氧化石墨烯溶液的制备系统的制作方法

本实用新型涉及一种氧化石墨烯溶液的制备系统，属于氧化石墨烯技术领域。

背景技术：

石墨烯，它是碳原子以sp²杂化连接的单原子厚度的二维原子晶体。这种特殊结构使石墨烯表现出许多优异性质，例如超高比表面积，超高的电学特性，超高的电子传输能力和超强的力学性能等，是一种前沿新材料，在许多科学领域产生深远的影响。

氧化石墨烯是石墨粉末经过化学氧化剂脱层后的产物，氧化石墨烯是单一的原子层，可以在横向尺寸上从几十纳米到数十微米，因此，其结构跨越了一般化学和材料科学的典型尺度。氧化石墨烯可以被视为一种非传统的软性材料，具有聚合物、胶体、薄膜的特性。用石墨粉来制备氧化石墨烯是大规模制备石墨烯的起点，也是实现石墨烯大量制备的有效方法之一。

目前，用于生产氧化石墨烯溶液的系统，设备连接错综复杂，制备周期长，操作极不便利，产率低，不适用于大规模工业化生产的需求。

技术实现要素：

本实用新型的目的是克服现有技术中的不足，提供一种制备时间短，操作便捷，安全系数高，实用性强，结构简单，能够适用于大规模工业化生产需求的高产率的氧化石墨烯溶液制备系统。

本实用新型所述的氧化石墨烯溶液的制备系统，包括预处理反应釜，预处理反应釜通过管路与一级氧化釜中上部连接，一级氧化釜通过管路与二级氧化釜中上部连接，二级氧化釜底部通过管路与一级离心机连接，一级离心机通过管路与二级离心机连接，二级离心机通过管路与超声釜中上部连接，超声釜底部通过管路与三级离心机连接，三级离心机通过管路与氧化石墨烯溶液储罐连接。

其中：

预处理反应釜上部连接有浓硫酸进料管和天然鳞片石墨进料口。

一级氧化釜上部连接有高铁酸钾进料口。

二级氧化釜上部连接有纯化水进料管和双氧水进料管。

二级离心机上部连接有纯化水进料管。

超声釜上部连接有纯化水进料管。

一级离心机的转速为800-1200r/min。

二级离心机的转速为19000r/min-25000r/min。

三级离心机的转速为19000r/min-25000r/min。

本实用新型所述的氧化石墨烯溶液的制备系统工作原理及过程：

质量浓度98％的浓硫酸由浓硫酸进料管加入到预处理反应釜，目数为50-120的天然鳞片石墨由天然鳞片石墨进料口加入到预处理反应釜，在预处理反应釜内，浓硫酸对天然鳞片石墨进行预氧化处理。

预氧化完毕后的溶液通过循环泵打入到一级氧化釜，高铁酸钾由高铁酸钾进料口加入到一级氧化釜，在一级氧化釜内，高铁酸钾对预氧化完毕的溶液进行一级氧化处理。

一级氧化完毕得到的溶液通过循环泵打入到二级氧化釜，纯化水由纯化水进料管加入到二级氧化釜，双氧水由双氧水进料管加入到二级氧化釜，在二级氧化釜内双氧水对一级氧化完毕的溶液进行二级氧化处理。

二级氧化处理完毕的溶液由二级氧化反应釜底部通过管路进入到一级离心泵，进行离心除酸处理，一级离心处理后的膏体通过循环泵打入到二级离心机，纯化水通过纯化水进料管加入到二级离心机内，在二级离心机内，清洗至中性。

清洗至中性的膏体通过循环泵打入到超声釜进行超声处理，根据需要配置的氧化石墨烯溶液的浓度加入纯化水，纯化水通过纯化水进料管加入到超声釜中进行超声处理，超声处理完毕的溶液通过管路进入到三级离心机，进行离心除杂，离心完毕的氧化石墨烯溶液通过循环泵送至氧化石墨烯溶液储罐进行储存。

本实用新型与现有技术相比，具有以下有益效果：

本实用新型所述的氧化石墨烯溶液的制备系统，氧化石墨烯溶液的制备时间短，操作便捷，安全系数高，实用性强，结构简单，能够适用于大规模工业化生产需求的、高产率的氧化石墨烯溶液制备系统。

附图说明

图1是氧化石墨烯溶液的制备系统结构示意图。

图中：1、预处理反应釜；2、一级氧化釜；3、二级氧化釜；4、超声釜；5、浓硫酸进料管；6、天然鳞片石墨进料口；7、高铁酸钾进料口；8、纯化水进料管；9、双氧水进料管；10、一级离心机；11、二级离心机；12、三级离心机；13、氧化石墨烯溶液储罐。

具体实施方式

以下结合实施例对本实用新型作进一步描述。

实施例1

下面结合附图对本实用新型的实施例作进一步描述：如图1所示，本实用新型所述的氧化石墨烯溶液的制备系统，包括预处理反应釜1，预处理反应釜1通过管路与一级氧化釜2中上部连接，一级氧化釜2通过管路与二级氧化釜3中上部连接，二级氧化釜3底部通过管路与一级离心机10连接，一级离心机10通过管路与二级离心机11连接，二级离心机11通过管路与超声釜4中上部连接，超声釜4底部通过管路与三级离心机12连接，三级离心机12通过管路与氧化石墨烯溶液储罐13连接。

其中：

预处理反应釜1上部连接有浓硫酸进料管5和天然鳞片石墨进料口6。

一级氧化釜2上部连接有高铁酸钾进料口7。

二级氧化釜3上部连接有纯化水进料管8和双氧水进料管9。

二级离心机11上部连接有纯化水进料管8。

超声釜4上部连接有纯化水进料管8。

一级离心机10的转速为800-1200r/min。

二级离心机11的转速为19000r/min-25000r/min。

三级离心机12的转速为19000r/min-25000r/min。

本实用新型所述的氧化石墨烯溶液的制备系统工作原理及过程：

质量浓度98％的浓硫酸由浓硫酸进料管5加入到预处理反应釜1，目数为50-120的天然鳞片石墨由天然鳞片石墨进料口6加入到预处理反应釜1，在预处理反应釜1内，浓硫酸对天然鳞片石墨进行预氧化处理；

预氧化完毕后的溶液通过循环泵打入到一级氧化釜2，高铁酸钾由高铁酸钾进料口7加入到一级氧化釜2，在一级氧化釜2内，高铁酸钾对预氧化完毕的溶液进行一级氧化处理；

一级氧化完毕得到溶液通过循环泵打入到二级氧化釜3，纯化水由纯化水进料管8加入到二级氧化釜3，双氧水由双氧水进料管9加入到二级氧化釜3，在二级氧化釜3内双氧水对一级氧化完毕的溶液进行二级氧化处理；

二级氧化处理完毕的溶液由二级氧化反应釜3底部通过管路进入到一级离心泵10，进行离心除酸处理，一级离心处理后的膏体通过循环泵打入到二级离心机11，纯化水通过纯化水进料管8加入到二级离心机11内，在二级离心机11内，清洗至中性；

清洗至中性的膏体通过循环泵打入到超声釜4进行超声处理，根据需要配置的氧化石墨烯溶液的浓度加入纯化水，纯化水通过纯化水进料管8加入到超声釜4中进行超声处理，超声处理完毕的溶液通过管路进入到三级离心机12，进行离心除杂，离心完毕的氧化石墨烯溶液通过循环泵送至氧化石墨烯溶液储罐13进行储存。

技术特征：

1.一种氧化石墨烯溶液的制备系统，其特征在于：包括预处理反应釜(1)，预处理反应釜(1)通过管路与一级氧化釜(2)中上部连接，一级氧化釜(2)通过管路与二级氧化釜(3)中上部连接，二级氧化釜(3)底部通过管路与一级离心机(10)连接，一级离心机(10)通过管路与二级离心机(11)连接，二级离心机(11)通过管路与超声釜(4)中上部连接，超声釜(4)底部通过管路与三级离心机(12)连接，三级离心机(12)通过管路与氧化石墨烯溶液储罐(13)连接。

2.根据权利要求1所述的氧化石墨烯溶液的制备系统，其特征在于：预处理反应釜(1)上部连接有浓硫酸进料管(5)和天然鳞片石墨进料口(6)。

3.根据权利要求1所述的氧化石墨烯溶液的制备系统，其特征在于：一级氧化釜(2)上部连接有高铁酸钾进料口(7)；二级氧化釜(3)上部连接有纯化水进料管(8)和双氧水进料管(9)。

4.根据权利要求1所述的氧化石墨烯溶液的制备系统，其特征在于：二级离心机(11)上部连接有纯化水进料管(8)。

5.根据权利要求1所述的氧化石墨烯溶液的制备系统，其特征在于：超声釜(4)上部连接有纯化水进料管(8)。

6.根据权利要求1所述的氧化石墨烯溶液的制备系统，其特征在于：一级离心机(10)的转速为800-1200r/min；二级离心机(11)的转速为19000r/min-25000r/min；三级离心机(12)的转速为19000r/min-25000r/min。

技术总结
本实用新型涉及一种氧化石墨烯溶液的制备系统，属于氧化石墨烯技术领域。包括预处理反应釜，预处理反应釜通过管路与一级氧化釜中上部连接，一级氧化釜通过管路与二级氧化釜中上部连接，二级氧化釜底部通过管路与一级离心机连接，一级离心机通过管路与二级离心机连接，二级离心机通过管路与超声釜中上部连接，超声釜底部通过管路与三级离心机连接，三级离心机通过管路与氧化石墨烯溶液储罐连接。本实用新型所述的氧化石墨烯溶液的制备系统，氧化石墨烯溶液的制备时间短，操作便捷，安全系数高，实用性强，结构简单，能够适用于大规模工业化生产需求的、高产率的氧化石墨烯溶液制备系统。

技术研发人员：李猛;王刚;于名讯;任卫卫;张锋;高睿
受保护的技术使用者：淄博联科石墨烯技术服务中心
技术研发日：2019.07.12
技术公布日：2020.05.08