[发明专利]用于纳米材料清洗的装置及清洗方法

说明书

本发明提供了一种用于纳米材料清洗的装置，包括釜壳、内釜体、滤网、高压喷气枪、高压液体喷射枪和搅拌机构；釜壳安装于内釜体外，滤网固定在内釜体或釜壳上，滤网将内釜体的内部空间和内釜体与釜壳的夹层空间分隔为上部的搅拌分散腔和下部的过滤腔；搅拌机构包括搅拌电机、搅拌轴和搅拌叶片；高压喷气枪和高压液体喷射枪均安装在内釜体的釜盖上；釜盖上配置连通搅拌分散腔且可密封关闭的进料口和排气口；釜壳底部配置有连通过滤腔且可密封关闭的排液口。该装置将分散和分离步骤集成于一台设备内，减少了物料的转移，同时增加搅拌和过滤的增强设计，提高了清洗效率。

技术领域

本发明涉及纳米材料的清洗技术，具体的，涉及了一种用于纳米材料清洗的装置，以及一种清洗方法。

背景技术

纳米材料的应用领域十分的广阔，如：能源、化工、医学、环境、及生物工程等。其合成一般采用“自下而上”的沉淀法、溶剂热法、水热法等，通过控制合成参数或添加助剂以确保纳米材料结构的可控制备。

以此得到的纳米材料表面通常粘附各种助剂、杂质、反应溶剂或沉淀剂阳离子（钠离子、钾离子等），需要经过反复清洗才能去除。

目前常用的纳米材料清洗方法从工艺流程上主要分为两步：第一步是纳米材料在清洗液中的充分分散；第二步是纳米材料与清洗液的固液分离；反复循环上述两步可最终获得纯净的纳米材料。

完成第一步一般采用机械搅拌或超声的方式使纳米材料在清洗液中分散均匀，完成第二步采用压滤、抽滤、离心分离的方式使纳米材料与清洗液实现固液分离。

通常上述两步操作都是由不同的设备来完成，清洗过程中需要用人力将纳米材料反复从两套设备间来回输送，耗时耗力，清洗效率低，不利于纳米材料的工业大批量生产。

专利CN209715889U公开一种用于纳米材料合成浆料的浆料清洗装置，采用重力沉降的方式，将被清洗的物料直接倒在滤布上，通过自然沉降，实现物料和清洗液的固液分离。

由于纳米材料尺寸较小（至少有一维处于纳米尺寸），大多数纳米材料通常悬浮在清洗液中较难分离，采用自然重力沉降的方式耗时长，效率低，用在纳米材料的工业大批量生产并不现实，所以纳米材料的固液分离利用压滤、抽滤或离心的方式较多。

专利CN210995569U公开一种金刚石粉末加工用清洗装置，利用金刚石粉与水分子之间巨大的密度差和粒径差，通过滤网筒使金刚石粉和水进行有效分离。

但基于纳米材料超细的粒径，很难采用该装置将纳米材料与清洗液进行自然分离。

综上，将纳米材料清洗的分散步骤与固液分离步骤采用目前所知的机械搅拌+自然沉降的方式存在效率低的问题，采用密度差结合滤网的方式，不适合纳米材料的粒径尺寸。

为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种集成度高、减少物料转运次数、清洗效率高的用于纳米材料清洗的装置，以及一种清洗方法。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种用于纳米材料清洗的装置，包括釜壳、内釜体、滤网、高压喷气枪、高压液体喷射枪和搅拌机构；

所述釜壳安装于内釜体外，所述滤网固定在内釜体或釜壳上，所述滤网将内釜体的内部空间和内釜体与釜壳的夹层空间分隔为上部的搅拌分散腔和下部的过滤腔；

所述搅拌机构包括搅拌电机、搅拌轴和搅拌叶片；

所述高压喷气枪和高压液体喷射枪均安装在内釜体的盖上，且高压喷气枪和高压液体喷射枪的出口位于搅拌分散腔内；

所述内釜体的盖上配置连通搅拌分散腔且可密封关闭的进料口和排气口；

所述釜壳底部配置有连通过滤腔且可密封关闭的排液口。