本实用新型涉及超细固体混合粉末分离技术领域，特别是一种多级石墨烯粉体分离装置用于不同层数的石墨烯纳米材料混合粉体的分离。
背景技术：
在石墨烯的工业化量产制备过程中，不同层数的石墨烯将以粉末混合的形式存在。不同层数的石墨烯所具备的性能大不相同，在电池、超级电容器、显示屏等领域，所需要的是单层石墨烯；在石墨烯基高分子复合材料中，根据材料的性能要求，所需添加不同层数的石墨烯；在防腐耐磨涂料领域，出于成本的考虑，可以添加多层石墨烯来改性。所以在不同的领域，需要不同层数的石墨烯，然而石墨烯层数的细分显得尤为重要，同时也是难点。因为石墨烯由碳元素构成，很难溶于溶剂，使用相似相容的萃取方法无法实现。单层石墨烯与多层石墨烯在宏观上很难区分，用一些传统的工艺也无法分离。
一种多级石墨烯粉体分离装置，采用的是气体分子在高速运动过程中与石墨烯粉体产生冲击、碰撞、摩擦，利用这种作用力将不同层数的石墨烯分离开，再利用重力的大小与沉积速度的快慢关系，建立数学模型，找到最优时间点，负压抽取分离器不同位置分布的石墨烯，从而完成不同层数石墨烯的分离。
技术实现要素：
本实用新型目的在于提供一种多级石墨烯粉体分离装置，重点解决不同层数的石墨烯混合粉体的分离问题。
为达上述目的，本实用新型具体提供一种多级石墨烯粉体分离装置，所述装置包含：一级分离器、二级分离器；三级分离器；四级分离器；进料口；阀门组件；出料口等。一级分离器与进料口和二级分离器相连；三级分离器与二级分离器和四级分离器相连；四级分离器与出料口相连。一级分离器与三级分离器结构功能相同，主要作用是热分离；二级分离器和四级分离器结构功能相同，主要作用是冷沉积。石墨烯粉体通过进料口首先被吹入一级分离器，一级分离器产生高速高温气体，气体分子高速运动不断与石墨烯产生摩擦碰撞，同时较高的温度使气体分子的热运动更加剧烈。在气体分子不断冲击作用下，使不同层数混合的石墨烯粉体分离开来，成为独立的个体分布在装置内。反应预设时间后，连通一级分离器和二级分离器的阀门被打开，处于一级分离器中不同层数的石墨烯粉体连同空气进入到二级分离器中。二级分离器提供了较低的温度，空气分子运动迅速减弱，在重力的作用下，层数较多质量较大的石墨烯将不断向下沉积，层数较少质量较轻的石墨烯将漂浮在二级分离器的中上部。待静止设定时间后，连通二级分离器和三级分离器的阀门将被打开，三级分离器产生负压，将处于二级分离器中上部的石墨烯吸入三级分离器进行再次分离；二级分离器中下部的石墨烯通过下端阀门重新回到一级分离器中继续分离。在三级分离器中同样利用空气分子将石墨烯粉体进一步细分，细分过程结束后，通过连通三级分离器与四级分离器的阀门送入到四级分离器中。此时经过二次分离的石墨烯粉体在四级分离器中冷却沉积，在重力作用下不同层数的石墨烯将分布于四级分离器的不同位置。经过设定沉积时间后，出料口被打开，在负压的作用下，分布于四级分离器上中下部位的石墨烯通过三个出料口进入收集装置，这样就实现了不同层数的石墨烯混合粉体分离。
在上述一种多级石墨烯粉体分离装置，优选的，所述装置带有一级分离器、二级分离器；三级分离器；四级分离器；其中第一、第三级分离器结构相同，第二、第四级分离器结构相同；
在上述一种多级石墨烯粉体分离装置，优选的，所述一、三级分离器属热分离器，内置高温高速脉冲气流发射装置；二、四级分离器属冷沉降器，内置电子制冷装置；
在上述一种多级石墨烯粉体分离装置，优选的，所述阀门组件均配备防爆电机及电磁阀，利用计算机精确控制开关时间；
在上述一种多级石墨烯粉体分离装置，优选的，所述多级分离可根据实际情况进行同比例放大及缩小，以满足工业生产要求；
在上述一种多级石墨烯粉体分离装置，优选的，所述出料口可灵活安装在不同级的分离器上，且可以增加出料口数量，以此达到石墨烯层数更加精细的分离。
本实用新型所提供的一种多级石墨烯粉体分离装置为不同层数的石墨烯混合粉体的细分提供了一种新的分离技术。在分离过程中无需高温高压环境，完全使用纯粹的物理方法进行分离，无需添加任何化工原料，所分离出的石墨烯纯度高，无缺陷，同时对环境友好。此种多级分离装置具有较强的适应性，不只限于石墨烯粉体的分离，亦可用于分离不同的固体粉末，能够应用于化工、食品、高分子材料等诸多工业生产领域。
附图说明
图1为本实用新型提供的种多级石墨烯粉体分离装置示意图。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型做进一步详细说明。在此，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。
请参考图1所示，本实用新型具体提供一种多级石墨烯粉体分离装置，所述装置包含：一级分离器1、二级分离器2；三级分离器3；四级分离器4；进料口5；阀门6；阀门7；阀门8；阀门9；出料口10；出料口11；出料口12；流动方向13。
石墨烯粉体通过进料口5被吹入一级分离器1，一级分离器1产生高速高温气体，气体分子高速运动不断与石墨烯产生摩擦碰撞，同时较高的温度使气体分子的热运动更加剧烈。在气体分子不断冲击下，使不同层数的石墨烯分离开来，成为独立的个体分布在装置内。反应一段时间后，阀门6被打开，不同层数的石墨烯粉体连同空气进入到二级分离器2中，二级分离器2提供了较低的温度，空气分子运动迅速减弱，在重力的作用下，层数较多质量较大的石墨烯将不断向下沉积，层数较少质量较轻的石墨烯将漂浮在二级分离器2的中上部。待静止一段时间后，阀门8将被打开，利用负压将处于二级分离器2中上部的石墨烯送入三级分离器3进行再次分离；二级分离器2中下部的石墨烯通过阀门7回到一级分离器1中继续分离。三级分离器3与一级分离器1功能作用相同，利用空气分子将石墨烯粉体进一步细分，然后通过阀门9送入四级分离器4中。四级分离器4作用与二级分离器2作用相同，冷却空气降低分子运动，在重力作用下不同层数的石墨烯将分布于四级分离器4不同的位置。利用负压，四级分离器4上中下部位的石墨烯通过出料口10、出料口11、出料口12进入收集装置，这样就实现了不同层数的石墨烯混合粉体分离。
在上述实施例中为四级分离装置，所述一级分离器1、三级分离器3功能结构相同，能产生高温高速冲击气流；二级分离器2、四级分离器4功能结构相同，为石墨烯粉体提供低温安静沉积环境。
在上述实施例中为四级分离装置，可根据不同品质的石墨烯分离质量要求，增加或减少分离级数，以便适应不同的工况要求，但最少要有两级分离。
在本实用新型一优选的实施例中，所述进料口5；阀门6；阀门7；阀门8；阀门9；出料口10；出料口11；出料口12均配备防爆电机和电磁阀，为石墨烯粉体的流动提供动力的同时保证安全。
在本实用新型一优选的实施例中，各阀门的开启与关闭按照设定好的时序控制，反应过程中阀门不会开启，且控制石墨烯粉体从二级分离器2反流到一级分离器1的阀门7是在设定好的反应次数后开启，将多次沉积的石墨烯粉体统一回注到一级分离器1进行二次分离。
本实用新型具有以下有益效果：
1、本实用新型提供的多级石墨烯粉体分离装置，此种装置完全利用物理方法进行不同层数的石墨烯粉体分离，分离过程中无需加入任何萃取液体等化工原料，不破坏石墨烯结构，确保石墨烯的纯净度，同时对环境无任何污染。
2、本实用新型提供的多级石墨烯粉体分离装置，工作时无需高温高压，结构简单，安全可靠。
3、本实用新型提供的多级石墨烯粉体分离装置，可根据不同要求分离级数可进行放大或缩小，以便达到最优的应用效果。
4、本实用新型提供的多级石墨烯粉体分离装置，不但可以用来分离石墨烯粉体，亦可用于石墨粉、高分子材料粉末、合金粉末等进行分离。具有更好的适应性与更广阔的应用领域。
以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。