Aplicación de la tecnología de membrana cerámica en la separación y purificación de grafeno

El grafeno es un cristal bidimensional compuesto de átomos de carbono con un espesor de una sola capa.

Como un nuevo tipo de nanomaterial con el más delgado, la mayor fuerza y la conductividad eléctrica y térmica más fuerte encontrada hasta ahora, el grafeno tiene propiedades físicas y químicas excepcionales, como estructura estable, alta conductividad eléctrica, alta tenacidad y resistencia, y se llama "Oro Negro". Es el "rey de los nuevos materiales" y se ha utilizado en muchos campos como la electrónica, el almacenamiento de energía, los materiales compuestos y la industria aeroespacial.

La nueva energía es actualmente el campo más utilizado del grafeno, entre los cuales la aplicación de grafeno en baterías de litio ha atraído mucha atención. China concede gran importancia al desarrollo de la industria del grafeno y ha emitido una serie de políticas relacionadas para el diseño sistemático, enumerando el grafeno en 165 proyectos importantes del "13 ° Quinquenal Plan".

El mercado global de grafeno se puede dividir en dos categorías principales: óxido de grafeno (GO), nanohojas de grafeno (GNP) y otras. Entre ellos, el óxido de grafeno tiene la mayor participación en el mercado global, superando los 60%.
El óxido de grafeno se obtiene generalmente por oxidación de grafito con ácido fuerte.

Después de la reacción de oxidación del permanganato de potasio en ácido sulfúrico concentrado con polvo de grafito, se obtienen escamas de grafito marrón con grupos de ácido carboxílico derivatizados en los bordes y principalmente grupos hidroxilo fenólicos y grupos epoxi en el plano. Esta capa de escamas de grafito puede ser ultrasónica o agitada vigorosa de alto cizallamiento y se exfolia en óxido de grafeno, y se forma en agua una suspensión estable de óxido de grafeno de una sola capa de color marrón claro-amarillo.
El óxido de grafeno debe separarse y lavarse para eliminar el ácido sulfúrico y los iones de impureza en la suspensión antes de que se pueda procesar el producto final.

Sin embargo, el óxido de grafeno es Partículas ultrafinas de tamaño nanométrico, el proceso de filtración tradicional no puede lograr una mejor separación sólido-líquido. La tasa de pérdida de producto y el consumo de agua del proceso de lavado siguen siendo altos, lo que resulta en una mala continuidad y estabilidad de la producción de óxido de grafeno.

La membrana de cerámica tiene las características de la alta precisión de la separación, de la alta estabilidad química, de la contaminación anti y de la larga vida, que es especialmente conveniente para la separación sólido-líquida de partículas ultrafinas en ambiente químico duro.

El uso de membranas de cerámica para lavar continuamente la lechada de óxido de grafeno puede lavar rápidamente la lechada que contiene ácido de óxido de grafeno a la neutralidad, la tasa de eliminación de sal puede alcanzar 99.99%, Y no hay pérdida de productos de óxido de grafeno. Además, el sistema de membrana cerámica se puede diseñar además como un proceso de lavado continuo de múltiples etapas, y se puede realizar un funcionamiento completamente automático.

El proceso de lavado de membrana de cerámica de óxido de grafeno tiene las ventajas de alta retención de productos, buen efecto de lavado, bajo consumo de agua y alto nivel de automatización. Se ha aplicado en una empresa líder en la industria y ha logrado excelentes resultados.