一种碳纳米管高温连续提纯设备的制作方法

本发明涉及碳纳米管提纯技术领域，尤其涉及一种碳纳米管高温连续提纯设备。

背景技术：

碳纳米管作为一维纳米材料，具有优异的物理机械性能，其主要是有呈六边形排列的碳原子构成数层到数十层的同轴圆管，它具有非常大的长径比，直径通常在1-100nm之间，长度在数微米到数百微米，正是由于其大的长径比，碳纳米管在力学、电学、导电导热性能方面都表现非常优异，由于其具有优异的性能，碳纳米管在催化剂载体，橡胶塑料复合材料，电化学材料，光电传感等诸多领域都具有广阔的，潜在的应用前景。

市场上对碳纳米管的提纯制备技术中，如若利用碳纳米管的导电性进行制备提纯，则工艺过程成本较为高昂，技术要求较高，同时提纯的纯度有限，但是如若采用传统的使用酸洗的制作工艺，需要多次的水洗提取，会产生较多的废水，水资源使用较多，不利于节能减排。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，如：利用碳纳米管的导电性进行制备提纯，则工艺过程成本较为高昂，而采用传统的使用酸洗的制作工艺，会产生较多的废水，水资源使用较多，而提出的一种碳纳米管高温连续提纯设备。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种碳纳米管高温连续提纯设备，包括加料罐、高温提纯罐和产品冷却罐，所述高温提纯罐设置在加料罐与产品冷却罐之间，所述加料罐的上端连接有输入管，所述加料罐、高温提纯罐和产品冷却罐的下端均安装有物料转移阀，所述加料罐与高温提纯罐之间连接有第一连接管，所述高温提纯罐与产品冷却罐之间连接有第二连接罐，所述产品冷却罐的下端安装有输出管，所述高温提纯罐的上端安装有真空泵，所述高温提纯罐的一侧连接有通气管，所述高温提纯罐内安装有一对输入装置，所述高温提纯罐的下端连接有连通管，所述连通管连接有三通体，所述三通体的一端与第二连接罐连接，所述三通体内设置有调控装置。

优选的，所述输入装置包括蒸汽管，所述蒸汽管插设在高温提纯罐上，所述蒸汽管上开设有多个卡口，所述卡口上转动卡接有喷头，所述卡口为圆弧型，所述蒸汽管的两侧对称设置有拉轴，所述喷头分别与拉轴套接，所述蒸汽管的上端安装有调节机构，两个所述拉轴与调节机构连接。

优选的，所述调节机构包括调节套、齿轮轴和连接体，所述蒸汽管上固定套接有螺纹套，所述调节套与螺纹套螺纹套接，所述拉轴与连接体的下方固定连接，所述齿轮轴固定连接在连接体的上方，所述调节套的下方开设有卡腔，所述卡腔的内壁上设置有齿槽，所述齿轮轴与齿槽啮合，所述卡腔的顶部安装有转动环，所述转动环套接在蒸汽管上，所述转动环与卡腔的内壁之间安装有轴承，所述转动环与齿轮轴之间连接有弹簧。

优选的，所述调控装置包括扇形块，所述扇形块转动连接在三通体内，所述三通体内转动连接有转轴，所述转轴穿过三通体，所述扇形块与转轴固定连接，所述三通体设置有第一出口、第二出口和第三出口，所述第一出口与连通管连接，所述第二出口与第二连接罐连接，所述第一出口和第二出口均通过法兰与连通管、第二连接罐连接。

优选的，所述高温提纯罐上安装有与输入装置对应的安装块，所述蒸汽管穿过安装块，所述安装块内安装有一对密封轴，两个所述拉轴分别穿过密封轴。

优选的，所述产品冷却罐上开设有冷却腔，所述冷却腔的上端连接有液体管，所述冷却腔内填充有冷却液。

优选的，所述高温提纯罐内胆的材质为石墨，所述产品冷却罐的内胆材质也为石墨，所述第二连接罐的内壁上设置有隔离层，所述隔离层的材质也为石墨。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

通过高温加热与碘蒸汽反应，避免通过酸洗的方法，避免使用大量的水洗提纯，则有效的减少了水资源的浪费，也避免后续对污水处理的工序，同时也节约了成本；

本装置结构工艺简明，结构简单，相应的成本较为低廉，能够适应一般的碳纳米管提纯需要，在提出的过程中只会产生很容易处理的碘颗粒，且碘颗粒相对的对环境污染小，相对于较强的还原剂而言，不具有较大的危险性；

在高温提纯罐的内部安装可以调控喷射方向的蒸汽管，通过控制喷气方向来进行各种反应物的混合，提高反应物的混合程度，有利于反应，从而保证提纯的效果。

附图说明

图1为本发明提出的一种碳纳米管高温连续提纯设备的结构示意图；

图2为图1中a处的结构示意图；

图3为图1中b处的结构示意图；

图4为图1中c处的结构示意图；

图5为图1中d处的结构示意图。

图中：1输入管、2加料罐、3物料转移阀、4第一连接管、5高温提纯罐、6真空泵、7通气管、8拉轴、9蒸汽管、10连通管、11第二连接罐、12液体管、13冷却腔、14产品冷却罐、15输出管、16螺纹套、17调节套、18轴承、19弹簧、20连接体、21转动环、22齿轮轴、23三通体、24扇形块、25转轴、26法兰、27卡口、28喷头、29密封轴、30安装块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

参照图1-5，一种碳纳米管高温连续提纯设备，包括加料罐2、高温提纯罐5和产品冷却罐14，高温提纯罐5设置在加料罐2与产品冷却罐14之间，加料罐2的上端连接有输入管1，加料罐2、高温提纯罐5和产品冷却罐14的下端均安装有物料转移阀3，加料罐2与高温提纯罐5之间连接有第一连接管4，高温提纯罐5与产品冷却罐14之间连接有第二连接罐11，产品冷却罐14的下端安装有输出管15，高温提纯罐5的上端安装有真空泵6，高温提纯罐5的一侧连接有通气管7，高温提纯罐5内安装有一对输入装置，高温提纯罐5的下端连接有连通管10，连通管10连接有三通体23，三通体23的一端与第二连接罐11连接，三通体23内设置有调控装置，，产品冷却罐14上开设有冷却腔13，冷却腔13的上端连接有液体管12，冷却腔13内填充有冷却液，循环冷却液进行冷却降温，高温提纯罐5内胆的材质为石墨，产品冷却罐14的内胆材质也为石墨，第二连接罐11的内壁上设置有隔离层，隔离层的材质也为石墨，由于内部反应的物料为碳纳米管，为了避免设备本身影响碳纳米管的提纯，故而使用同种元素不同分子结构的材质隔离保护；

其中，输入装置包括蒸汽管9，蒸汽管9插设在高温提纯罐5上，蒸汽管9上开设有多个卡口27，卡口27上转动卡接有喷头28，卡口27为圆弧型，蒸汽管9的两侧对称设置有拉轴8，喷头28分别与拉轴8套接，蒸汽管9的上端安装有调节机构，两个拉轴8与调节机构连接，向蒸汽管9内通入参与反应的碘蒸汽，气体的输入的过程对内部造成影响，高温提纯罐5内部的气体呈现定向流动，从而实现物料的混合，保证反应的充分圆弧型的卡口27，使得喷头28可以在卡口27内能够在一定范围内自由转动，高温提纯罐5上安装有与输入装置对应的安装块30，蒸汽管9穿过安装块30，安装块30内安装有一对密封轴29，两个拉轴8分别穿过密封轴29，由于拉轴8是可以调控移动的装置，则相应的通过密封轴29来实现拉轴8相对高温提纯罐5的移动，同时保证高温提纯罐5的密闭性；

其中，调节机构包括调节套17、齿轮轴22和连接体20，蒸汽管9上固定套接有螺纹套16，调节套17与螺纹套16螺纹套接，拉轴8与连接体20的下方固定连接，齿轮轴22固定连接在连接体20的上方，调节套17的下方开设有卡腔，卡腔的内壁上设置有齿槽，齿轮轴22与齿槽啮合，卡腔的顶部安装有转动环21，转动环21套接在蒸汽管9上，转动环21与卡腔的内壁之间安装有轴承18，转动环21与齿轮轴22之间连接有弹簧19，调节套17相对螺纹套16螺纹转动，调节螺纹套16与调节套17之间的相对位置，实现调节套17的上下移动，齿轮轴22和连接体20在弹簧19的弹力作用下，使得齿轮轴22与齿槽啮合固定，则连接体20与调节套17之间角度位置固定，如若需要调节连接体20和拉轴8的角度，则向下拉动齿轮轴22，使得齿轮轴22脱离齿槽，同时由于转动环21通过轴承18可以相对调节套17自由转动，则当改变连接体20角度的时候，弹簧19和转动环21相对于的会改变，释放连接体20，齿轮轴22再次与齿槽卡接，则连接体20的角度得到固定；

其中，调控装置包括扇形块24，扇形块24转动连接在三通体23内，三通体23内转动连接有转轴25，转轴25穿过三通体23，扇形块24与转轴25固定连接，三通体23设置有第一出口、第二出口和第三出口，第一出口与连通管10连接，第二出口与第二连接罐11连接，第一出口和第二出口均通过法兰26与连通管10、第二连接罐11连接，三通体23内圆柱型的空腔内，扇形块24在空腔内转动，当扇形块24转动图示位置的时候，则第二连接罐11将会被堵住，则碳纳米管将无法通过第二连接罐11输出，相应的反应形成的杂物将会通过第三出口输出，当反应产生的杂质通过第三出口输出完毕之后，再次通过转轴25带动扇形块24转动，则可以对碳纳米管进行输出；

首先在加料罐2中加入定量碳纳米管，通过气体输送到高温提纯罐5中，在输入物料之前，需要对内部的环境进行净化，即将内部的各个阀门均打开，向内通入氮气以排除空气以及其他的一些杂质物质，保证内部环境的干净，物料的添加是通过气体将其运输到高温提纯罐5内；

高温提纯罐5在提前开温到1500℃-2200℃进行预热，碳纳米管转移到高温提纯罐5之后，将高温提纯罐5的各个端口密封住，密封使用的材料为石墨，通过真空泵6将高温提纯罐5内抽成真空状态；

然后通过蒸汽管9向内通入高温的碘蒸汽，为了保证碘蒸汽与碳纳米管充分的混合反应，调整碘蒸汽输入的角度，使其内部形成暂时循环混合的气流，即调整各个喷头28的朝向角度，当各个角度同一向下的时候，能够吹起碳纳米管粉末，从而便于各种反应物的混合，而喷头28的朝向可以通过拉轴8来调整，拉轴8的移动将会带动喷头28转动，拉轴8与连接体20的位置角度移动同步，向下拉动连接体20，使得齿轮轴22与齿槽脱离，即可实现连接体20水平角度的改变，即喷头28的朝向，相对螺纹套16螺纹转动调节套17，即可实现喷头28垂直角度的改变，从而更加便利于碘蒸汽与碳纳米管的混合反应；

反应结束之后碘会被还原成固体颗粒，会沉降下来，当通过转轴25将扇形块24转动至如图示位置的时候，高温提纯罐5内部的固体颗粒就可以通过第三出口输出，反之，当扇形块24转动至较大一侧向下的时候，则碳纳米管通过第二出口从第二连接罐11输出；

碳纳米管在高温提纯罐5中混高温环境下混合反应输入管1小时之后通过气体传输到产品冷却罐14中，温度降到300℃一下转移到产品冷却罐14中，通过液体管12输入适合温度的液体，逐渐的对碳纳米管进行降温，降温得到的物料通过输出管15输出。

以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。