二：石墨烯超聲設備

1.    產品簡介

1.1產品構成

小試機：超聲波主機+超聲波驅動電源+實驗固定架

中試機：超聲波主機+超聲波驅動電源+循環反應釜（含冷卻夾套、加料口、送料泵、底座支架）

生產線：超聲波主機+超聲波驅動電源+電源放置柜+反應釜（含冷卻夾套）+固定支架（含隔音棉）+流量計+變頻泵

1.2工作原理

    超聲波是指頻率超過20000Hz的聲波，超聲波空化是指當超聲波在液體中傳播，且強度達到某個閾值時，會激發液體中的微氣泡的生長和急速崩潰的過程，空化氣泡在急劇崩潰的瞬間產生局部高溫高壓。在超聲波空化強度的區域內，會產生上萬億個這樣的氣泡，從而促進一系列物理、化學變化。

專門用于石墨烯制備過程的超聲波設備，通過對液體介質施加超聲波，發揮超聲波所獨具的空化效應、機械效應等達到加工的目的。

1.3產品特點

石墨烯超聲波設備*顯著特點在于無論何種負載條件，超聲波主機的輸出振幅是始終一致的。

超聲波本質上是一種振動，在液體中轉播時，空化作用的大小是和超聲波主機的振幅有關，振幅越大空化作用越大，反之空化作用就越小。在同樣工況條件下，通過控制振幅，也就控制了空化效果，進而起到了控制石墨烯分散效果的作用。

石墨烯作為一種化工原料，其制取和應用過程中，液體的粘度、溫度、壓強、流速均在動態變化，因此對于超聲波設備來說，負載也在不斷變化。以細胞破碎儀為例，它是一種恒功率設備，即無論負載如何變化，其輸出功率是不變的。當負載大，振幅就小，負載小振幅就大。由于振幅的不確定，細胞破碎儀產生的空化效果就不確定，進而導致實驗或生產的不確定。超聲波清洗機也是如此。

我司生產的石墨烯超聲波設備，它不同于傳統的超聲波設備，是一種恒振幅設備。即當輸出超聲波主機輸出振幅由超聲波驅動電源調節確定后，無論負載如何變化，超聲波設備的振幅始終不變，空化效果也就保持不變，實驗和生產的效果也就可以確保穩定。當然可想而知，當負載小，設備的輸出功率就小；負載大，設備的輸出功率就大。在這樣的條件下，設備功率已經與空化效果無關。

2.    產品功能、用途

2.1石墨烯超聲波小試機：

專業用于石墨烯實驗室內的實驗設備，用于測試石墨烯制取或應用的可行性。通過石墨烯超聲波小試機可以獲得以下信息

1、超聲波對該工況和應用條件是否有用

2、影響實驗結果的因素（如超聲波振幅、作用時間、反應容積、物料配比等）

3、獲得理想的實驗結果，并記錄相關實驗參數，為后續的中試實驗提供標準

2.2石墨烯超聲波中試機：

專業用于石墨烯超聲波中試實驗的實驗設備，即在已經獲得超聲波小試實驗結果后，通過中試設備進行放大實驗，取得相關參數數據。石墨烯超聲波中試機是石墨烯超聲波生產線中一個獨立的生產單元，通過循環送料泵實現物料在單個反應釜內的流動，從而模擬工業生產線的情況。通過中試機可以獲得一系列于工業生產相關的參數，為后續的連續工業生產線的選型做準備。應用中試機后需要確定的參數如下：

1、單位時間的生產量

2、單套超聲波設備的反應容積和流速

3、單套超聲波設備的功率

4、**的物料配比

5、超聲波單套數量

2.3石墨烯超聲波生產線（六套超聲波設備為一個單元）：

專業用于石墨烯超聲波的生產和應用，主要用于工業化的石墨烯分散，其具體的選型，如功率，套數等，需要根據中試機實驗結果確定。石墨烯超聲波生產線除超聲波設備和物料反應釜外，還配備了冷卻循環用夾套、流量泵、流量計、電源放置柜、反應釜固定架（帶隔音棉）。用戶只需提供動力電纜、物料接口、冷卻水接口即可實現石墨烯的工業化生產或應用。

6.設備要求

6.1反應物料要求

由于石墨烯的制取或應用一般是在化工環境下進行，超聲波設備可適應一般的化工環境，但由于超聲波設備的特殊性。對物料的腐蝕性、粘度、壓強、流速等參數非常敏感，因此必須提供相應的物料工況條件才可以進行設備選型。

6.2設備外部環境要求

     由于超聲波設備是機電設備的一種，其使用的環境類同與電氣設備的使用環境，必須保證常溫、常壓、無粉塵、濕度≤60%。

6.3設備安裝要求

1、超聲波主機與反應釜為快卡法蘭連接，標準配置的中試機和生產線的超聲波主機的快卡法蘭為直徑77.5

2、除法蘭以外，超聲波主機不能其他部件均不能用于固定

3、超聲波驅動電源（單套）的供電要求為220V 50Hz，若同時使用多臺電源，請使用380V供電，并注意三相平衡

4、物料和冷卻管道接口均為快卡法蘭，直徑為50.5。

5、地面要求平整，工作環境通風

6、超聲波設備在使用過程中會產生噪音，現場人員必須佩帶隔音耳塞

7.使用超聲波設備的好處

超聲波本質是一種高頻率的機械振動，當其作用在液體中時，會產生空化作用，其可以在極小的區域內（1μm）產生高溫、高壓的微射流，進而對物料產生作用。由于空化作用是一個物理過程，其作用過程中不會產生任何副產品。

對于石墨烯的分散來說，超聲波在液體中，通過空化作用，可以將數十層的石墨烯分散成幾層甚至單層。設備只需經過簡單的工藝改造即可滿足生產或使用要求，超聲波對氧化石墨烯或石墨烯單質均可提到理想的作用。

超聲波設備對比傳統工藝優勢

1、超聲波能量集中，大大提高生產效率

2、物理過程作用，無副產品或污染

3、超聲波振動促進化學反應，可以減少化學催化劑的用量