Application de la technologie de la membrane céramique dans la séparation et la purification du graphène

Le graphène est un cristal bidimensionnel composé d'atomes de carbone avec une épaisseur d'une seule couche.

En tant que nouveau type de nanomatériau avec la conductivité électrique et thermique la plus fine, la plus résistante et la plus forte trouvée jusqu'à présent, le graphène possède des propriétés physiques et chimiques exceptionnelles telles qu'une structure stable, une conductivité électrique élevée, haute ténacité et la force, et est appelé «or noir». C'est le "roi des nouveaux matériaux" et a été utilisé dans de nombreux domaines tels que l'électronique, le stockage d'énergie, les matériaux composites et l'aérospatiale.

La nouvelle énergie est actuellement le domaine le plus largement utilisé du graphène, parmi lequel l'application du graphène dans les batteries au lithium a attiré beaucoup d'attention. La Chine attache une grande importance au développement de l'industrie du graphène et a publié une série de politiques connexes pour la mise en page systématique, répertorié le graphène dans 165 grands projets du «13e plan quinquennal».

Le marché mondial du graphène peut être divisé en deux catégories principales: l'oxyde de graphène (GO), les nanofeuilles de graphène (PNB) et autres. Parmi eux, l'oxyde de graphène a la part la plus élevée sur le marché mondial, dépassant les 60%.
L'oxyde de graphène est généralement obtenu par oxydation du graphite avec un acide fort.

Après réaction d'oxydation du permanganate de potassium dans l'acide sulfurique concentré avec de la poudre de graphite, on obtient des flocons de graphite brun avec des groupes d'acide carboxylique dérivatisé sur les bords et principalement des groupes hydroxyle phénoliques et des groupes époxy sur le plan. Cette couche de flocons de graphite peut être ultrasonique ou une agitation vigoureuse à fort cisaillement est exfoliée en oxyde de graphène, et une suspension d'oxyde de graphène simple couche, brun clair-jaune clair, est formée dans l'eau.
L'oxyde de graphène doit être séparé et lavé pour éliminer l'acide sulfurique et les ions impureté dans la suspension avant que le produit final puisse être traité.

Cependant, l'oxyde de graphène est des particules ultrafines de taille nanométrique, le processus de filtration traditionnel ne peut pas obtenir une meilleure séparation solide-liquide. Le taux de perte de produit et la consommation d'eau du processus de lavage restent élevés, ce qui entraîne une mauvaise continuité et une mauvaise stabilité de la production d'oxyde de graphène.

La membrane en céramique présente les caractéristiques d'une précision de séparation élevée, d'une stabilité chimique élevée, d'une anti-pollution et d'une longue durée de vie, ce qui convient particulièrement à la séparation solide-liquide des particules ultrafines dans un environnement chimique difficile.

L'utilisation de membranes en céramique pour laver en continu le lisier d'oxyde de graphène peut rapidement laver le lisier contenant de l'oxyde de graphène à la neutralité, le taux d'élimination du sel peut atteindre 99.99%, et il n'y a pas de perte de produits d'oxyde de graphène. En outre, le système de membrane en céramique peut être conçu en outre comme un processus de lavage continu en plusieurs étapes, et un fonctionnement entièrement automatique peut être réalisé.

Le processus de lavage à membrane céramique d'oxyde de graphène présente les avantages d'une rétention élevée du produit, d'un bon effet de lavage, d'une faible consommation d'eau et d'un haut niveau d'automatisation. Il a été appliqué dans une entreprise leader dans l'industrie et a obtenu d'excellents résultats.