專利名稱：采用超聲波洗滌器洗滌漿料的碳納米管純化系統的制作方法
技術領域：
采用超聲波洗滌器洗滌漿料的碳納米管純化系統
技術領域：
本實用新型涉及碳納米管的純化技術，特別涉及一種采用采用超聲波洗滌器進行洗滌的碳納米管的純化系統。
背景技術：
碳納米管具有優異的導電、導熱及耐腐蝕性能，作為高性能添加劑可應用于鋰離子電池正負極材料、塑料、高性能聚合物、涂料等產品中。目前常用化學氣相沉積(CVD)制備碳納米管。然而CVD法使用過渡金屬催化劑導致所制備的碳納米管中往往含有較高含量的金屬雜質，比如鐵(Fe)雜質，較高的金屬含量易引起電池自放電，導致電池內部微短路，存在安全隱患。因此，有必要提供一種改進的技術方案來克服上述問題。
實用新型內容本實用新型的目的在于提供一種采用改進的過濾洗滌裝置的碳納米管純化系統，其可以提高了碳納米管和氯離子的分離效率，極大的降低了水洗的次數，減少了去離子水的使用量，并降低了酸液的排放量。為了解決上述問題，本實用新型提出一種碳納米管純化系統，其包括酸洗裝置和過濾洗滌裝置。所述酸洗裝置用于使用鹽酸溶液對碳納米管進行酸洗以使得碳納米管中的金屬雜質與所述鹽酸溶液進行反應。所述過濾洗滌裝置用于對在所述酸洗裝置中反應得到的漿料進行過濾和洗滌以去除該漿料中的酸液并降低漿料中氯離子的含量。所述過濾洗滌裝置包括過濾釜和超聲波洗滌器，所述過濾釜用于對在所述酸洗裝置中反應后得到的漿料進行過濾；所述超聲波洗滌器用于對經所述過濾釜過濾后的漿料進行水洗；所述過濾釜也用于對經過所述超聲波洗滌器水洗后的漿料進行過濾。進一步的，所述碳納米管純化系統還包括有干燥粉碎裝置，所述干燥粉碎裝置用于對在所述過濾洗滌裝置進行過濾洗滌后的漿料進行干燥和粉碎處理以得到碳納米管粉末。進一步的，所述碳納米管純化系統還包括有另一個過濾釜，該另一個過濾釜用于過濾并混合輸送至其內的的去離子水和鹽酸以得到鹽酸溶液。進一步的，所述碳納米管純化系統還包括裝有去離子水的罐體和裝有鹽酸溶液的鹽酸桶，利用離心泵將所述罐體中的去離子水和所述鹽酸桶中的鹽酸輸送至所述第一過濾釜。進一步的，所述酸洗裝置包括反應釜、攪拌器、恒溫器和石墨冷凝器。所述反應釜用于容納碳納米管和由所述第一過濾釜提供的鹽酸溶液；所述恒溫裝置用于使所述反應釜保持恒定的反應溫度；所述攪拌器用于對所述反應釜中的碳納米管和所述鹽酸溶液進行攪拌；所述石墨冷凝器用于冷凝從所述反應釜中揮發出的鹽酸酸霧，并使冷凝后的鹽酸回流至所述反應釜。[0010]更進一步的，所述反應釜的壁部是中空的，所述恒溫裝置向所述反應釜的中空的壁部內提供循環的恒溫的液體。與現有技術相比，本實用新型中的碳納米管純化系統中的過濾洗滌裝置，利用了超聲洗滌漿料，提高了碳納米管和氯離子的分離效率，極大的降低了水洗的次數，減少了去離子水的使用量，并降低了酸液的排放量。
為了更清楚地說明本實用新型實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其它的附圖。其中圖1為本實用新型中的碳納米管純化系統在一個實施例中的結構示意圖。
具體實施方式為使本實用新型的上述目的、特征和優點能夠更加明顯易懂，
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細的說明。此處所稱的“一個實施例”或“實施例”是指可包含于本實用新型至少一個實現方式中的特定特征、結構或特性。在本說明書中不同地方出現的“在一個實施例中”并非均指同一個實施例，也不是單獨的或選擇性的與其他實施例互相排斥的實施例。本實用新型中的碳納米管純化系統利用鹽酸溶液溶解碳納米管中的過渡金屬雜質，以降低碳納米管中過渡金屬雜質的含量，從而能提高碳納米管的純度，進而減少以碳納米管作為正負極材料時電池的自放電，改善電池性能。此外，其采用的過濾洗滌裝置，利用了超聲洗滌漿料，提高了碳納米管和氯離子的分離效率，極大的降低了水洗的次數，減少了去離子水的使用量，并降低了酸液的排放量。請參考圖1所示，其為本實用新型中的碳納米管純化系統在一個實施例中的結構示意圖。所述碳納米管純化系統包括裝有去離子水的罐體1、裝有鹽酸溶液的鹽酸桶2、第一過濾釜3、酸洗裝置10、過濾洗滌裝置11和干燥粉碎裝置9。所述第一過濾釜3用于過濾并混合輸送入所述第一過濾釜3內的去離子水和鹽酸，以得到鹽酸溶液。由于所述第一過濾釜3中設置有過濾器件，比如過濾篩網，其可以對輸送入所述第一過濾釜內的去離子水和鹽酸進行過濾，以去除雜質，使得到的所述鹽酸溶液比較純凈。本實施例中，利用離心泵將罐體I中的去離子水和鹽酸桶2中的鹽酸輸送至所述第一過濾釜3內。所述酸洗裝置10用于使碳納米管中的金屬雜質與所述鹽酸溶液進行反應，以將碳納米管與金屬雜質分離，也可以說使碳納米管中的金屬雜質溶于所述鹽酸溶液中。在本實施例中，所述酸洗裝置10包括反應釜4、攪拌器5、恒溫器6和石墨冷凝器7。所述反應釜4用于容納碳納米管和由所述第一過濾釜3提供的鹽酸溶液。所述恒溫裝置6用于使所述反應釜4保持恒定的反應溫度，以使所述反應釜4中的過渡金屬雜質和所述鹽酸溶液中的鹽酸可以發生充分反應。所述攪拌器5用于對所述反應釜4中的碳納米管和所述鹽酸溶液進行攪拌，使其中的金屬雜質與鹽酸反應更加 充分。所述石墨冷凝器7用于冷凝從所述反應釜4中揮發出的鹽酸酸霧，并使冷凝后的鹽酸回流至所述反應釜4。在一個實施例中,所述反應爸4的壁部是中空的,所述恒溫裝置6向所述反應爸4的中空的壁部內提供循環的恒溫的液體。以下結合圖1，具體介紹所述酸洗裝置10的工作過程。首先利用離心泵將所述第一過濾釜3中的鹽酸溶液輸送至所述反應釜4中，同時按比例加入碳納米管，然后開動攪拌機5和恒溫裝置6。所述恒溫裝置6使所述反應釜4的溫度升溫并保持預定的反應溫度，碳納米管中的金屬雜質和所鹽酸溶液中的鹽酸發生反應。由于鹽酸具有揮發性，因此，在所述反應釜4的上部空間會聚集大量的酸霧。開動石墨冷凝器7，通過離心泵將所述反應釜4中的酸霧輸送至所述石墨冷凝器7，由所述石墨冷凝器7對該酸霧進行冷凝，并將冷凝后鹽酸回流至所述反應釜4中。當所述碳納米管中的金屬雜質和所述鹽酸溶液中的鹽酸充分反應后，關閉所述攪拌機5、恒溫裝置6和石墨冷凝器7。此時，所述酸洗裝置10的酸洗過程(反應過程)結束，所述反應釜4中為反應(或者酸洗)結束后得到的漿料，該漿料包括碳納米管和反應后生成的酸液，該酸液包括金屬離子和氯離子。所述過濾洗滌裝置11用于對在所述酸洗裝置10中反應后得到的漿料進行過濾和洗滌，以去除該漿料中的酸液并降低漿料中氯離子的含量。由于碳納米管對氯離子有較強的吸附性，且洗滌不完全會導致之后的干燥過程中出現儀器腐蝕等問題，因此對漿料的洗滌過濾的過程中需要反復水洗-過濾多次，需要耗費大量的去離子水，且會產生大量的需回收的酸液。為克服這些問題，本發明中的過濾洗滌裝置11包括第二過濾釜8和超聲波洗滌器12。所述第二過濾釜8用于對在所述酸洗裝置10中反應后得到的漿料進行過濾。所述超聲波洗滌器12用于對經所述第二過濾釜8過濾后的漿料進行水洗。所述第二過濾釜8也用于對經過所述超聲波洗滌器12水洗后的漿料進行過濾。以下具體介紹所述過濾洗滌裝置11的工作過程。當所述酸洗裝置10的反應過程結束后，打開設置于所述反 應釜4底部的閥門，使所述反應釜4內的漿料流入所述第二過濾釜8內，通過在第二過濾釜8內設置的過濾器件，比如過濾篩，對該漿料進行過濾，以濾除漿料中的酸液。在對所述漿料過濾時，打開所述第二過濾釜8底部的閥門，使濾出的酸液流入回收桶(圖中未示出)中進行回收，之后關閉所述第二過濾釜8底部的閥門。將所述第二過濾釜8內中剩余的漿料輸送至所述超聲波洗滌器12中進行超聲波水洗，比如向所述超聲波洗滌器12中注入去離子水，對放入其中的漿料進行超聲波水洗，利用超聲波振動松弛漿液中碳納米管和氯離子之間的附著力從而使氯離子從碳納米管中脫離出來。超聲波水洗完成后，將所述超聲波洗滌器12中的漿料輸送至所述第二過濾釜8中進行過濾，以濾除該漿料中的酸液，水洗并過濾結束后，打開所述第二過濾釜8底部的閥門，使濾出的酸液流入回收桶(圖中未示出)中進行回收。經過所述超聲波洗滌器12的超聲水洗和所述第二過濾釜8過濾后得到的漿料中的氯離子的含量更低。由于碳納米管對氯離子有較強的吸附性，并且對漿料的洗滌、過濾不完全會導致之后的干燥過程中出現儀器腐蝕等問題。因此，需要對漿料反復超聲波水洗-過濾多次，直到漿料的PH值接近中性，即表明該漿料中的氯離子含量很低。由于利用了超聲洗滌漿料，提高了碳納米管和氯離子的分離效率，極大的降低了水洗的次數，減少了去離子水的使用量，并降低了酸液的排放量，減少了碳納米管中氯離子殘余，避免了干燥設備受到殘留酸的腐蝕，改善了碳納米管在鋰電池中的應用。所述干燥粉碎裝置9用于對在所述過濾洗滌裝置11進行過濾洗滌后的漿料進行干燥和粉碎處理，以得到純化后的碳納米管。由于降低碳納米管中金屬雜質的含量，從而提高了碳納米管的純度，進而減少以碳納米管作為正負極材料時電池的自放電，改善電池性倉泛。綜上所述，由于所述過濾洗滌裝置11中采用了超聲波洗滌器12，利用了超聲洗滌漿料，提高了碳納米管和氯離子的分離效率，極大的降低了水洗的次數，減少了去離子水的使用量，并降低了酸液的排放量，減少了碳納米管中氯離子殘余，避免了干燥設備受到殘留酸的腐蝕，改善了碳納米管在鋰電池中的應用。需要指出的是，熟悉該領域的技術人員對本實用新型的具體實施方式
所做的任何改動均不脫離本實用新型的權利要求書的范圍。相應地，本實用新型的權利要求的范圍也并不僅僅局限于前述具體實施 方式。
權利要求1.一種碳納米管純化系統，其特征在于，其包括酸洗裝置和過濾洗滌裝置， 所述酸洗裝置用于使用鹽酸溶液對碳納米管進行酸洗以使得碳納米管中的金屬雜質與所述鹽酸溶液進行反應； 所述過濾洗滌裝置用于對在所述酸洗裝置中反應得到的漿料進行過濾和洗滌以去除該漿料中的酸液并降低漿料中氯離子的含量， 所述過濾洗滌裝置包括過濾釜和超聲波洗滌器，所述過濾釜用于對在所述酸洗裝置中反應后得到的漿料進行過濾；所述超聲波洗滌器用于對經所述過濾釜過濾后的漿料進行水洗；所述過濾釜也用于對經過所述超聲波洗滌器水洗后的漿料進行過濾。
2.根據權利要求1所述的碳納米管純化系統，其特征在于，其還包括有干燥粉碎裝置，所述干燥粉碎裝置用于對在所述過濾洗滌裝置進行過濾洗滌后的漿料進行干燥和粉碎處理以得到碳納米管粉末。
3.根據權利要求1所述的碳納米管純化系統，其特征在于，其還包括有另一個過濾釜，該另一個過濾釜用于過濾并混合輸送至其內的的去離子水和鹽酸以得到鹽酸溶液。
4.根據權利要求3所述的碳納米管純化系統，其特征在于，其還包括裝有去離子水的罐體和裝有鹽酸溶液的鹽酸桶，利用離心泵將所述罐體中的去離子水和所述鹽酸桶中的鹽酸輸送至所述另一過濾釜。
5.根據權利要求1-4任一所述的碳納米管純化系統，其特征在于，所述酸洗裝置包括反應釜、攪拌器、恒溫器和石墨冷凝器， 所述反應釜用于容納碳納米管和由所述第一過濾釜提供的鹽酸溶液； 所述恒溫裝置用于使所述反應釜保持恒定的反應溫度； 所述攪拌器用于對所述反應釜中的碳納米管和所述鹽酸溶液進行攪拌； 所述石墨冷凝器用于冷凝從所述反應釜中揮發出的鹽酸酸霧，并使冷凝后的鹽酸回流至所述反應釜。
6.根據權利要求5所述的碳納米管純化系統，其特征在于，所述反應釜的壁部是中空的，所述恒溫裝置向所述反應釜的中空的壁部內提供循環的恒溫的液體。
專利摘要本實用新型提供一種采用改進的過濾洗滌裝置的碳納米管純化系統，其包括酸洗裝置和改進的過濾洗滌裝置。所述過濾洗滌裝置用于對在所述酸洗裝置中反應得到的漿料進行過濾和洗滌以去除該漿料中的酸液并降低漿料中氯離子的含量。所述過濾洗滌裝置包括過濾釜和超聲波洗滌器，所述過濾釜用于對在所述酸洗裝置中反應后得到的漿料進行過濾；所述超聲波洗滌器用于對經所述過濾釜過濾后的漿料進行水洗；所述過濾釜也用于對經過所述超聲波洗滌器水洗后的漿料進行過濾。這樣，由于利用了超聲洗滌漿料，提高了碳納米管和氯離子的分離效率，極大的降低了水洗的次數，減少了去離子水的使用量，并降低了酸液的排放量。
文檔編號B82Y30/00GK202898040SQ20122054799
公開日2013年4月24日 申請日期2012年10月24日 優先權日2012年10月24日
發明者萬仁濤 申請人:無錫東恒新能源材料有限公司