一种新型立式石英内胆制造技术

本实用新型专利技术所采用的新型立式石英内胆，主要包括上盖板、倒爪型入气管、反应室、过滤板、尾气回收出口、沉淀物排出口、废气沉淀室和干燥热空气入口；其特征在于：整个内胆主要分为反应室和废气沉淀室，反应室和废气沉淀室上下连接，中间设置有过滤板，在反应室的顶端设有上盖板，上盖板和过滤板之间设有倒爪型入气管；在废气沉淀室底端设有沉淀物排出口，在废气沉淀室左右二端设有尾气回收出口和干燥热空气入口。本实用新型专利技术的除铁效果比酸洗工艺的除铁效果设备和工艺更简单，并且没有废气、废酸、废水的排放，环境污染特别小。

A new vertical quartz liner

The novel vertical quartz inner liner adopted by the utility model mainly comprises an upper cover plate, an inverted claw type inlet pipe, a reaction chamber, a filter plate, a tail gas recovery outlet, a sediment discharge outlet, a waste gas precipitation chamber and a dry hot air inlet; and is characterized in that the entire inner liner is mainly divided into a reaction chamber and a waste gas precipitation chamber, a reaction chamber and a waste gas outlet. The sedimentation chamber is connected up and down, with a filter plate in the middle, an upper cover plate at the top of the reaction chamber, an inverted claw inlet pipe between the upper cover plate and the filter plate, a sediment outlet at the bottom of the waste gas sedimentation chamber, and a tail gas recovery outlet and a dry hot air inlet at the left and right ends of the waste gas sedimentation chamber. The iron removal effect of the utility model is simpler than the iron removal effect equipment and process of the pickling process, and there is no exhaust gas, waste acid and waste water discharge, and the environmental pollution is especially small.

【技术实现步骤摘要】
一种新型立式石英内胆
本技术属于化工领域，具体涉及一种纳米碳材料除铁的方法中的新型立式石英内胆。
技术介绍
纳米碳材料包括纳米碳材料、石墨烯、足球烯等材料，纳米碳材料，又称巴基管，是一种具有特殊结构的一维量子材料，纳米碳材料径向尺寸为纳米量级，轴向尺寸为微米量级，管子两端基本上都封口。纳米碳材料主要由呈六边形排列的碳原子构成数层到数十层的同轴圆管，并且层与层之间保持固定的距离，约为0.34nm，直径一般为2~20nm，不过一般纳米碳材料直径大于6nm之后导电性会变差。纳米碳材料中碳原子以sp2杂化为主，同时六角形网格结构存在一定程度的弯曲，形成空间拓扑结构，其中可形成一定的sp3杂化键，即形成的化学键同时具有sp2和sp3混合杂化状态。纳米碳材料可以看做是石墨烯片层卷曲而成，因此按照石墨烯片的层数可分为：单壁纳米碳材料和多壁纳米碳材料，多壁纳米碳材料在开始形成的时候，层与层之间很容易称为陷阱中心而捕获各种缺陷，因而多壁管上通常布满小洞样的缺陷。与多壁管相比，单壁管直径大小的分布范围小，缺陷少，具有更高的均匀一致性。石墨烯（Graphene）是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一个碳原子厚度的二维材料。石墨烯是世上最薄却也是最坚硬的纳米材料，它几乎是完全透明的，只吸收2.3%的光，导热系数高达5300W/m·K，高于纳米碳材料和金刚石，常温下其电子迁移率超过15000cm2/V·s，又比纳米碳管或硅晶体高，而电阻率只约10-6Ω·cm，比铜或银更低。石墨烯适合用来制造透明触控屏幕、光板、甚至是太阳能电池。商用纳米碳材料主要是由气相沉积法（CVD法）制备的，该方法制备纳米碳材料需要金属催化剂，一般的金属催化剂包括铁、钴、镍等。制备结束后，纳米碳材料中会残留大量的金属催化剂，这些金属催化剂伴随着纳米碳材料进入到具体的产品中。在某些领域，产品对金属杂质的含量具有很高的要求，比如锂离子电池中，残留的铁会和电解液反应，生成枝晶，刺穿隔膜，导致电池短路和自放电。在自放电过程中，电解质盐会逐渐释放出HF，它将氧化单质Fe而形成稳定的FeF3，甚至形成FeF3•3H2O，其反应过程如下公式所示。以下公式是Fe在锂电池充放电过程当中所发生的反应：Fe3++LixCoO2+e=Fe2++Lix+2CoO2(正极上的反应)；Fe2++LixCoO2+2e=Fe+Lix+2CoO2(正极上的反应)；Fe3++LixC–e=Fe2++Lix-1C(负极上的反应)；Fe2++LixC+2e=Fe+Lix-2C(负极上的反应)；FeF3的形成及沉积反应式；Fe3++F-+H+=Fe2+。为了降低纳米碳材料中残留的金属催化剂，通常会对纳米碳材料进行提纯。实际生产中对纳米碳材料提纯技术有三种：第一种是采用具有强氧化性的酸进行清洗，酸洗的工艺设备要求比较复杂，人工成本也非常高，而且会产生大量的废酸废水，污染环境。酸洗处理得到的纳米碳材料杂质含量依然在5000-8000ppm，纳米碳材料内的杂质是不能靠酸洗工艺除掉的；第二种是采用强磁铁吸附磁性金属杂质，磁铁除杂质所需的设备比较简单，工艺要求也很低，但是由于磁性的金属和纳米碳材料接触比较紧，磁铁在吸附磁性金属的时候很容易连纳米碳材料也被吸附，造成纳米碳材料的浪费，甚至当纳米碳材料沉积层比较厚的时候，表层磁性力减弱，吸附力会变小；第三种是采用高于2800°C温度对纳米碳材料进行热处理，使残留金属催化剂气化，这种热处理很容易造成对纳米碳材料结构的破坏，而且2800°C的高温属于比较极端的实验条件，所需要的设备安全性要求比较严格，能耗较大。
技术实现思路
针对现有技术中的科学问题，本技术的目的在于提供一种高效的纳米碳材料除铁方法。为了实现上述目的，本技术采用以下技术方案实现：在800°C-900°C条件下，向存储纳米碳材料内胆中通入氯气，氯气和纳米碳材料中的Fe元素进行反应：Fe+Cl2=FeCl2(加热，除铁反应式)反应生成的FeCl2随着保护气体排出纳米碳材料内胆，FeCl2在空气中加热生成了Fe2O3和氯气，氯气被重新回收利用。4FeCl2+3O2=2Fe2O3+4Cl2(加热，氯气回收)。具体的，本技术所采用的新型立式石英内胆，主要包括上盖板、倒爪型入气管、反应室、过滤板、尾气回收出口、沉淀物排出口、废气沉淀室和干燥热空气入口；其特征在于：整个内胆主要分为反应室和废气沉淀室，反应室和废气沉淀室上下连接，中间设置有过滤板，在反应室的顶端设有上盖板，上盖板和过滤板之间设有倒爪型入气管；在废气沉淀室底端设有沉淀物排出口，在废气沉淀室左右二端设有尾气回收出口和干燥热空气入口。具体的，本技术所采用的新型立式石英内胆，反应室为入口细中间宽下口细结构。具体的，本技术所采用的新型立式石英内胆，尾气回收出口和干燥热空气入口设置在废气沉淀室上，尾气回收出口和干燥热空气入口离废气沉淀室有一段管状的距离。本技术采用的石英内胆应该置于高温炉中，保证反应室温度在800°C-900°C。所述的倒爪型入气管材质为石英件，入气管通过上盖板支撑，入气管悬空在过滤板上。倒爪型入气管中通有高压氯气，氯气吹动石英内胆中纳米碳材料，使得纳米碳材料漂浮运动。所述的上盖板为石英材质，中间开有孔，孔用来容纳并支撑倒爪型入气管。所述的过滤板上开有筛孔，过滤板上包覆纯石墨毡，石墨毡用于阻止纳米碳材料从筛孔中掉落，废气通过石墨毡排出到石英内胆下方，即废气沉淀室。所述氯气和Fe反应时，氯气以一定的流速将纳米碳材料吹起流动，保证纳米碳材料粉体在内胆中充分流动，没有沉积，这样有助于氯气和纳米碳材料进行充分的接触，使得反应更加充分。所述废气沉淀室温度应保持在80°C-300°C之间。所述的干燥热空气入口通入的是80°C-150°C的干燥热空气，该干燥热空气输送氧气进入废气沉淀室，将FeCl2氧化为Fe2O3和Cl2。废气沉淀室中的Cl2以蒸汽的形式存在，并通过废气回收出口排出。所述反应室的气压要比沉淀室气压低，即保证氯气气压高于干燥热空气的气压。所述的尾气回收出口应首先连接活性炭包，用于吸附未沉淀的FeCl2，并且要保证回收管路的温度应该保持在120°C-180°C以上，防止氯气的沉积。通过活性炭包的气体接入氯气回收系统，进行氯气的回收。本技术的优点：（1）相对于酸洗纳米碳材料除杂来说，反应物氯气可以实现重复地回收利用，没有废酸、废水、废气的排放，环境友好，易于实现。本技术采用的技术设备非常简单，非常容易操作。附图说明图1是本技术实施例提供的石英内胆结构示意图。图2是本技术实施例提供的石英内胆的倒爪型入气管结构示意图。图3是本技术实施例提供的石英内胆上盖板结构示意图。图4是本技术实施例提供的石英内胆过滤板结构示意图。包括上盖板1、倒爪型入气管2、反应室3、过滤板4、尾气回收出口5、沉淀物排出口6、废气沉淀室7和干燥热空气入口8。具体实施方式本技术所采用的新型立式石英内胆，主要包括上盖板1、倒爪型入气管2、反应室3、过滤板4、尾气回收出口5、沉淀物排出口6、废气沉淀室7和干燥热空气入口8；其特征在于：整个内胆主要分为反应室3和废气沉淀室7，反应室3和废气沉淀室本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型立式石英内胆，主要包括上盖板、倒爪型入气管、反应室、过滤板、尾气回收出口、沉淀物排出口、废气沉淀室和干燥热空气入口；其特征在于：整个内胆主要分为反应室和废气沉淀室，反应室和废气沉淀室上下连接，中间设置有过滤板，在反应室的顶端设有上盖板，上盖板和过滤板之间设有倒爪型入气管；在废气沉淀室底端设有沉淀物排出口，在废气沉淀室左右二端设有尾气回收出口和干燥热空气入口。

【技术特征摘要】
1.一种新型立式石英内胆，主要包括上盖板、倒爪型入气管、反应室、过滤板、尾气回收出口、沉淀物排出口、废气沉淀室和干燥热空气入口；其特征在于：整个内胆主要分为反应室和废气沉淀室，反应室和废气沉淀室上下连接，中间设置有过滤板，在反应室的顶端设有上盖板，上盖板和过滤板之间设有倒爪型入气管；在废气沉淀室底端设有沉淀物排出口，在废气沉淀室左右二端设有尾气回收出口和干燥热空气入口。2.根据权利要求1所述的一种新型立式石英内胆，其特征在于：反应室为入口细中间宽下口细结构。3.根据权利要求1所述的一种新型立式石英内胆，其特征在于：尾气回收出口和干燥热空气入口设置在废气沉淀室上，尾气回收出口和干燥热空气入口离废气沉淀室有一段管状的距离。4.根据权利要求1所述的一种新型立式石英...

【专利技术属性】
技术研发人员：张永毅，谢宇海，冯智富，吴茂玲，方爱金，张亦驰，
申请(专利权)人：中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所南昌研究院，
类型：新型
国别省市：江西,36