一种硝酸蒸汽处理碳材料的系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种硝酸蒸汽处理碳材料的系统，是一种高温条件下使用硝酸蒸汽循环处理碳材料的系统。它包括蒸汽处理装置、冷凝装置以及装有浓硝酸的容器，容器置于加热装置内，容器与蒸汽处理装置连接，其特征在于，所述蒸汽处理装置包括碳材料处理器和与之连通的三口控制管，其中，碳材料处理器的连接端高于三口控制管的连接端，三口控制管的上端与冷凝装置连接，底端处设有阀门。本实用新型专利技术方便有效地以高温硝酸蒸汽处理碳材料，实现硝酸回流的同时避免了回流硝酸液体与碳材料接触，可实现连续操作，有多余蒸汽导出装置，避免了密封装置的高压危险，安全快捷，多余蒸汽由吸收剂吸收，不污染环境。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种硝酸蒸汽处理碳材料的系统。
技术介绍
表面氧化处理是一种常用的碳材料处理方法，其中硝酸氧化处理应用最为广泛。然而硝酸的强腐蚀性会破坏碳材料的表面结构，而且硝酸与碳材料，尤其是小粒径碳材料的分离非常困难，分离过程往往会造成碳材料的损失。后续的干燥处理也会造成一些碳材料如碳纳米管的结块现象。利用气体氧化剂处理碳材料可有效避免过度腐蚀及材料损失现象，但其对碳材料的氧化效果不如硝酸处理有效，利用硝酸蒸汽处理碳材料可兼具两种处理方法的优点而避免各自的缺陷，是一种简单高效的碳材料氧化处理方法。但目前碳材料的硝酸蒸汽处理应用较少，也无相应的专用装置。
技术实现思路
本技术的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种硝酸蒸汽处理碳材料的系统，是一种高温条件下使用硝酸蒸汽循环处理碳材料的系统。为实现上述目的，本技术采用下述技术方案:一种硝酸蒸汽处理碳材料的系统，包括蒸汽处理装置、冷凝装置以及装有浓硝酸的容器，容器置于加热装置内，容器与蒸汽处理装置连接，所述蒸汽处理装置包括碳材料处理器和与之连通的三口控制管，其中，碳材料处理器的连接端高于三口控制管的连接端，三口控制管的上端与冷凝装置连接，底端处设有阀门。所述系统还包括尾气处理装置，其包括导管，导管的一端与冷凝装置的顶端连接，另一端与倒置的漏斗连接，漏斗与吸收剂液面接触。所述冷凝装置为与冷凝水连通的蛇形冷凝管，蛇形冷凝管的顶端以橡皮塞II密封，导管穿过橡皮塞II与蛇形冷凝管内部连通。所述容器为三口烧瓶，三口烧瓶的主口密封，三口烧瓶的两个侧口分别与碳材料处理器和三口控制管的底端连接。所述加热装置为油浴加热装置。所述碳材料处理器的底端设有填充碳材料支撑物的缩口。所述缩口的外壁包裹加热带。所述碳材料支撑物为聚四氟乙烯丝。所述碳材料处理器还包括温度计，碳材料处理器的顶端以橡皮塞I密封，所述温度计穿过橡皮塞I插入碳材料处理器内，温度计的玻璃泡置于碳材料处。所述碳材料处理器的顶端和底端、三口控制管的顶端和底端以及容器的连接口均为玻璃磨口。本技术的使用方法:使用时，向三口烧瓶中加入浓硝酸，关闭三口控制管上的阀门，缩口处以聚四氟乙烯丝填充，上置碳材料，以加热带加热，读取温度计读数，调整至所需温度；连接好橡皮塞I1、导管和漏斗，使漏斗与吸收剂液面接触；蛇形冷凝管与水龙头相连，通水开始冷凝；油浴加热，直至三口烧瓶中浓硝酸产生硝酸蒸汽，进入碳材料处理器，经连通管、三口控制管进入蛇形冷凝管冷凝为液体滴下，至液体达到一定量时打开阀门，控制流量使其缓慢滴回三口烧瓶；压力过高时蒸汽由蛇形冷凝管上方经导管、漏斗排入吸收剂处理。处理一段时间后，关闭油浴加热，加热带继续加热一段时间后关闭，最终得到硝酸蒸汽处理后的碳纳米管。本技术的有益效果:本技术设计巧妙，连通管与碳材料处理器连接端高于与三口控制管连接端，以防回流的硝酸液体进入碳材料处理器；三口控制管靠近底端处设置阀门，可调控回流硝酸的下滴速率。本技术方便有效地以高温硝酸蒸汽处理碳材料，实现硝酸回流的同时避免了回流硝酸液体与碳材料接触，可实现连续操作，有多余蒸汽导出装置，避免了密封装置的高压危险，安全快捷，多余蒸汽由吸收剂吸收，不污染环境。附图说明图1是蒸汽处理装置的结构示意图；图2是本技术结构示意图；其中，1、碳材料处理器，2、缩口，3、磨口 1，4、磨口 II，5、连通管，6、三口控制管，7、阀门，8、蒸汽处理装置，9、温度计，10、橡皮塞I，11、加热带，12、三口烧瓶，13、导管，14、蛇形冷凝管，15、漏斗，16、油浴加热装置，17.橡皮塞II。具体实施方式以下结合附图和实施例对本技术进行进一步的阐述，应该说明的是，下述说明仅是为了解释本技术，并不对其内容进行限定。一种硝酸蒸汽处理碳材料的系统，包括蒸汽处理装置8、冷凝装置以及装有浓硝酸的容器，容器置于加热装置内，容器与蒸汽处理装置8连接，所述蒸汽处理装置8包括碳材料处理器I和与之以连通管5相连通的三口控制管6，其中，碳材料处理器I的连接端高于三口控制管6的连接端，三口控制管6的上端与冷凝装置连接，底端处设有阀门7。所述系统还包括尾气处理装置，其包括导管13，导管13的一端与冷凝装置的顶端连接，另一端与倒置的漏斗15连接，漏斗15与吸收剂液面接触。所述冷凝装置为与冷凝水连通的蛇形冷凝管14，蛇形冷凝管14的顶端以橡皮塞1117密封，导管13穿过橡皮塞1117与蛇形冷凝管14内部连通。所述容器为三口烧瓶12，三口烧瓶12的主口密封，三口烧瓶12的两个侧口分别与碳材料处理器I和三口控制管6的底端连接。所述加热装置为油浴加热装置16。所述碳材料处理器I的底端设有填充碳材料支撑物的缩口 2。所述缩口 2的外壁包裹加热带11。 所述碳材料支撑物为聚四氟乙烯丝。所述碳材料处理器还包括温度计9，碳材料处理器I的顶端以橡皮塞IlO密封，所述温度计9穿过橡皮塞IlO插入碳材料处理器I内，温度计的玻璃泡置于碳材料处。所述碳材料处理器I的顶端和底端、三口控制管6的顶端和底端以及容器的连接口均为玻璃磨口，如图1所示，碳材料处理器I的顶端为磨口 13，底端为磨口 114。本技术的使用方法:使用时，向三口烧瓶12中加入300mL浓硝酸，关闭阀门7，缩口 2处以聚四氟乙烯丝填充，上置碳材料，以加热带11加热，读取温度计9读数，调整至所需温度，调整加热电压至温度达到125°C，；连接好橡皮塞1117、导管13和漏斗15，使漏斗15与吸收剂液面接触；蛇形冷凝管14与水龙头相连，通水开始冷凝；油浴加热，设置油浴温度为125°C，直至三口烧瓶12中浓硝酸产生硝酸蒸汽，进入碳材料处理器1，经连通管5、三口控制管6进入蛇形冷凝管14冷凝为液体滴下，至液体达到一定量时打开阀门7，控制流量使其缓慢滴回三口烧瓶12 ;压力过高时蒸汽由蛇形冷凝管14上方经导管13、漏斗15排入吸收剂处理。处理一段时间后，关闭油浴加热，加热带11继续加热一段时间后关闭，最终得到硝酸蒸汽处理后的碳纳米管。上述虽然结合附图对本技术的具体实施方式进行了描述，但并非对本技术保护范围的限制，在本技术的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种 修改或变形仍在本技术的保护范围以内。权利要求1.一种硝酸蒸汽处理碳材料的系统，包括蒸汽处理装置、冷凝装置以及装有浓硝酸的容器，容器置于加热装置内，容器与蒸汽处理装置连接，其特征在于，所述蒸汽处理装置包括碳材料处理器和与之连通的三口控制管，其中，碳材料处理器的连接端高于三口控制管的连接端，三口控制管的上端与冷凝装置连接，底端处设有阀门。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括尾气处理装置，其包括导管，导管的一端与冷凝装置的顶端连接，另一端与倒置的漏斗连接，漏斗与吸收剂液面接触。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述冷凝装置为与冷凝水连通的蛇形冷凝管，蛇形冷凝管的顶端以橡皮塞II密封，导管穿过橡皮塞II与蛇形冷凝管内部连通。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述容器为三口烧瓶，三口烧瓶的主口密封，三口烧瓶的两个侧口分别与碳材料处理器和三口控制管的底端连接。5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述加热装置为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种硝酸蒸汽处理碳材料的系统，包括蒸汽处理装置、冷凝装置以及装有浓硝酸的容器，容器置于加热装置内，容器与蒸汽处理装置连接，其特征在于，所述蒸汽处理装置包括碳材料处理器和与之连通的三口控制管，其中，碳材料处理器的连接端高于三口控制管的连接端，三口控制管的上端与冷凝装置连接，底端处设有阀门。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王睿，刘新鹏，谢文晶，杨娜，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：实用新型
国别省市：