本發(fā)明涉及氧化石墨烯過濾裝置，尤其是涉及一種氧化石墨烯反應原漿連續(xù)過濾提純裝置。

背景技術：

石墨烯是由sp2碳原子組成的新型二維材料，具有非常優(yōu)異導電性、導熱性和透光性，在催化、儲能、傳感、微電子等領域展現(xiàn)出了巨大的應用前景。目前，最成熟的石墨烯量產方法是氧化還原法(hummers法，j.am.chem.soc.8,1339；acsnano4,4806)，是指利用強氧化劑(kmno4，h2o2,nano3)和濃硫酸對石墨進行插層、氧化和剝離得到氧化石墨烯，再通過化學還原或者熱還原除去含氧官能團。該方法原理成熟，產品均一性高，是目前最適合于大批量生產石墨烯的工藝之一。但是，氧化法所得的氧化石墨烯反應原漿中含有大量氫離子、金屬離子和酸根離子等水溶性雜質，實驗室常以多次離心的方式去除雜質離子以實現(xiàn)氧化石墨烯的提純，但是該方法能耗高、處理量低，且需要大量人工操作，不適用于大批量生產。在氧化石墨烯的生產過程中，高效的提純是提升產能和產品質量的必備工藝。

中國專利cn104118872a公開了一種采用電解槽分離提純氧化石墨烯的方法，該方法需要施加外部電場，能耗較高?？紤]到氧化石墨烯的分散性隨著雜質離子濃度的變化而變化，在批量連續(xù)生產中，采用逐級提純方法，將過濾、沉降、離心等工藝相結合，與采用單一工藝相比，更能實現(xiàn)高效的過濾提純并減少能耗和排放。氧化石墨烯的反應原漿具有極強的酸性，原漿中的固體多以大尺寸團簇的形式存在，能夠有效地被濾布阻隔，而原漿中絕大部分的雜質離子能夠穿透濾布，達到初級提純的目的。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于基于濾布過濾原理提供一種氧化石墨烯反應原漿連續(xù)過濾提純裝置。

本發(fā)明設有過濾池、進料口、驅動電機、集料斗、廢液收集斗、沖洗噴頭，所述過濾池水平安裝，所述集料斗和廢液收集斗平行安裝在過濾池的下部；

所述過濾池的支撐架可翻轉板框結構，支撐架的中心位置設有轉軸用以連接驅動電機，過濾池為抽屜式設計，過濾池設有兩個濾布支撐抽屜，兩個濾布支撐抽屜分別正對于下方的集料斗和廢液收集斗；濾布支撐抽屜的內壁上設有用于固定和更換濾布的鎖緊卡扣，濾布安裝在濾布支撐抽屜側面和側面的內壁；濾布支撐抽屜從過濾池支撐架中抽出對濾布進行更換，兩個濾布支撐抽屜置入過濾池支撐架的上下朝向相反，濾布支撐抽屜側邊設有不對稱的定位安裝導軌，防止抽屜置入朝向錯誤；過濾池支撐架在兩個濾布支撐抽屜中間設置有導流擋板；所述驅動電機通過齒輪、螺桿等機械傳動部件與過濾池支撐架的轉軸連接；所述進料口安裝在廢液收集斗正上方的殼體頂部，所述沖洗噴頭設有兩個安裝在集料斗一側的殼體側面，沖洗噴頭分別位于過濾池的上下兩側，可按工藝需求分別或同時從上下兩側清洗過濾池；所述進料口、沖洗噴頭均設置閥門控制通斷。

所述過濾池支架上的導流擋板可采用坡度式設計，可實現(xiàn)液體的導引和匯聚等功能。

所述兩個濾布支撐抽屜正對進料口的濾布支撐抽屜處于工作狀態(tài)，另一濾布支撐抽屜處于空閑狀態(tài)。

所述集料斗底端設有出料口，所述廢液收集斗底端設有廢液出水口，出料口與廢液出水口均設置閥門控制通斷。

所述進料口、驅動電機、沖洗噴頭、出料口和廢液出水口，既可手動獨立控制開關以實現(xiàn)進料、過濾、沖洗等，也可集成到統(tǒng)一的控制系統(tǒng)中，實現(xiàn)自動化運行，或將作為其他大型設備(如石墨烯大型制備線)的一部分實現(xiàn)工藝集成自動化運行。

本發(fā)明適用于未經處理的氧化石墨烯反應原漿的初級提純，清除廢液質量占比在90％以上。本發(fā)明提出的傳動機構簡單，能耗低，濾布可以循環(huán)使用并且易于更換，可連續(xù)工作，用水量小，安全性高，適用于批量生產。

本發(fā)明的優(yōu)點和有益效果有：

1.本發(fā)明提出的過濾提純裝置傳動機構簡單，可連續(xù)工作，便于實現(xiàn)自動化，洗滌速度快、用水量小、能耗低、安全性高，運行維護成本低；

2.本發(fā)明對hummers法制備所得的氧化石墨烯反應原漿有特別好的初級過濾效果，清除廢液質量占比在90％以上，濾布沖洗后可以循環(huán)數(shù)次使用，濾布的更換方便快捷，可在裝置運行時進行更換，不影響裝置的連續(xù)工作。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例的過濾池結構示意圖。

圖2是本發(fā)明實施例的整體結構示意圖。

具體實施方式

以下實施例將結合附圖對本發(fā)明作進一步的說明。

如圖1和2所示，本發(fā)明實施例包括濾布支撐抽屜1、過濾池支撐架2、導流擋板3、轉軸4、鎖緊卡扣5、定位安裝導軌6、過濾池7、進料口8、驅動電機9、殼體10、沖洗噴頭11、廢液收集斗12、集料斗13、廢液出水口14、出料口15。

殼體10為長方體設計，過濾池支撐架2水平安裝在殼體10內腔的中上部位，驅動電機9安裝在殼體10上部外側，過濾池支撐架2為可翻轉長方形板框，板框中央的支撐橫條將板框分為左右對稱、俯視面積相同的兩部分，中央支撐橫條中心位置安裝有導流擋板3和轉軸4，轉軸4通過齒輪、螺桿等機械傳動部件與驅動電機9連接。

廢液收集斗12和集料斗13為形狀、體積相同的立式容器，敞口為長方形，敞口面積和形狀與過濾池支撐架2俯視面積的1/2相近，并排置于殼體10底部，分別位于過濾池支撐架2的轉軸4所在豎直平面的兩側。進料口8安裝在殼體10頂部，俯視正對廢液收集斗12的敞口中心位置附近。

過濾池7為抽屜式設計，過濾池支撐架2包含兩個濾布支撐抽屜1，分別位于中央支撐橫條兩側，可將濾布支撐抽屜1從過濾池支撐架2中整體抽出進行濾布更換，兩個濾布支撐抽屜1以上下相反的朝向置入過濾池支撐架2。濾布支撐抽屜1側邊有不對稱設計的定位安裝導軌6，用于加強承重并防止置入過濾池支撐架2時發(fā)生朝向錯誤。俯視正對進料口8的濾布支撐抽屜1內壁朝上，處于工作狀態(tài)，另一個濾布支撐抽屜1內壁朝下，處于空閑狀態(tài)。

濾布由鎖緊卡扣5固定在濾布支撐抽屜1上。

氧化石墨烯反應原漿通過進料口8進入過濾池7，氧化石墨烯被濾布阻隔，90％以上廢液穿過濾布流入廢液收集斗12。

過濾過程中可將處于空閑狀態(tài)的濾布支撐抽屜1抽出進行濾布更換(無需每次更換，更換周期視濾布過濾效果而定，若每升反應原漿在過濾時間超過3h(含)后仍有可流動液體殘留在濾布上，則需更換濾布)。

驅動電機9控制濾池7的翻轉，在過濾完成后，過濾池7在驅動電機9的驅動下按設定速度翻轉至設定角度(90°為典型值，實際的翻轉角度及轉速可隨工藝要求進行調整)，沖洗噴頭11向濾池噴射水流沖洗濾布，被沖刷的物料經導流擋板3匯聚流入集料斗13。

廢液收集斗12盛滿廢液后，可開啟廢液出水口14的閥門將廢液排出以便進行處理回收。

集料斗13用于收集過濾后的氧化石墨烯，開啟出料口15的閥門可進行取料用于后續(xù)加工處理。

纖維濾布材料包括但不限于pp(聚丙烯)、pe(聚乙烯)、pa(尼龍)以及pps(聚苯硫醚)，過濾精度為5～25μm。

濾布支撐抽屜1、過濾池支撐架2、殼體10、廢液收集斗12、集料斗13均由耐酸材料制造，包括但不限于不銹鋼(304及以上)、特氟龍等。

具體工作狀態(tài)和過程描述如下：

待過濾漿料為hummers法及其改良法初始反應完畢未經任何處理的氧化石墨烯反應原漿。

過濾池初始為水平狀態(tài)，進料口8的閥門開啟，待過濾的氧化石墨烯反應原漿通過進料口8流入過濾池7內處于工作狀態(tài)的濾布支撐抽屜1中。

氧化石墨烯反應原漿中90％以上的雜質離子和水透過濾布，流入過濾池7下方的廢液收集斗12，包含少量水分和雜質的氧化石墨烯物料保留在濾布上面；在此過程中，可將另一側處于空閑狀態(tài)的濾布支撐抽屜1抽出，進行濾布更換工作。

過濾完成后(時間由工藝需求決定)，驅動電機9啟動，在設定轉速下將過濾池7向著反應原漿進料的反方向翻轉90°(典型值)。

沖洗噴頭11開啟，向含有氧化石墨烯物料的濾布噴射水流，濾布上的氧化石墨烯在自重和水流作用下被沖刷，順著導流擋板流入到下方的集料斗13中，沖洗時間由工藝需求決定。

驅動電機9啟動，將過濾池7在設定轉速下按原翻轉方向繼續(xù)翻轉至水平狀態(tài)。

此時，原工作狀態(tài)的濾布支撐抽屜1進入空閑狀態(tài)，可進行濾布更換等維護工作；原空閑狀態(tài)的濾布支撐抽屜1進入工作狀態(tài)，可開始下一輪進料和過濾。

至此，一次進料、過濾和清洗過程完成。

本發(fā)明提出的裝置能耗低、洗滌速度快、用水量小、安全性高，傳動機構簡單，易于安裝和維護，可連續(xù)工作，便于實現(xiàn)自動化，清除廢液質量占比在90％以上。