本實(shí)用新型涉及超細(xì)固體混合粉末分離技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種多級(jí)石墨烯粉體分離裝置用于不同層數(shù)的石墨烯納米材料混合粉體的分離。

背景技術(shù)：

在石墨烯的工業(yè)化量產(chǎn)制備過(guò)程中，不同層數(shù)的石墨烯將以粉末混合的形式存在。不同層數(shù)的石墨烯所具備的性能大不相同，在電池、超級(jí)電容器、顯示屏等領(lǐng)域，所需要的是單層石墨烯；在石墨烯基高分子復(fù)合材料中，根據(jù)材料的性能要求，所需添加不同層數(shù)的石墨烯；在防腐耐磨涂料領(lǐng)域，出于成本的考慮，可以添加多層石墨烯來(lái)改性。所以在不同的領(lǐng)域，需要不同層數(shù)的石墨烯，然而石墨烯層數(shù)的細(xì)分顯得尤為重要，同時(shí)也是難點(diǎn)。因?yàn)槭┯商荚貥?gòu)成，很難溶于溶劑，使用相似相容的萃取方法無(wú)法實(shí)現(xiàn)。單層石墨烯與多層石墨烯在宏觀上很難區(qū)分，用一些傳統(tǒng)的工藝也無(wú)法分離。

一種多級(jí)石墨烯粉體分離裝置，采用的是氣體分子在高速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中與石墨烯粉體產(chǎn)生沖擊、碰撞、摩擦，利用這種作用力將不同層數(shù)的石墨烯分離開(kāi)，再利用重力的大小與沉積速度的快慢關(guān)系，建立數(shù)學(xué)模型，找到最優(yōu)時(shí)間點(diǎn)，負(fù)壓抽取分離器不同位置分布的石墨烯，從而完成不同層數(shù)石墨烯的分離。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型目的在于提供一種多級(jí)石墨烯粉體分離裝置，重點(diǎn)解決不同層數(shù)的石墨烯混合粉體的分離問(wèn)題。

為達(dá)上述目的，本實(shí)用新型具體提供一種多級(jí)石墨烯粉體分離裝置，所述裝置包含：一級(jí)分離器、二級(jí)分離器；三級(jí)分離器；四級(jí)分離器；進(jìn)料口；閥門(mén)組件；出料口等。一級(jí)分離器與進(jìn)料口和二級(jí)分離器相連；三級(jí)分離器與二級(jí)分離器和四級(jí)分離器相連；四級(jí)分離器與出料口相連。一級(jí)分離器與三級(jí)分離器結(jié)構(gòu)功能相同，主要作用是熱分離；二級(jí)分離器和四級(jí)分離器結(jié)構(gòu)功能相同，主要作用是冷沉積。石墨烯粉體通過(guò)進(jìn)料口首先被吹入一級(jí)分離器，一級(jí)分離器產(chǎn)生高速高溫氣體，氣體分子高速運(yùn)動(dòng)不斷與石墨烯產(chǎn)生摩擦碰撞，同時(shí)較高的溫度使氣體分子的熱運(yùn)動(dòng)更加劇烈。在氣體分子不斷沖擊作用下，使不同層數(shù)混合的石墨烯粉體分離開(kāi)來(lái)，成為獨(dú)立的個(gè)體分布在裝置內(nèi)。反應(yīng)預(yù)設(shè)時(shí)間后，連通一級(jí)分離器和二級(jí)分離器的閥門(mén)被打開(kāi)，處于一級(jí)分離器中不同層數(shù)的石墨烯粉體連同空氣進(jìn)入到二級(jí)分離器中。二級(jí)分離器提供了較低的溫度，空氣分子運(yùn)動(dòng)迅速減弱，在重力的作用下，層數(shù)較多質(zhì)量較大的石墨烯將不斷向下沉積，層數(shù)較少質(zhì)量較輕的石墨烯將漂浮在二級(jí)分離器的中上部。待靜止設(shè)定時(shí)間后，連通二級(jí)分離器和三級(jí)分離器的閥門(mén)將被打開(kāi)，三級(jí)分離器產(chǎn)生負(fù)壓，將處于二級(jí)分離器中上部的石墨烯吸入三級(jí)分離器進(jìn)行再次分離；二級(jí)分離器中下部的石墨烯通過(guò)下端閥門(mén)重新回到一級(jí)分離器中繼續(xù)分離。在三級(jí)分離器中同樣利用空氣分子將石墨烯粉體進(jìn)一步細(xì)分，細(xì)分過(guò)程結(jié)束后，通過(guò)連通三級(jí)分離器與四級(jí)分離器的閥門(mén)送入到四級(jí)分離器中。此時(shí)經(jīng)過(guò)二次分離的石墨烯粉體在四級(jí)分離器中冷卻沉積，在重力作用下不同層數(shù)的石墨烯將分布于四級(jí)分離器的不同位置。經(jīng)過(guò)設(shè)定沉積時(shí)間后，出料口被打開(kāi)，在負(fù)壓的作用下，分布于四級(jí)分離器上中下部位的石墨烯通過(guò)三個(gè)出料口進(jìn)入收集裝置，這樣就實(shí)現(xiàn)了不同層數(shù)的石墨烯混合粉體分離。

在上述一種多級(jí)石墨烯粉體分離裝置，優(yōu)選的，所述裝置帶有一級(jí)分離器、二級(jí)分離器；三級(jí)分離器；四級(jí)分離器；其中第一、第三級(jí)分離器結(jié)構(gòu)相同，第二、第四級(jí)分離器結(jié)構(gòu)相同；

在上述一種多級(jí)石墨烯粉體分離裝置，優(yōu)選的，所述一、三級(jí)分離器屬熱分離器，內(nèi)置高溫高速脈沖氣流發(fā)射裝置；二、四級(jí)分離器屬冷沉降器，內(nèi)置電子制冷裝置；

在上述一種多級(jí)石墨烯粉體分離裝置，優(yōu)選的，所述閥門(mén)組件均配備防爆電機(jī)及電磁閥，利用計(jì)算機(jī)精確控制開(kāi)關(guān)時(shí)間；

在上述一種多級(jí)石墨烯粉體分離裝置，優(yōu)選的，所述多級(jí)分離可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行同比例放大及縮小，以滿(mǎn)足工業(yè)生產(chǎn)要求；

在上述一種多級(jí)石墨烯粉體分離裝置，優(yōu)選的，所述出料口可靈活安裝在不同級(jí)的分離器上，且可以增加出料口數(shù)量，以此達(dá)到石墨烯層數(shù)更加精細(xì)的分離。

本實(shí)用新型所提供的一種多級(jí)石墨烯粉體分離裝置為不同層數(shù)的石墨烯混合粉體的細(xì)分提供了一種新的分離技術(shù)。在分離過(guò)程中無(wú)需高溫高壓環(huán)境，完全使用純粹的物理方法進(jìn)行分離，無(wú)需添加任何化工原料，所分離出的石墨烯純度高，無(wú)缺陷，同時(shí)對(duì)環(huán)境友好。此種多級(jí)分離裝置具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，不只限于石墨烯粉體的分離，亦可用于分離不同的固體粉末，能夠應(yīng)用于化工、食品、高分子材料等諸多工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型提供的種多級(jí)石墨烯粉體分離裝置示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本實(shí)用新型實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合實(shí)施例和附圖，對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。在此，本實(shí)用新型的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本實(shí)用新型，但并不作為對(duì)本實(shí)用新型的限定。

請(qǐng)參考圖1所示，本實(shí)用新型具體提供一種多級(jí)石墨烯粉體分離裝置，所述裝置包含：一級(jí)分離器1、二級(jí)分離器2；三級(jí)分離器3；四級(jí)分離器4；進(jìn)料口5；閥門(mén)6；閥門(mén)7；閥門(mén)8；閥門(mén)9；出料口10；出料口11；出料口12；流動(dòng)方向13。

石墨烯粉體通過(guò)進(jìn)料口5被吹入一級(jí)分離器1，一級(jí)分離器1產(chǎn)生高速高溫氣體，氣體分子高速運(yùn)動(dòng)不斷與石墨烯產(chǎn)生摩擦碰撞，同時(shí)較高的溫度使氣體分子的熱運(yùn)動(dòng)更加劇烈。在氣體分子不斷沖擊下，使不同層數(shù)的石墨烯分離開(kāi)來(lái)，成為獨(dú)立的個(gè)體分布在裝置內(nèi)。反應(yīng)一段時(shí)間后，閥門(mén)6被打開(kāi)，不同層數(shù)的石墨烯粉體連同空氣進(jìn)入到二級(jí)分離器2中，二級(jí)分離器2提供了較低的溫度，空氣分子運(yùn)動(dòng)迅速減弱，在重力的作用下，層數(shù)較多質(zhì)量較大的石墨烯將不斷向下沉積，層數(shù)較少質(zhì)量較輕的石墨烯將漂浮在二級(jí)分離器2的中上部。待靜止一段時(shí)間后，閥門(mén)8將被打開(kāi)，利用負(fù)壓將處于二級(jí)分離器2中上部的石墨烯送入三級(jí)分離器3進(jìn)行再次分離；二級(jí)分離器2中下部的石墨烯通過(guò)閥門(mén)7回到一級(jí)分離器1中繼續(xù)分離。三級(jí)分離器3與一級(jí)分離器1功能作用相同，利用空氣分子將石墨烯粉體進(jìn)一步細(xì)分，然后通過(guò)閥門(mén)9送入四級(jí)分離器4中。四級(jí)分離器4作用與二級(jí)分離器2作用相同，冷卻空氣降低分子運(yùn)動(dòng)，在重力作用下不同層數(shù)的石墨烯將分布于四級(jí)分離器4不同的位置。利用負(fù)壓，四級(jí)分離器4上中下部位的石墨烯通過(guò)出料口10、出料口11、出料口12進(jìn)入收集裝置，這樣就實(shí)現(xiàn)了不同層數(shù)的石墨烯混合粉體分離。

在上述實(shí)施例中為四級(jí)分離裝置，所述一級(jí)分離器1、三級(jí)分離器3功能結(jié)構(gòu)相同，能產(chǎn)生高溫高速?zèng)_擊氣流；二級(jí)分離器2、四級(jí)分離器4功能結(jié)構(gòu)相同，為石墨烯粉體提供低溫安靜沉積環(huán)境。

在上述實(shí)施例中為四級(jí)分離裝置，可根據(jù)不同品質(zhì)的石墨烯分離質(zhì)量要求，增加或減少分離級(jí)數(shù)，以便適應(yīng)不同的工況要求，但最少要有兩級(jí)分離。

在本實(shí)用新型一優(yōu)選的實(shí)施例中，所述進(jìn)料口5；閥門(mén)6；閥門(mén)7；閥門(mén)8；閥門(mén)9；出料口10；出料口11；出料口12均配備防爆電機(jī)和電磁閥，為石墨烯粉體的流動(dòng)提供動(dòng)力的同時(shí)保證安全。

在本實(shí)用新型一優(yōu)選的實(shí)施例中，各閥門(mén)的開(kāi)啟與關(guān)閉按照設(shè)定好的時(shí)序控制，反應(yīng)過(guò)程中閥門(mén)不會(huì)開(kāi)啟，且控制石墨烯粉體從二級(jí)分離器2反流到一級(jí)分離器1的閥門(mén)7是在設(shè)定好的反應(yīng)次數(shù)后開(kāi)啟，將多次沉積的石墨烯粉體統(tǒng)一回注到一級(jí)分離器1進(jìn)行二次分離。

本實(shí)用新型具有以下有益效果：

1、本實(shí)用新型提供的多級(jí)石墨烯粉體分離裝置，此種裝置完全利用物理方法進(jìn)行不同層數(shù)的石墨烯粉體分離，分離過(guò)程中無(wú)需加入任何萃取液體等化工原料，不破壞石墨烯結(jié)構(gòu)，確保石墨烯的純凈度，同時(shí)對(duì)環(huán)境無(wú)任何污染。

2、本實(shí)用新型提供的多級(jí)石墨烯粉體分離裝置，工作時(shí)無(wú)需高溫高壓，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安全可靠。

3、本實(shí)用新型提供的多級(jí)石墨烯粉體分離裝置，可根據(jù)不同要求分離級(jí)數(shù)可進(jìn)行放大或縮小，以便達(dá)到最優(yōu)的應(yīng)用效果。

4、本實(shí)用新型提供的多級(jí)石墨烯粉體分離裝置，不但可以用來(lái)分離石墨烯粉體，亦可用于石墨粉、高分子材料粉末、合金粉末等進(jìn)行分離。具有更好的適應(yīng)性與更廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域。

以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本實(shí)用新型的具體實(shí)施例而已，并不用于限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。