含碳組合物連同包括高錳酸鉀、硫酸、過氧化氫、水及任何雜質之第一反應廢物產物分配於過濾材料上。藉由真空源施加真空或負壓以增強第一反應廢物產物排放通過或流經真空桌托盤上之過濾材料。隨後，噴桿總成在真空桌托盤上經含碳組合物均勻分配洗滌液以稀釋廢物產物，其藉由排水移除。在一些實施例中，使洗滌液在週期性地施加真空以增強排水速率之前填充真空桌托盤之一部分。在一些實施例中，連續施加真空以增強排水速率。同時，藉由過濾材料保留氧化石墨烯。所得純化氧化石墨烯準備好用於各種下游應用，諸如使用第二反應系統產生石墨烯/還原GO，該石墨烯/rGO可用於如本文所述地製造電池及/或電容器。
在一些實施例中，真空過濾系統包含噴桿總成。在一些實施例中，真空過濾系統包含1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20個噴桿總成。在一些實施例中，真空過濾系統包含至少1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20個噴桿總成。在一些實施例中，噴桿總成沿著真空過濾系統之框架長度的邊附接至軌道總成。在一些實施例中，噴桿總成經組態以沿軌道總成水平地滑動或移動(參見圖 88A )。此設置之一個優勢為噴桿總成可經安置及/或再安置以將含碳組合物及/或洗滌液分配至真空桌表面或托盤上。在一些實施例中，噴桿總成經組態以沿軌道總成自動移動(例如經由根據純化協定來自控制單元之指令)。在一些實施例中，噴桿總成經組態以根據純化協定沿軌道總成移動。在一些實施例中，純化協定指導噴桿總成沿軌道總成移動，同時分配含碳組合物以確保組合物均勻分配至真空桌表面或托盤表面上。在一些實施例中，純化協定指導噴桿總成沿軌道總成移動，同時分配洗滌液以確保含碳組合物在真空桌表面或托盤表面上之均勻洗滌或純化。在一些實施例中，真空過濾系統包含驅動齒輪馬達及鏈及鏈輪傳動裝置，其用於使一或多個噴桿總成沿軌道總成移動。在一些實施例中，真空過濾系統經組態以使得軌道總成能夠移動，以使得一或多個噴桿總成能夠移動。
在一些實施例中，噴桿總成包含管內之管以改良洗滌液之分散。單一管設計通常具有關於產生洗滌液之均勻分散之問題(例如一些開口/噴嘴比其他開口/噴嘴分配更多洗滌液)。在一些實施例中，噴桿總成包含安置於外管內之內管。在一些實施例中，內管包含一或多個朝上(例如朝上係指內管圓周之上半部分，而朝下係指內管圓周之下半部分)之開口。因此，在一些實施例中，洗滌液首先流動穿過內管直至洗滌液之體積填充內管，直至洗滌液上升至足夠高以自一或多個朝上之開口離開且流入外管中之液位。在一些實施例中，內管中之一或多個開口與外管中之一或多個開口水平對準(如圖 88B 噴桿總成之截面圖中所示)。在一些實施例中，內管包含均勻分佈於整個內管之至少一部分中之複數個開口。洗滌液接著經由一或多個開口(例如朝下之開口)離開外管。在一些實施例中，外管包含均勻分佈於整個外管之至少一部分中之複數個開口。在一些實施例中，外管經安置以將洗滌液分配至真空過濾系統之表面上，例如以洗滌/清潔安置於表面上之含碳組合物。噴桿之實例顯示於圖 87C 中。在一些實施例中，噴桿包含諸如圖 87B 中所示之一或多個噴桿加強件。噴桿加強件可為噴桿提供結構支撐。在一些實施例中，噴桿總成包含一或多個用於旋轉或移動一或多個噴桿之把手(參見圖 87D )。在一些實施例中，噴桿總成包含複數個噴桿。在一些實施例中，把手之旋轉導致對應噴桿之旋轉以調節噴射角。在一些實施例中，噴桿之旋轉為自動化的(例如經由控制單元控制)。在一些實施例中，噴桿總成包含沿真空桌的邊手動再定位噴桿總成(例如將噴桿總成沿真空桌長度移動至新位置)之把手。在一些實施例中，噴桿總成係使用自動化系統(例如經由控制單元)再定位。在一些實施例中，噴桿總成在清潔循環或程式期間再定位以改良過濾或洗滌過程(例如增加過濾之氧化石墨烯的純度)。
在一些實施例中，真空過濾系統具有模組化設計。因此，在一些實施例中，真空過濾系統包含複數個真空桌托盤及複數個噴桿總成。舉例而言，各真空桌托盤及/或真空桌托盤之組件(例如過濾材料、間隔材料等)可為可拆卸的，以允許過濾/洗滌之含碳組合物轉移出真空過濾系統。此模組化設計允許放大真空過濾以按比例擴大含碳組合物之過濾。在一些實施例中，真空過濾系統包含至少2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、25、30、35、40、45、50、60、70、80、90或100個或更多個真空桌托盤及/或噴桿總成。在一些實施例中，真空過濾系統包含複數個彼此鄰接配置之真空桌托盤。在一些實施例中，各真空桌托盤包含表面，諸如為過濾材料提供結構支撐之間隔材料(例如以保護過濾材料免受撕扯或由施加真空/吸力或由經噴桿總成分配之洗滌液破壞)。在一些實施例中，真空桌托盤包含一或多個側面，例如以防止流體溢出托盤。在一些實施例中，真空桌托盤不透水。在一些實施例中，真空過濾系統包含過濾材料。在一些實施例中，過濾材料安置於真空過濾系統之表面，諸如真空桌托盤之表面上。在一些實施例中，真空桌托盤之表面包含間隔材料(例如六角間隔材料)，其具有允許流體洩漏通過間隔材料之孔隙、開口或其他間隙。在一些實施例中，過濾材料安置於間隔材料頂部上，使得間隔材料提供結構支撐。在一些實施例中，真空桌托盤包含至少約1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、25、30、35、40、45或50平方呎或更大之頂表面區域(例如過濾材料區域)。在一些實施例中，真空桌托盤包含約1×1、2×2、3×3、4×4、5×5、6×6、7×7、8×8、9×9或10×10呎或更大之頂表面區域維度。在一些實施例中，真空過濾系統具有包含過濾材料(例如過濾膜)之表面，其中表面之表面積為至少約1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、25、30、35、40、45、50、60、70、80、90、100、150、200、250、300、350、400、450或500平方呎或更大。
在一些實施例中，真空過濾系統過濾獲自如本文所述之第一反應系統的含碳組合物。在一些實施例中，第一反應系統自諸如石墨之原料產生氧化石墨烯。然而，亦產生各種反應副產物、殘餘反應物及/或廢物。因此，在一些實施例中，本文揭示之真空過濾裝置及系統進行第一反應產物之過濾。或者，在一些實施例中，真空過濾裝置及系統進行第二反應產物(例如還原GO或石墨烯)之過濾。在一些實施例中，第一反應產物包含含碳組合物。在一些實施例中，含碳組合物包含石墨烯、氧化石墨烯、還原氧化石墨烯或其任何組合。在一些實施例中，第一反應產物包含廢物產物，諸如硫酸、高錳酸鉀、過氧化氫、水、雜質、反應副產物或其任何組合。在一些實施例中，真空過濾系統包含支撐過濾材料以保留或截留含碳組合物，同時允許廢物產物通過之表面。在一些實施例中，表面為過濾材料提供結構支撐。在一些實施例中，過濾材料包含至少一個過濾層，諸如微米過濾器(例如與用於第二反應過濾器之滾筒微米過濾器中所用相同的材料)。在一些實施例中，至少一個過濾層為多孔的。在一些實施例中，過濾層包含平均直徑為至少約0.5、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、25、30、35、40、45、50、60、70、80、90或100微米，及/或平均直徑不超過約1、2、3、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、25、30、35、40、45、50、60、70、80、90或100微米或更大之孔隙。在一些實施例中，過濾材料包含複數個具有改變孔徑之過濾層。
在某些實施例中，過濾材料包含適合於保留rGO/石墨烯，同時允許非所需反應產物或雜質通過之孔徑。在某些實施例中，含碳組合物(例如GO及/或rGO)分配於過濾材料之表面上。在某些實施例中，過濾材料之孔徑描述孔隙之直徑。在某些實施例中，過濾材料包含適合於保留至少約10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%、96%、97%、98%、99%、99.1%、99.2%、99.3%、99.4%、99.5%、99.6%、99.7%、99.8%、99.9%或更多GO/rGO/石墨烯之孔徑。在某些實施例中，過濾材料包含約0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2.0、2.1、2.2、2.3、2.4、2.5、2.6、2.7、2.8、2.9、3.0、5.0或10.0微米之孔徑。在某些實施例中，過濾材料包含大於或等於約0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2.0、2.1、2.2、2.3、2.4、2.5、2.6、2.7、2.8、2.9、3.0、5.0或10.0微米之孔徑。在某些實施例中，過濾材料具有小於或等於(例如不超過)約0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2.0、2.1、2.2、2.3、2.4、2.5、2.6、2.7、2.8、2.9、3.0、5.0或10.0微米之孔徑。在一些實施例中，過濾材料包含約0.1微米至約3微米之孔徑。在一些實施例中，過濾材料包含至少約0.1微米之孔徑。在一些實施例中，過濾材料包含至多約3微米之孔徑。在一些實施例中，過濾材料包含約1微米之孔徑。
排水盤之形狀、尺寸及/或維度之實例顯示於圖 78 中。在某些實施例中，排水盤包含或由諸如不鏽鋼之一或多種材料製成。在一些實施例中，排水盤包含排放口。在一些實施例中，排水盤經成角以朝向排放口成漏斗形輸送液體。在一些實施例中，排水盤用於真空過濾設備(例如VAC-0010)以收集及排出液體，諸如水。
真空桌托盤之形狀、尺寸及/或維度之實例顯示於圖 87A 中。在一些實施例中，真空桌托盤包含一或多種組件。在一些實施例中，真空桌托盤包含至少一個托盤側面(圖 80 )、托盤底板(圖 81 )及過濾材料。在一些實施例中，真空桌托盤包含真空桌托盤網格(亦稱為過濾器托盤網格)或擱置於該網格之頂部上(圖 79 )。
真空桌托盤網格之形狀、尺寸及/或維度之實例顯示於圖 79 中。在某些實施例中，真空桌托盤網格包含或由諸如不鏽鋼之一或多種材料製成。在一些實施例中，真空桌托盤網格為真空桌托盤上之過濾材料提供支撐。在一些實施例中，真空桌托盤網格允許排出諸如水之液體。在一些實施例中，真空桌托盤網格取決於網格中之開口的尺寸而提供一些過濾能力。在一些實施例中，真空桌托盤網格用於真空過濾設備(例如VAC-0010)以支撐截留諸如GO/rGO之含碳組合物或材料，同時允許液體排出之過濾材料。
在一些實施例中，真空過濾系統包含軸承板(如圖 82 中所示)。在一些實施例中，真空過濾系統包含馬達安裝板(如圖 83 中所示)。在一些實施例中，真空過濾系統包含軌道角板(如圖 84 中所示)。在一些實施例中，真空過濾系統包含踏板(如圖 85 中所示)。
本文揭示用於製造能量儲存裝置(諸如電池及/或電容器或其組件)之系統及裝置。在一些實施例中，能量儲存裝置係使用諸如GO、rGO及石墨烯之各種含碳組合物產生。圖 89 顯示用含碳組合物塗佈基板(例如紙或膜)之方法。在一些實施例中，含碳組合物製備為漿料且塗覆至基板，其接著用於製造電池。在一些實施例中，漿料包含一或多種組分，諸如鋰化金屬化合物、含碳組合物(例如碳基材料，諸如石墨烯)、黏合劑、溶劑或其任何組合。在一些實施例中，本文揭示藉由將漿料塗佈至基板/薄片上而製備電極薄片之輥壓機(例如如圖 94 - 99 中所示)。
本發明之能量儲存裝置可包含電極、分離器、電解質及封裝。此類組件可以不同方式製造及組裝。在某些實施例中，可製造且隨後組裝個別組件。在一些實施例中，組件可經由捲繞或滾軋組裝。舉例而言，製造電池單元之方法可包含提供第一分離器薄片，將正電極薄片(例如包含本發明之碳基材料)置於第一分離器薄片上，將第二分離器薄片置於正電極薄片上，將負電極薄片(例如包含石墨)置於第二分離器薄片上，及滾軋薄片以形成電池單元(滾軋電池)。在一些實施例中，組件可經由堆疊組裝。
塗覆至基板之漿料可為電極混合物(例如陰極混合物或陽極混合物)。混合器之實施例顯示於圖 91 中。在一些實施例中，漿料經混合(例如陰極或陽極漿料)，且接著藉由真空過濾器過濾以移除大顆粒，隨後使漿料經過滾塗法。混合器及真空過濾器之實施例顯示於圖 93 中。可量測漿料之特性，諸如可如圖 92 中所示地量測漿料。漿料產生可包括提供黏合劑及溶劑。黏合劑及溶劑可在反應器中組合。反應器可加熱至給定溫度(例如至少約90℃)。方法可包括提供鋰化金屬化合物(例如鋰化金屬氧化物或磷酸鹽)及碳基材料(例如多孔碳薄片)。漿料可經由滾塗及乾燥，接著輥壓來處理。接著，方法可包含裁切及施用金屬突片。方法可進一步包含捲繞，接著頸縮。方法可另外包括電解質添加。最後，方法可包括電池卷邊。
在一些實施例中，如圖 94 - 99 中所示地藉由輥壓機使用大規模卷對卷處理將漿料塗佈至基板上。漿料可塗佈於基板上。基板(例如若導電)可充當電極集電器。在一些實施例中，方法(處理)可包括使用鋁箔作為基板。鋁箔可形成集電器。
塗佈漿料可形成膜。方法(處理)可包括對塗佈膜進行乾燥。塗佈膜可用於產生諸如圖 104 、106 、107 及108 中示出之成品(電池)。電池單元外殼顯示於圖 106 中。例示性電池單元外殼及突片顯示於圖 107 中。使用本文所述之系統及方法產生之例示性電池顯示於圖 108 中。電池可使用圖 109 中示出之設備測試。
在一些實施例中，本文揭示用於將含碳組合物分配至固體基板上之設備，其包含：具有用於接合固體基板之表面的輥，其中輥之旋轉沿一路徑向固體基板前進；及印刷總成，其沿該路徑安置以在輥沿該路徑向固體基板前進時將含碳組合物分配至固體基板上。在一些實施例中，設備包含在接收含碳組合物之後向固體基板供熱以乾燥含碳組合物的加熱源。
在一些實施例中，本文揭示用於將基板切割為用於能量儲存裝置之複數個條帶之設備，該基板在其表面上包含含碳組合物。在一些實施例中，設備為包含複數個位於輥上之切割器的分離器，其中沿輥前進之基板被分割為複數個條帶。分割為複數個條帶之後的基板之實例顯示於圖 100 中。分離器設備之實施例顯示於圖 90 中。例示性漿料塗佈膜之條帶顯示於圖 101 中。含碳組合物及基板/膜顯示於圖 102 中。在一些實施例中，設備用於將陰極、陽極及/或分離器紙捲繞為諸如圖 103 中示出之圓筒形(例如捲繞機)。在一些實施例中，附接至電池之陽極可使用設備，諸如如圖 105 中所示之點焊機。
在某些實施例中，本文中之方法(例如製造氧化石墨之方法)就控制氧化特徵及剝離量而言可調諧。在某些實施例中，本文中之方法由於程序化及工程化溫度控制而比其他方法更安全。在某些實施例中，本文中之方法在使用於進行本文所述之反應及過濾之試劑的用量最小化中高效。在某些實施例中，本文中之方法經組態以完全可縮放。
儘管已在本文顯示及描述本發明之較佳實施例，但熟習此項技術者將顯而易見的是此類實施例僅以例示方式提供。在不脫離本發明之情況下，熟習此項技術者現將想到諸多變化、改變及取代。應理解，本文所述之系統、裝置及方法之實施例的各種替代方案可用於實踐本文所述之主題。預期以下申請專利範圍界定本發明之範疇，且因此涵蓋此等申請專利範圍及其等效物之範疇內的方法及結構。
100‧‧‧系統
101‧‧‧第一容器
102‧‧‧第二容器
103‧‧‧混合器
104‧‧‧混合器攪拌器
105‧‧‧軸
106‧‧‧槳/葉片/其他攪拌器
107‧‧‧風扇
108‧‧‧新鮮空氣入口
109‧‧‧控制裝置
110‧‧‧槽攪拌器
111‧‧‧軸
112‧‧‧攪拌器葉片
113‧‧‧閥
114‧‧‧齒輪
115‧‧‧軸承
116‧‧‧腳輪
117‧‧‧排放系統/排放區域
118‧‧‧排放閥
200‧‧‧系統
201‧‧‧第一容器
202‧‧‧第二容器
203‧‧‧混合器
204‧‧‧混合器攪拌器
205‧‧‧軸
206‧‧‧槳/葉片/其他攪拌器
209‧‧‧控制裝置
210‧‧‧槽攪拌器
211‧‧‧軸
212‧‧‧攪拌器葉片
213‧‧‧蝶形閥
214‧‧‧傳動裝置
219‧‧‧出口
220‧‧‧入口
221‧‧‧過濾器/過濾器系統
222‧‧‧閥
223‧‧‧固持器/撐臂/托架
310‧‧‧攪拌器
311‧‧‧軸
312‧‧‧攪拌器葉片
314‧‧‧齒輪箱
324‧‧‧角錐
325‧‧‧對準孔
326‧‧‧連接螺栓
327‧‧‧套管
328‧‧‧緊固構件
329‧‧‧襯套托架
330‧‧‧槽安裝件/襯套
331‧‧‧底部凸緣
332‧‧‧軸孔
401‧‧‧混合碗
413‧‧‧閥
433‧‧‧混合碗安裝托架
434‧‧‧第一冷卻管
435‧‧‧第二冷卻管
436‧‧‧凸緣
437‧‧‧螺栓孔
438‧‧‧腔室安裝件
502‧‧‧槽
516‧‧‧腳輪
518‧‧‧排放閥
540‧‧‧頂部
541‧‧‧冰螺鑽軸孔
542‧‧‧磁性條帶
543‧‧‧底部
544‧‧‧冰螺鑽托架安裝件
545‧‧‧混合器安裝板
546‧‧‧混合器螺栓孔
547‧‧‧混合器夾板
548‧‧‧排放區
549‧‧‧接頭
550‧‧‧90°閥門
551‧‧‧螺紋接頭
600‧‧‧方法/程序
1301‧‧‧框架焊件
1302‧‧‧排水盤焊件
1303‧‧‧蓋焊件
1304‧‧‧琴式鉸鏈
1305‧‧‧鏽鋼排放口
1306‧‧‧彈簧負載T字把手閂鎖
1307‧‧‧氣彈簧安裝U形夾
1308‧‧‧氣彈簧
1309‧‧‧調平腳
1310‧‧‧重心
1311‧‧‧側視圖
1312‧‧‧側視圖
1313‧‧‧底視圖
1314‧‧‧正視圖
1315‧‧‧側視圖
1316‧‧‧側視圖
1317‧‧‧側視圖
1401‧‧‧托架樞軸焊件
1402‧‧‧卡扣
1403‧‧‧滾筒導輥
1404‧‧‧凸緣軸承
1405‧‧‧彈簧銷
1406‧‧‧內六角螺釘
1407‧‧‧內六角螺釘
1408‧‧‧平頭螺釘
1409‧‧‧六角螺栓
1410‧‧‧平墊圈
1411‧‧‧平墊圈
1412‧‧‧螺帽
1413‧‧‧螺帽
1414‧‧‧孔塞
1415‧‧‧孔塞
1416‧‧‧管端帽
1417‧‧‧俯視圖
1418‧‧‧正視圖
1419‧‧‧透視圖
1420‧‧‧側視圖
1421‧‧‧深度
1422‧‧‧高度
1423‧‧‧寬度
1501‧‧‧滾筒托架焊件
1502‧‧‧滾筒撐臂
1503‧‧‧鎖定彈簧銷
1504‧‧‧平墊圈
1505‧‧‧不鏽鋼螺母
1506‧‧‧內六角螺釘
1507‧‧‧孔塞
1601‧‧‧滾筒框架
1602‧‧‧滾筒加強件
1603‧‧‧滾筒加強環
1604‧‧‧滾筒網格
1605‧‧‧滾筒微米過濾器
1606‧‧‧噴桿總成
1607‧‧‧滾筒端帽總成
1608‧‧‧內六角螺釘
1609‧‧‧螺紋嵌件
1610‧‧‧翼形螺釘
1611‧‧‧固定螺釘
1613‧‧‧遮罩/遮蔽物
1615‧‧‧截面側視圖
1616‧‧‧第四長度
1617‧‧‧側視圖
1618‧‧‧距離
1619‧‧‧滾筒框架內徑
1620‧‧‧第一長度
1621‧‧‧第二長度
1622‧‧‧第三長度
1623‧‧‧網格
1624‧‧‧微米材料
1625‧‧‧透視圖
1626‧‧‧正視圖
1701‧‧‧正視圖/惰輪軸
1702‧‧‧正視圖/驅動軸
1703‧‧‧側視圖
1704‧‧‧側視圖
1705‧‧‧長度
1706‧‧‧長度
1801‧‧‧透視圖
1901‧‧‧自上而下視圖
1902‧‧‧正視圖
1903‧‧‧截面側視圖
1904‧‧‧開口
1905‧‧‧孔
1906‧‧‧高度
1907‧‧‧寬度
1908‧‧‧深度
2003‧‧‧透視圖
2101‧‧‧不鏽鋼管
2102‧‧‧不鏽鋼管
2103‧‧‧不鏽鋼管
2104‧‧‧不鏽鋼管
2105‧‧‧不鏽鋼管
2106‧‧‧不鏽鋼管
2107‧‧‧不鏽鋼管
2108‧‧‧不鏽鋼管
2109‧‧‧不鏽鋼管
2110‧‧‧不鏽鋼板
2111‧‧‧不鏽鋼板
2112‧‧‧不鏽鋼板
2113‧‧‧寬度
2114‧‧‧高度
2201‧‧‧頂蓋
2202‧‧‧流體側面板
2203‧‧‧惰輪側面板
2204‧‧‧窗口
2205‧‧‧窗口調整襯圈
2206‧‧‧把手
2207‧‧‧平墊圈
2208‧‧‧內六角螺釘
2210‧‧‧蓋止動器
2211‧‧‧氣彈簧安裝托架
2212‧‧‧平墊圈
2213‧‧‧六角螺栓
2214‧‧‧螺母
2301‧‧‧側面板
2302‧‧‧側面板
2303‧‧‧前面板
2304‧‧‧後面板
2305‧‧‧排水板
2306‧‧‧前面板角板
2307‧‧‧寬度
2308‧‧‧寬度
2309‧‧‧長度
2310‧‧‧高度
2501‧‧‧管結構
2502‧‧‧管結構
2503‧‧‧樞軸
2504‧‧‧樞軸鎖
2505‧‧‧樞軸板
2506‧‧‧寬度
2507‧‧‧寬度
2508‧‧‧深度
2601‧‧‧寬度
2602‧‧‧高度
2603‧‧‧深度
2604‧‧‧厚度
2605‧‧‧高度
2606‧‧‧高度
2607‧‧‧寬度
2701‧‧‧管結構
2702‧‧‧管結構
2703‧‧‧管結構
2704‧‧‧管結構
2705‧‧‧軸
2706‧‧‧收集板
2801‧‧‧噴桿/滾筒軸承板
2802‧‧‧滾筒軸承板
2803‧‧‧噴桿軸承轂
2804‧‧‧滾筒軸安裝件
2805‧‧‧內六角螺釘
2806‧‧‧外部卡扣環
2807‧‧‧內部扣環
2808‧‧‧螺紋接頭
2809‧‧‧噴嘴梢
2810‧‧‧滾珠軸承
2811‧‧‧孔塞
2813‧‧‧平頭螺釘
2814‧‧‧快卸接頭
2815‧‧‧快卸接頭
2816‧‧‧近視圖
2901‧‧‧滾筒軸承板
2902‧‧‧噴桿軸承轂
2903‧‧‧滾筒軸安裝件
2904‧‧‧外部卡扣環
2905‧‧‧內部扣環
2906‧‧‧平頭螺釘
2907‧‧‧孔塞
2908‧‧‧深槽滾珠軸承
3101‧‧‧長度
3301‧‧‧寬度
3501‧‧‧長度
3502‧‧‧高度
3503‧‧‧內部通道
3601‧‧‧內徑
3602‧‧‧厚度
3701‧‧‧直徑
3702‧‧‧直徑
3703‧‧‧厚度
3704‧‧‧直徑
3705‧‧‧寬度
3706‧‧‧開口
3801‧‧‧孔
4301‧‧‧框架總成
4302‧‧‧托架樞軸總成
4303‧‧‧滾筒托架總成
4304‧‧‧滾筒總成
4305‧‧‧驅動軸
4306‧‧‧惰輪軸
4307‧‧‧驅動護罩
4308‧‧‧滾筒軸支撐件
4310‧‧‧馬達安裝板
4311‧‧‧機器鍵料
4312‧‧‧夾圈
4313‧‧‧凸緣軸承
4314‧‧‧驅動輪
4315‧‧‧惰輪
4316‧‧‧寶德馬達
4317‧‧‧夾圈
4318‧‧‧殼體
4319‧‧‧控制殼體
4320‧‧‧驅動軸滑輪
4321‧‧‧驅動軸滑輪
4322‧‧‧驅動皮帶
4324‧‧‧密封墊圈
4325‧‧‧螺母
4326‧‧‧六角螺栓
4327‧‧‧六角螺栓
4328‧‧‧平墊圈
4329‧‧‧平墊圈
4330‧‧‧螺母
4331‧‧‧內六角螺釘
4332‧‧‧六角螺栓
4400‧‧‧可伸縮反應器
4401‧‧‧單元
4402‧‧‧槽
4403‧‧‧混合器
4501‧‧‧背蓋焊件
4502‧‧‧前蓋焊件
4503‧‧‧樞軸板
4504‧‧‧機罩樞軸
4505‧‧‧把手
4506‧‧‧2螺栓凸緣軸承
4507‧‧‧螺帽
4508‧‧‧平墊圈
4509‧‧‧平墊圈
4510‧‧‧螺帽
4511‧‧‧平頭螺釘
4601‧‧‧混合碗
4602‧‧‧第一反應框架焊件
4603‧‧‧鎖定或夾緊混合碗之機構
4701‧‧‧槽
4702‧‧‧第一反應混合器總成
4703‧‧‧冰螺鑽進料端
4704‧‧‧含碳組合物
4705‧‧‧高錳酸鉀螺鑽進料端
4706‧‧‧去離子水儲料槽
4707‧‧‧酸儲料槽
4708‧‧‧第二反應過濾器
4709‧‧‧加熱槽
4801‧‧‧第一孔
4802‧‧‧第二孔
4803‧‧‧第三孔
4804‧‧‧高度
4805‧‧‧寬度
4806‧‧‧深度
4901‧‧‧第一隔片
4902‧‧‧第二隔片
4903‧‧‧第三墊片
4904‧‧‧第四墊片
4905‧‧‧內徑
4906‧‧‧外徑
5001‧‧‧內孔
5002‧‧‧外孔
5003‧‧‧高度
5004‧‧‧寬度
5005‧‧‧深度
5101‧‧‧孔
5102‧‧‧正視圖
5103‧‧‧側視圖
5104‧‧‧第一提昇式彎管間隔板
5105‧‧‧第二提昇式彎管間隔板
5106‧‧‧第三提昇式彎管間隔板
5107‧‧‧正視圖
5108‧‧‧側視圖
5109‧‧‧半徑
5110‧‧‧高度
5111‧‧‧圓形孔
5112‧‧‧圓形孔
5113‧‧‧圓形孔
5114‧‧‧第一圓矩形孔
5115‧‧‧第二圓矩形孔
5116‧‧‧寬度
5117‧‧‧深度
5118‧‧‧左孔
5119‧‧‧中孔
5120‧‧‧右孔
5121‧‧‧寬度
5122‧‧‧深度
5123‧‧‧深度
5201‧‧‧側視圖
5202‧‧‧正視圖
5203‧‧‧自上而下視圖
5204‧‧‧透視圖
5205‧‧‧第一孔
5206‧‧‧第二孔
5207‧‧‧第三孔
5208‧‧‧第一高度
5209‧‧‧第二高度
5210‧‧‧第一深度
5211‧‧‧第二深度
5212‧‧‧厚度
5301‧‧‧正視圖
5302‧‧‧側視圖
5303‧‧‧透視圖
5304‧‧‧正視圖
5305‧‧‧側視圖
5306‧‧‧透視圖
5307‧‧‧高度
5308‧‧‧寬度
5309‧‧‧高度
5310‧‧‧寬度
5311‧‧‧圓矩形孔
5312‧‧‧中心孔
5313‧‧‧圓孔
5314‧‧‧圓孔
5401‧‧‧自上而下視圖
5402‧‧‧側視圖
5403‧‧‧透視圖
5404‧‧‧孔
5405‧‧‧孔
5406‧‧‧深度
5407‧‧‧第一寬度
5408‧‧‧第二寬度
5409‧‧‧高度
5501‧‧‧第二端視圖
5502‧‧‧第一端視圖
5503‧‧‧透視圖
5504‧‧‧第一孔
5505‧‧‧第二孔
5506‧‧‧第三孔
5507‧‧‧第四孔
5508‧‧‧第五孔
5509‧‧‧第六孔
5510‧‧‧長度
5511‧‧‧長度
5512‧‧‧長度
5513‧‧‧長度
5514‧‧‧長度
5515‧‧‧長度
5516‧‧‧長度
5601‧‧‧端視圖
5602‧‧‧側視圖
5603‧‧‧透視圖
5604‧‧‧直徑
5605‧‧‧第一長度
5606‧‧‧第二長度
5607‧‧‧第三長度
5701‧‧‧正視圖
5702‧‧‧側視圖
5704‧‧‧正視圖
5705‧‧‧側視圖
5706‧‧‧透視圖
5707‧‧‧孔
5708‧‧‧長度
5709‧‧‧寬度
5710‧‧‧寬度
5711‧‧‧寬度
5712‧‧‧高度
5713‧‧‧高度
5714‧‧‧高度
5801‧‧‧正視圖
5802‧‧‧側視圖
5803‧‧‧透視圖
5804‧‧‧近視圖
5805‧‧‧第一高度
5806‧‧‧孔
5807‧‧‧第二高度
5808‧‧‧寬度
5901‧‧‧正視圖
5902‧‧‧側視圖
5903‧‧‧透視圖
5904‧‧‧圓形孔
5905‧‧‧圓矩形孔
5906‧‧‧高度
5907‧‧‧寬度
6001‧‧‧正視圖
6002‧‧‧側視圖
6003‧‧‧圓矩形孔
6004‧‧‧圓形孔
6005‧‧‧寬度
6006‧‧‧高度
6101‧‧‧自上而下視圖
6102‧‧‧正視圖
6103‧‧‧側視圖
6104‧‧‧透視圖
6105‧‧‧孔
6106‧‧‧孔
6107‧‧‧深度
6108‧‧‧高度
6109‧‧‧寬度
6110‧‧‧深度
6111‧‧‧高度
6201‧‧‧後視圖
6202‧‧‧正視圖
6203‧‧‧俯視圖
6204‧‧‧底視圖
6205‧‧‧第一透視圖
6206‧‧‧第二透視圖
6207‧‧‧直徑
6208‧‧‧開口
6209‧‧‧開口
6301‧‧‧側視圖
6302‧‧‧正視圖
6303‧‧‧自上而下視圖
6304‧‧‧透視圖
6305‧‧‧側視圖
6306‧‧‧凹口
6307‧‧‧後視圖
6308‧‧‧刮刀固持器
6309‧‧‧高度
6310‧‧‧直徑
6311‧‧‧開口
6312‧‧‧開口
6401‧‧‧截面正視圖
6402‧‧‧側視圖
6403‧‧‧正視圖
6404‧‧‧側視圖
6405‧‧‧透視圖
6406‧‧‧自上而下視圖
6407‧‧‧底視圖
6408‧‧‧孔
6409‧‧‧孔
6410‧‧‧底部
6411‧‧‧高度
6412‧‧‧寬度
6501‧‧‧自上而下視圖
6502‧‧‧前透視圖
6503‧‧‧後透視圖
6504‧‧‧後視圖
6505‧‧‧側視圖
6506‧‧‧正視圖
6507‧‧‧截面側視圖
6508‧‧‧開口
6509‧‧‧第一直徑
6510‧‧‧第二直徑
6601‧‧‧透視圖
6602‧‧‧第一端視圖
6603‧‧‧正視圖
6604‧‧‧第二端視圖
6605‧‧‧距離
6606‧‧‧長度
6701‧‧‧自上而下視圖
6702‧‧‧前透視圖
6703‧‧‧後透視圖
6704‧‧‧正視圖
6705‧‧‧側視圖
6706‧‧‧後視圖
6707‧‧‧孔
6708‧‧‧內徑
6709‧‧‧外徑
6710‧‧‧高度
6711‧‧‧寬度
6801‧‧‧不鏽鋼管
6802‧‧‧不鏽鋼管
6803‧‧‧不鏽鋼管
6804‧‧‧不鏽鋼管
6805‧‧‧不鏽鋼管
6806‧‧‧不鏽鋼管
6807‧‧‧不鏽鋼管
6808‧‧‧不鏽鋼薄片
6809‧‧‧不鏽鋼薄片
6810‧‧‧不鏽鋼管
6904‧‧‧前透視圖
6905‧‧‧後透視圖
6906‧‧‧側視圖
6907‧‧‧間距
7001‧‧‧透視圖
7002‧‧‧螺母板
7003‧‧‧側視圖
7004‧‧‧正視圖
7005‧‧‧側視圖
7006‧‧‧開口
7007‧‧‧高度
7008‧‧‧開口
7009‧‧‧長度
7101‧‧‧提昇式支架撐臂
7102‧‧‧提昇式支架焊件
7103‧‧‧隔片
7104‧‧‧提昇式支架滑板
7105‧‧‧無螺紋隔片
7106‧‧‧氯丁橡膠輥
7107‧‧‧外六角螺釘
7108‧‧‧菲利浦機器螺釘
7109‧‧‧防松螺母
7110‧‧‧防松螺母
7111‧‧‧平墊圈
7112‧‧‧平墊圈
7113‧‧‧平墊圈
7114‧‧‧外六角螺釘
7201‧‧‧頂部透視圖
7202‧‧‧SS接頭
7203‧‧‧SS接頭
7204‧‧‧螺紋
7205‧‧‧接頭
7206‧‧‧接頭
7207‧‧‧螺紋
7208‧‧‧自上而下視圖
7209‧‧‧底部透視圖
7210‧‧‧側視圖
7301‧‧‧軟鋼管
7302‧‧‧軟鋼管
7303‧‧‧軟鋼管
7304‧‧‧軟鋼管
7305‧‧‧軟鋼管
7306‧‧‧CNC切口
7307‧‧‧CNC切口
7308‧‧‧軟鋼板
7311‧‧‧頂部透視圖
7312‧‧‧底部透視圖
7401‧‧‧混合器軸
7402‧‧‧槽混合器加強件
7403‧‧‧槽混合器葉片
7406‧‧‧透視圖
7407‧‧‧透視圖
7501‧‧‧自上而下視圖
7502‧‧‧前視圖
7503‧‧‧前視圖
7504‧‧‧前透視圖
7601‧‧‧不鏽鋼管
7602‧‧‧不鏽鋼管
7603‧‧‧不鏽鋼管
7604‧‧‧不鏽鋼管
7605‧‧‧不鏽鋼管
7606‧‧‧不鏽鋼管
7607‧‧‧不鏽鋼板
7701‧‧‧扭轉彈簧
7702‧‧‧第一反應刮刀
7703‧‧‧第一反應槳帽
7704‧‧‧帽螺釘
7705‧‧‧HDPE襯套
7706‧‧‧第一反應刮刀固持器
7707‧‧‧第一反應槳止動器
7708‧‧‧HDPE襯套
7709‧‧‧第一反應刮刀軸
7710‧‧‧第一反應刮刀安裝件
7711‧‧‧第一反應混合器葉片
7712‧‧‧反應碗
7713‧‧‧第一反應槳軸
y1 ‧‧‧方向
y2 ‧‧‧方向
本發明之新穎特性在隨附申請專利範圍中細緻闡述。將參照以下闡述利用本發明原理之說明性實施例的詳細描述及隨附圖式(在本文中亦為「圖(FIG ./ FIGS . )」)來獲得對本發明之特徵及優點的較佳理解，其中：
圖 1 為包含兩個容器之系統的示意圖；
圖 2 為包含兩個容器之另一系統的示意圖；
圖 3A 及圖 3B 顯示槽攪拌器及相關組件之示意圖；
圖 4 顯示混合碗及相關組件之示意圖；
圖 5A 及圖 5B 顯示槽及相關組件之示意圖；
圖 6 示意性地展示一種用於自石墨製造(或合成)氧化石墨之方法；
圖 7 顯示電容相對於反應時間之量測結果之實例；
圖 8 顯示電容相對於反應時間之量測結果之另一實例；
圖 9 顯示電容相對於反應時間之量測結果之另一實例；
圖 10 顯示自圖 9 中之樣品構建之雙層裝置的循環伏安法(CV)掃描；
圖 11A 及圖 11B 提供循環伏安法(CV)掃描之比較；
圖 12 顯示隨鹽酸(HCl)洗滌次數而變之電容；
圖 13A 、圖 13B 及圖 13C 顯示框架總成之實施例(例如GSRF-0100)；
圖 14A 及圖 14B 顯示托架樞軸總成之實施例(例如GSRF-0104)；
圖 15 顯示滾筒托架總成之實施例(例如GSRF-0106)；
圖 16A 及圖 16B 顯示滾筒總成之實施例(例如GSRF-0108)；
圖 16C 及圖 16D 顯示滾筒總成之另一實施例；
圖 17 顯示惰輪軸及驅動軸之實施例(例如GSRF-0011)；
圖 18 顯示驅動護罩之實施例(例如GSRF-0012)；
圖 19A 及圖 19B 顯示滾筒軸支撐件之實施例(例如GSRF-0013)；
圖 20 顯示馬達安裝板之實施例(例如GSRF-0014)；
圖 21A 、圖 21B 及圖 21C 顯示框架焊件之實施例(例如GSRF-0101)；
圖 22 顯示蓋焊件之實施例(例如GSRF-0102)；
圖 23 顯示排水盤焊件之例示實施例(例如GSRF-0103)；
圖 24 顯示蓋止動器之實施例(例如GSRF-0015)；
圖 25A 及圖 25B 顯示托架樞軸焊件之實施例(例如GSRF-0105)；
圖 26A 及圖 26B 顯示滾筒導輥及滾筒撐臂之實施例(例如GSRF-0010)；
圖 27 顯示滾筒托架焊件之實施例(例如GSRF-0107)；
圖 28A 、圖 28B 及圖 28C 顯示噴桿總成之實施例(例如GSRF-0109)；
圖 29A 及圖 29B 顯示滾筒端帽總成之實施例(例如GSRF-0110)；
圖 30A 、圖 30B 、圖 30C 及圖 30D 顯示滾筒框架之實施例(例如GSRF-0001)；
圖 31 顯示滾筒加強件之實施例(例如GSRF-0002)；
圖 32 顯示滾筒加強環之實施例(例如GSRF-0003)；
圖 33 顯示滾筒網格之實施例(例如GSRF-0004)；
圖 34 顯示滾筒微米過濾器之實施例(例如GSRF-0009)；
圖 35 顯示噴桿之實施例(例如GSRF-0005)；
圖 36 顯示滾筒軸承板之實施例(例如GSRF-0006)；
圖 37 顯示流體側上之噴桿軸承轂之實施例(例如GSRF-0007)；
圖 38 顯示流體側上之滾筒軸安裝件之實施例(例如GSRF-0008)；
圖 39 顯示惰輪側上之噴桿軸承轂之實施例(例如GSRF-0007)；
圖 40 顯示惰輪側上之滾筒軸安裝件之實施例(例如GSRF-0008)；
圖 41A 及圖 41B 顯示rGO/石墨烯第二反應過濾器之實施例；
圖 42 顯示使用圖 41A - 41B 及圖 43A - 43F 中之rGO/石墨烯第二反應過濾器之卸載程序；
圖 43A 、圖 43B 、圖 43C 、圖 43D 、圖 43E 及圖 43F 顯示rGO/石墨烯第二反應過濾器之實例(例如GSRF-1000)；
圖 44 顯示可伸縮反應器之實施例及使用可伸縮反應器之程序之實施例；
圖 45 顯示具有前機罩焊件及背機罩焊件之蓋子總成之實施例(例如GSRF-0111、GSRF-0112)；且
圖 46A 顯示第一反應系統之碗提昇閘之實施例；
圖 46B 及圖 46C 顯示第一反應混合器總成之實施例；
圖 46D 顯示第一反應系統混合器總成之蓋或蓋子之實施例；
圖 46E 顯示第一反應系統混合器總成之另一實施例；
圖 46F 顯示包含第一反應混合器總成及第一反應槽之第一反應系統之實施例；
圖 46G 顯示第一反應系統之另一實施例；
圖 46H 顯示第一反應系統混合器總成之蓋或蓋子及混合器之實施例；
圖 46I 顯示第一反應系統混合器總成之蓋或蓋子及混合器之實施例之額外視圖；
圖 46J 顯示第一反應系統之實施例；
圖 47 顯示第一反應系統、去離子水儲料槽、酸儲料槽、第二反應系統及第二反應過濾器之實施例；
圖 48 顯示提昇式支架滑板之實施例(例如GFRC-0001)；
圖 49 顯示碗提昇閘隔片之實施例(例如GFRC-0002)；
圖 50 顯示提昇式馬達安裝板之實施例(例如GFRC-0004)；
圖 51 顯示提昇式彎管間隔板之實施例(例如GFRC-0005)；
圖 52 顯示混合器感測器托架之實施例(例如GFRC-0006)；
圖 53 顯示槽馬達安裝件之實施例(例如GFRC-0008)；
圖 54 顯示混合器扭矩托架之實施例(例如GFRC-0009)；
圖 55 顯示混合器噴桿之實施例(例如GFRC-0010)；
圖 56 顯示槽混合器軸之實施例(例如GFRC-0011)；
圖 57 顯示槽混合器葉片之實施例(例如GFRC-0012)；
圖 58 顯示碗安裝板之實施例(例如GFRC-0013)；
圖 59 顯示支架開關安裝板之實施例(例如GFRC-0014)；
圖 60 顯示第一反應混合器葉片之實施例(例如GFRC-0016)；
圖 61 顯示第一反應刮刀安裝件之實施例(例如GFRC-0017)；
圖 62 顯示第一反應刮刀軸之實施例(例如GFRC-0018)；
圖 63 顯示第一反應刮刀固持器之實施例(例如GFRC-0019)；
圖 64 顯示第一反應槳軸之實施例(例如GFRC-0020)；
圖 65 顯示第一反應槳帽之實施例(例如GFRC-0021)；
圖 66 顯示第一反應混合器驅動軸之實施例(例如GFRC-0022)；
圖 67 顯示第一反應槳止動器之實施例(例如GFRC-0024)；
圖 68A 及圖 68B 顯示第一反應框架焊件之實施例(例如GFRC-0101)；
圖 69A 及圖 69B 顯示提昇式支架焊件之實施例(例如GFRC-0102)；
圖 70 顯示提昇式支架撐臂之實施例(例如GFRC-0103)；
圖 71 顯示提昇式支架之實施例(例如GFRC-0104)；
圖 72 顯示第一反應頂板之實施例(例如GFRC-0105)；
圖 73 顯示混合器馬達安裝件之實施例(例如GFRC-0108)；
圖 74 顯示1000加侖槽混合器槳之實施例(例如GFRC-0109)；
圖 75 顯示150加侖槽混合器槳之實施例(例如GFRC-0110)；
圖 76A 及圖 76B 顯示第一反應框架擱板之實施例(例如GFRC-0111)；
圖 76C 顯示具有冰螺鑽進料端(4703 )及高錳酸鉀螺鑽進料端(4705 )之第一反應框架擱板之實施例；
圖 77A 及圖 77B 顯示第一反應槳總成之實施例(例如GFRC-0112)；
圖 78 顯示用於真空過濾設備(例如VAC-0010)之排出盤；
圖 79 顯示用於真空過濾設備(例如VAC-0011)之真空桌托盤網格；
圖 80 顯示用於真空過濾設備(例如VAC-0012)之托盤側面；
圖 81 顯示用於真空過濾設備(例如VAC-0013)之托盤底板；
圖 82 顯示用於真空過濾設備(例如VAC-0014)之軸承板；
圖 83 顯示用於真空過濾設備(例如VAC-0015)之馬達安裝板；
圖 84 顯示用於真空過濾設備(例如VAC-0016)之軌道角板；
圖 85 顯示用於真空過濾設備(例如VAC-0017)之踏板；
圖 86A 及圖 86B 顯示用於真空過濾設備(例如VAC-0105)之真空桌框架及電氣系統；
圖 86C 顯示真空過濾設備之可調節致動器及近接感測器；
圖 86D 顯示用於將真空桌托盤夾緊在適當位置之可調節機構；
圖 87A 顯示用於真空過濾設備(例如VAC-0102)之真空桌托盤；
圖 87B 顯示用於真空過濾設備之噴桿加強件；
圖 87C 顯示用於噴桿總成之噴桿；
圖 87D 顯示用於真空過濾設備之噴桿總成；
圖 88A 及圖 88B 顯示真空過濾設備(例如VAC-1000)；
圖 88C 顯示用於真空過濾設備之真空槽；
圖 88D 顯示用於真空桌托盤之網格支撐件；
圖 89 顯示用於塗佈基板或膜之方法；
圖 90 顯示用於切割及/或分割基板之設備；
圖 91 顯示用於混合漿料之設備；
圖 92 顯示漿料之黏度量測；
圖 93 顯示用於混合漿料之設備及真空過濾器；
圖 94 顯示用於塗佈膜基板之設備；
圖 95 顯示用於滾軋膜基板之設備；
圖 96 顯示用於滾軋膜基板之設備；
圖 97 顯示膜基板；
圖 98 顯示膜基板；
圖 99 顯示用漿料塗佈膜基板之設備；
圖 100 顯示切割漿料塗佈膜之條帶的設備；
圖 101 顯示例示性漿料塗佈膜之條帶；
圖 102 顯示漿料層與膜基板分離之例示性漿料塗佈膜之條帶；
圖 103 顯示用於製造膠凍卷之設備(例如捲繞機)；
圖 104 顯示電池；
圖 105 顯示用於將陽極附接至電池殼之設備(例如點焊機)；
圖 106 顯示例示性電池外殼；
圖 107 顯示電池外殼及突片；
圖 108 顯示例示性能量儲存裝置；且
圖 109 顯示用於能量儲存裝置之試驗台。

Claims (51)

  1. 一種真空過濾系統，其包含： a) 包含經組態以允許排水之表面的過濾器支撐件； b) 安置於該表面上之過濾材料，該過濾材料包含用於過濾含碳組合物之孔隙； c) 至少一個噴桿總成，其經安置以將含碳組合物或洗滌液中之至少一者分配至該過濾材料上；及 d) 真空源，其經組態以向該過濾器支撐件施加負壓以增強該含碳組合物之過濾。
  2. 如請求項1之真空過濾系統，其中該表面包含六角間隔材料。
  3. 如請求項1之真空過濾系統，其中該過濾器支撐件包含為該過濾材料提供支撐之六角間隔材料。
  4. 如請求項1之真空過濾系統，其中該過濾材料包含中值孔徑不超過約5微米之孔隙。
  5. 如請求項1之真空過濾系統，其中該過濾材料包含至少一個網格過濾層。
  6. 如請求項5之真空過濾系統，其中該至少一個網格過濾層為金屬。
  7. 如請求項1之真空過濾系統，其中該過濾材料經組態以在過濾之後保留至少70% w/w之該含碳組合物。
  8. 如請求項1之真空過濾系統，其中該過濾材料包含2個過濾層。
  9. 如請求項1之真空過濾系統，其中該過濾材料包含4個過濾層。
  10. 如請求項1之真空過濾系統，其中該洗滌液為去離子水。
  11. 如請求項1之真空過濾系統，其中該至少一個噴桿總成包含用於分配該含碳組合物或該洗滌液中之至少一者之一組一或多個開口。
  12. 如請求項11之真空過濾系統，其中該一或多個開口包含一或多個用於分配該含碳組合物或該洗滌液之噴嘴。
  13. 如請求項1之真空過濾系統，其中該至少一個噴桿總成在至少兩個位置之間可調節。
  14. 如請求項13之真空過濾系統，其中該至少兩個位置包含升高位置及降低位置。
  15. 如請求項1之真空過濾系統，其中該至少一個噴桿總成可水平移動以在該表面上分配該含碳組合物。
  16. 如請求項1之真空過濾系統，其中該過濾器支撐件包含至少一個真空桌托盤，其提供該經組態以允許排水之表面。
  17. 如請求項16之真空過濾系統，其中該至少一個真空桌托盤包含過濾材料。
  18. 如請求項1之真空過濾系統，其中該過濾器支撐件可在輸送機系統上水平移動。
  19. 如請求項1之真空過濾系統，其中該至少一個噴桿總成包含用於分配該含碳組合物之第一噴桿及用於分配該洗滌液之第二噴桿。
  20. 如請求項1之真空過濾系統，其中該至少一個噴桿總成包含第二管內部之第一管。
  21. 如請求項20之真空過濾系統，其中該第一管包含一或多個開口，其面朝上以將洗滌液分配至該第二管中以使得該第二管能夠將該洗滌液均勻分配至過濾材料上。
  22. 如請求項1之真空過濾系統，其中該至少一個噴桿總成流體耦接至該含碳組合物之源。
  23. 如請求項1之真空過濾系統，其中該至少一個噴桿總成流體耦接至該洗滌液之源。
  24. 如請求項1之真空過濾系統，其中該含碳組合物包含使用製造氧化石墨烯之反應系統產生之反應產物。
  25. 如請求項24之真空過濾系統，其中該等反應產物包含氧化石墨烯及硫酸。
  26. 如請求項1之真空過濾系統，其中該噴桿總成在低壓下將該含碳組合物分配至該過濾材料上。
  27. 如請求項1之真空過濾系統，其中該噴桿總成在高壓下將該含碳組合物分配至該過濾材料上。
  28. 如請求項1之真空過濾系統，其中該噴桿總成在低壓下分配該洗滌液。
  29. 如請求項1之真空過濾系統，其進一步包含用於控制該真空過濾系統之操作的控制單元。
  30. 如請求項29之真空過濾系統，其中該控制單元經組態以自主操作該真空過濾系統過濾該含碳組合物。
  31. 如請求項29之真空過濾系統，其中該控制單元經組態以進行該含碳組合物之過濾直至符合臨限值條件。
  32. 如請求項29之真空過濾系統，其中該控制單元經組態以執行清潔協定。
  33. 如請求項29之真空過濾系統，其中該真空過濾系統經組態以進行該含碳組合物之批量純化。
  34. 如請求項29之真空過濾系統，其中該真空過濾系統經組態以進行該含碳組合物之連續純化。
  35. 如請求項1之真空過濾系統，其進一步包含安置於該過濾器支撐件下方之排水盤，用於自該過濾器支撐件接收液體流過物。
  36. 如請求項35之真空過濾系統，其中該排水盤流體耦接至真空槽，其中該真空源耦接至該真空槽且經由該真空槽及該排水盤向該過濾器支撐件施加負壓。
  37. 如請求項35之真空過濾系統，其中該真空源經由該排水盤向該過濾器支撐件施加負壓。
  38. 如請求項35之真空過濾系統，其進一步包含用於收集液體流過物之真空槽。
  39. 如請求項1之真空過濾系統，其進一步包含用於量測該含碳組合物之pH的pH感測器。
  40. 如請求項1之真空過濾系統，其中該至少一個噴桿總成為可拆卸的。
  41. 如請求項1之真空過濾系統，其中該過濾器支撐件為可拆卸的。
  42. 一種真空過濾系統，其包含： a) 包含過濾材料之真空桌，該過濾材料包含平均孔徑適合於保留含碳組合物之孔隙；及 b) 至少一個經組態以將該含碳組合物分配至該過濾材料上且經組態以將洗滌液分配至該含碳組合物上之設備，其中在過濾之後保留至少80% w/w之該含碳組合物。
  43. 一種真空過濾系統，其包含： a) 真空桌，其包含經組態以允許排水之間隔材料； b) 安置於該間隔材料上之過濾材料，該過濾材料包含平均孔徑適合於保留含碳組合物之孔隙；及 c) 至少一個經組態以將該含碳組合物分配至該過濾材料上且經組態以將洗滌液分配至該含碳組合物上之噴桿總成，其中在過濾之後保留至少80% w/w之該含碳組合物。
  44. 一種使用真空過濾系統過濾包含氧化石墨烯之含碳組合物之方法，其包含： a) 提供真空過濾系統，其包含安置於過濾器支撐件表面上之過濾材料及至少一個噴桿總成； b) 藉由該至少一個噴桿總成將該包含氧化石墨烯之含碳組合物分配至該過濾材料上；及 c) 藉由該至少一個噴桿總成將洗滌液分配至該含碳組合物上 其中該過濾材料保留該氧化石墨烯，同時允許濾液排出。
  45. 如請求項44之方法，其進一步包含藉由該真空過濾系統之真空源向該過濾材料施加吸力以增強該含碳組合物之過濾。
  46. 如請求項44之方法，其中該過濾材料包含中值孔徑不超過約5微米之孔隙。
  47. 如請求項44之方法，其中該過濾材料包含至少一個網格過濾層。
  48. 如請求項47之方法，其中該至少一個網格過濾層為金屬。
  49. 如請求項44之方法，其中該過濾材料經組態以在過濾之後保留至少80% w/w之該含碳組合物或氧化石墨烯。
  50. 如請求項44之方法，其進一步包含乾燥藉由該過濾材料保留之該氧化石墨烯。
  51. 如請求項50之方法，其中乾燥該氧化石墨烯包含風乾、加熱該氧化石墨烯或其組合。
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