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鳞片氧化石墨烯超声波分散制备设备
1. 20K超声波石墨烯分散设备
1.1产品构成
小试机:超声波主机+超声波驱动电源+实验固定架
中试机:超声波主机+超声波驱动电源+循环反应釜(含冷却夹套、加料口、送料泵、底座支架)
生产线:超声波主机+超声波驱动电源+电源放置柜+反应釜(含冷却夹套)+固定支架(含隔音棉)+流量计+变频泵
1.2超声波石墨烯分散机工作原理
超音速 SONIC超声波是指频率超过20000Hz的声波,超声波空化是指当超声波在液体中传播,且强度达到某个阈值时,会激发液体中的微气泡的生长和急速崩溃的过程,空化气泡在急剧崩溃的瞬间产生局部高温高压。在超声波空化强度的区域内,会产生上万亿个这样的气泡,从而促进一系列物理、化学变化。
专门用于石墨烯制备过程的超声波设备,通过对液体介质施加超声波,发挥超声波所*的空化效应、机械效应等达到加工的目的。
石墨烯的制备过程:
用溶剂热插层(solvcthermal-asssisted exfoliation)制备石墨烯,以膨胀石墨(EG)为原料,利用邮寄溶剂与石墨烯片的双偶极诱导作用(dipoeinduceddipole interaction)形成石墨烯预处理液(如图C);再通过超声处理后,得到分散较好的石墨烯分散液(如图d);后通过离心机进行离心分离或通过压滤机对分散液进行压滤,以得到石墨烯微片。
1.3产品特点
石墨烯超声波设备较显著特点在于无论何种负载条件,超声波主机的输出振幅是始终*的。
超音速 SONIC超声波本质上是一种振动,在液体中转播时,空化作用的大小是和超声波主机的振幅有关,振幅越大空化作用越大,反之空化作用就越小。在同样工况条件下,通过控制振幅,也就控制了空化效果,进而起到了控制石墨烯分散效果的作用。
石墨烯作为一种化工原料,其制取和应用过程中,液体的粘度、温度、压强、流速均在动态变化,因此对于超声波设备来说,负载也在不断变化。以细胞破碎仪为例,它是一种恒功率设备,即无论负载如何变化,其输出功率是不变的。当负载大,振幅就小,负载小振幅就大。由于振幅的不确定,细胞破碎仪产生的空化效果就不确定,进而导致实验或生产的不确定。超声波清洗机也是如此。
杭州超音速机电科技有限公司生产的石墨烯超声波分散设备,它不同于传统的超声波设备,是一种恒振幅设备。即当输出超声波主机输出振幅由超声波驱动电源调节确定后,无论负载如何变化,超声波设备的振幅始终不变,空化效果也就保持不变,实验和生产的效果也就可以确保稳定。当然可想而知,当负载小,设备的输出功率就小;负载大,设备的输出功率就大。在这样的条件下,设备功率已经与空化效果无关。
◎技术优势
1、优选天然鳞片石墨,采用预插热层后膨胀法制备低氧化程度的膨胀石墨烯。
2、采用双偶极诱导机制来剥离、分散石墨,制备得到的石墨烯产品的片层粒径>1μm,片层结构均一,通透性较好,结构缺陷少;在导电性能和导热性能上均远远优于氧化还原法制备的石墨烯产品。
3、超声装置功率大、空化能力强、覆盖范围广,分散效果好。
4、成本低、操作简单、产品质量高。
2. sonic超声波石墨烯分散设备功能和用途
2.1石墨烯超声波小试机:
专业用于石墨烯实验室内的实验设备,用于测试石墨烯制取或应用的可行性。通过石墨烯超声波小试机可以获得以下信息
1、超声波对该工况和应用条件是否有用
2、影响实验结果的因素(如超声波振幅、作用时间、反应容积、物料配比等)
3、获得理想的实验结果,并记录相关实验参数,为后续的中试实验提供标准
2.2石墨烯超声波中试机:
专业用于石墨烯超声波中试实验的实验设备,即在已经获得超声波小试实验结果后,通过中试设备进行放大实验,取得相关参数数据。石墨烯超声波中试机是石墨烯超声波生产线中一个独立的生产单元,通过循环送料泵实现物料在单个反应釜内的流动,从而模拟工业生产线的情况。通过中试机可以获得一系列于工业生产相关的参数,为后续的连续工业生产线的选型做准备。应用中试机后需要确定的参数如下:
1、单位时间的生产量
2、单套超声波设备的反应容积和流速
3、单套超声波设备的功率
4、恰当的物料配比
5、超声波单套数量
2.3石墨烯超声波生产线(六套超声波设备为一个单元):
专业用于石墨烯超声波的生产和应用,主要用于工业化的石墨烯分散,其具体的选型,如功率,套数等,需要根据中试机实验结果确定。石墨烯超声波生产线除超声波设备和物料反应釜外,还配备了冷却循环用夹套、流量泵、流量计、电源放置柜、反应釜固定架(带隔音棉)。用户只需提供动力电缆、物料接口、冷却水接口即可实现石墨烯的工业化生产或应用。
6.石墨烯设备功能 6.1反应物料要求
由于石墨烯的制取或应用一般是在化工环境下进行,超声波设备可适应一般的化工环境,但由于超声波设备的特殊性。对物料的腐蚀性、粘度、压强、流速等参数非常敏感,因此必须提供相应的物料工况条件才可以进行设备选型。
6.2设备外部环境要求
由于超声波设备是机电设备的一种,其使用的环境类同与电气设备的使用环境,必须保证常温、常压、无粉尘、湿度≤60%。
6.3设备安装要求
1、超声波主机与反应釜为快卡法兰连接,标准配置的中试机和生产线的超声波主机的快卡法兰为直径77.5
2、除法兰以外,超声波主机不能其他部件均不能用于固定
3、超声波驱动电源(单套)的供电要求为220V 50Hz,若同时使用多台电源,请使用380V供电,并注意三相平衡
4、物料和冷却管道接口均为快卡法兰,直径为50.5。
5、地面要求平整,工作环境通风
6、超声波设备在使用过程中会产生噪音,现场人员必须佩带隔音耳塞
7.使用超声波设备给客户带来的
超声波本质是一种高频率的机械振动,当其作用在液体中时,会产生空化作用,其可以在极小的区域内(1μm)产生高温、高压的微射流,进而对物料产生作用。由于空化作用是一个物理过程,其作用过程中不会产生任何副产品。
对于石墨烯的分散来说,超声波在液体中,通过空化作用,可以将数十层的石墨烯分散成几层甚至单层。设备只需经过简单的工艺改造即可满足生产或使用要求,超声波对氧化石墨烯或石墨烯单质均可提到理想的作用。
超声波设备对比传统工艺优势
1、超声波能量集中,大大提高生产效率
2、物理过程作用,无副产品或污染
3、超声波振动促进化学反应,可以减少化学催化剂的用量