本發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。考慮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。

技術實現要素：

本發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過濾提純裝置。

本發明設有過濾池、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，另一濾布支撐抽屜處于空閑狀態。

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進料、過濾、沖洗等，也可集成到統一的控制系統中，實現自動化運行，或將作為其他大型設備(如石墨烯大型制備線)的一部分實現工藝集成自動化運行。

本發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。本發明提出的傳動機構簡單，能耗低，濾布可以循環使用并且易于更換，可連續工作，用水量小，安全性高，適用于批量生產。

本發明的優點和有益效果有：

1.本發明提出的過濾提純裝置傳動機構簡單，可連續工作，便于實現自動化，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數次使用，濾布的更換方便快捷，可在裝置運行時進行更換，不影響裝置的連續工作。

附圖說明

圖1是本發明實施例的過濾池結構示意圖。

圖2是本發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明作進一步的說明。

如圖1和2所示，本發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，另一個濾布支撐抽屜1內壁朝下，處于空閑狀態。

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，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翻轉至水平狀態。

此時，原工作狀態的濾布支撐抽屜1進入空閑狀態，可進行濾布更換等維護工作；原空閑狀態的濾布支撐抽屜1進入工作狀態，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，可連續工作，便于實現自動化，清除廢液質量占比在90％以上。