[实用新型]一种多级石墨烯粉体分离装置

说明书

技术领域

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。

发明内容

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