УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ И ОБРАБОТКИ ГРАФИТОВЫХ НАНОПЛАСТИН

Устройство относится к области химической промышленности и может быть использовано для получения активных материалов газовых сенсоров и электродных материалов суперконденсаторов, а также для создания сорбентов нефтепродуктов.
В настоящее время актуальной задачей является создание новых графитоподобных материалов и расширение спектра их применения. К числу таких материалов можно отнести графитовые нанопластины, которые получают ультразвуковых диспергированием терморасширенного графита. Для получения графитовых нанопластин, обладающих высокой концентрацией поверхностных кислород-содержащих функциональных групп, используется их обработка, что важно для их применениях в качестве чувствительных элементов газовых сенсоров и электродов суперконденсаторов.
Известно устройство для получения материалов из пенографита (патент РФ №2142409 МПК С01В 31/04, С25В 1/00, опубл. 10.12.1999), содержащее цилиндрическим корпус, приемный и выходной патрубки, неподвижный катод и анод в виде колеса, закрепленный на вращающемся валу. При этом на аноде расположены транспортирующие лопатки, а между катодом и анодом расположена неподвижная кольцеобразная диафрагма.
Основным недостатком указанного устройства является низкая интенсивность перемешивания.
Известно устройство для получения гибкой графитовой фольги, теплоизоляционных и огнезащитных материалов, сорбентов (патент РФ №2263070 МПК С01В 31/04, С25В 1/00, опубл. 27.10.2005), содержащее цилиндрический корпус, с расположенными на корпусе вертикальными приемным патрубком и выходным патрубком; установленные в корпусе анод и катод. При этом устройство содержит кольцевой анод, который установлен соосно с катодами, имеющими форму лопаток.
В указанном устройстве существенным недостатком является низкая интенсивность перемешивания.
Известно устройство для получения и обработки графитовых нанопластин (патент US 2016/0115601, кл. С25В 1/00, опубл. 2016), которое является прототипом предлагаемой полезной модели, содержащее корпус, в котором расположены анод и катод. При этом, катод и анод выполнены неподвижными.
Основным недостатком указанного устройства является низкая интенсивность перемешивания, которая может приводить к агрегации частиц графитовых нанопластин в процессе их получения.
Задачей (техническим результатом) полезной модели является повышение интенсивности перемешивания в процессе получения и обработки графитовых нанопластин в жидкой фазе.
Задача достигается тем, что устройство для получения и обработки графитовых нанопластин содержит цилиндрический корпус, в нижней части которого радиально установлен магнитострикционный излучатель.
На чертеже представлена схема устройства получения и обработки графитовых нанопластин.
Устройство для получения и обработки графитовых нанопластин (чертеж) состоит из цилиндрического корпуса (1), в нижней части которого радиально расположен магнитострикционный излучатель ультразвуковых колебаний (2), верхняя часть реактора тангенциально соединена с приемным патрубком (3), а нижняя часть тангенциальным соединена с выходным патрубком (4). При этом катод (5), в виде лопаток, закрепленных на валу (6), установлен в подшипниковых опорах (7), находящихся в верхней и нижней частях устройства. При этом устройство снабжено кольцевым анодом (8).
Устройство для получения и обработки графитовых нанопластин работает следующим образом. Из смесителя (не показан на чертеже) в цилиндрический корпус (1), снабженный магнитострикционным излучателем ультразвуковых колебаний (2), через приемный патрубок (3) тангенциально подается суспензия терморасширенного графита в электролите, в котором будет производиться одновременно получение и обработка графитовых нанопластин. Под действием ультразвуковых колебаний, которые генерируются магнитострикционным излучателем ультразвуковых колебаний (2), проходит диспергирование терморасширенного графита с образованием графитовых нанопластин. В устройстве через кольцевой анод (8) и катод (5) пропускают постоянный электрический ток, что приводит к электрохимической обработке графитовых нанопластин, полученных непосредственно в результате воздействия ультразвуковых колебаний, генерируемых магнитострикционным излучателем ультразвуковых колебаний (2). При этом радиальное расположение магнитострикционного излучателя в нижней части цилиндрического корпуса (1) приводит к формированию зоны повышенной энергонапряженности в нижней части цилиндрического корпуса (1) и образованию хаотично движущихся кавитирующих пузырьков в объеме жидкости, что в свою очередь приводит к интенсификации перемешивания. При этом катод (5), в виде лопаток, установлен на валу (6) в подшипниковых опорах (7), и его вращение производится за счет напора потока суспензии терморасширенного графита, поступающей тангенциально через входной патрубок (3). Далее через выходной патрубок (4) тангенциально происходит выгрузка полученных и обработанных графитовых нанопластин.
Таким образом, в предлагаемом устройстве за счет введения магнитострикционного излучателя ультразвуковых колебаний повышается интенсивность перемешивания в процессе получения и обработки графитовых нанопластин, вследствие воздействия ультразвуковых колебаний.