一種氣泡表面有機(jī)液膜大相比萃取裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種氣泡表面有機(jī)液膜大相比萃取裝置。所述裝置包括柱體、與柱體頂部連接的擴(kuò)大段和與柱體底部連接的油相布泡器；所述油相布泡器包括至少一個油相分布頭；所述油相分布頭包括外管和嵌套于外管內(nèi)部的內(nèi)管，其中內(nèi)管的外徑小于外管的內(nèi)徑，內(nèi)管和外管之間形成內(nèi)外管環(huán)隙；所述內(nèi)管向下延伸至外管的下端口以下；內(nèi)管上端口的安裝位置低于外管上端口；所述柱體頂部連接的擴(kuò)大段內(nèi)部設(shè)有油相聚集器；所述擴(kuò)大段的頂端面開孔，水相入口管路從孔進(jìn)入；擴(kuò)大段的頂部側(cè)壁設(shè)有油相出口。本發(fā)明在油相體積非常小的情況下，可將小體積的有機(jī)油相分散在大體積的連續(xù)水相中，以氣泡表面有機(jī)液膜萃取富集水相料液中極低濃度的目標(biāo)組分。
【專利說明】一種氣泡表面有機(jī)液膜大相比萃取裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于溶劑萃取分離【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種氣泡表面有機(jī)液膜大相比萃取
>J-U ρ?α裝直。
【背景技術(shù)】
[0002]溶劑萃取是重要的化工分離技術(shù)，具有分離效率高、操作簡便、容易放大等優(yōu)點(diǎn)，在石化、制藥、濕法冶金、環(huán)保等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。傳統(tǒng)的萃取設(shè)備分為三大類:混合-澄清萃取槽、塔式萃取器、離心萃取器。這些設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)對萃取過程中互不相溶的水、油兩相混合和分相的有效控制。但在實(shí)際使用過程中，互不相溶的水、油兩相的體積比(相比)或流量t匕(流比)不宜過大。
[0003]對于混合-澄清萃取槽，若水油兩相體積比相差過大，在混合室內(nèi)需要增加攪拌混合的強(qiáng)度，以保證小體積的油相得以充分的分散在大體積的連續(xù)水相中。在澄清室內(nèi)則需要相應(yīng)增大澄清室的沉降面積，以抵消強(qiáng)烈攪拌對水油兩相澄清分相帶來的不利后果，導(dǎo)致混合澄清萃取槽成本投入過大；另外，若水油兩相操作流比過大，極易造成小體積的油相在大體積水相中的機(jī)械夾帶損失，工藝運(yùn)行成本增高。對于塔式萃取器，在大相比條件下操作時，需要增加塔的高度來盡量接近傳質(zhì)相平衡，這就需要較高的廠房。另外，若水油兩相流比過大，極易造成塔內(nèi)發(fā)生嚴(yán)重的兩相流軸向返混或液泛，影響水油兩相傳質(zhì)和分相效率，尤其對于兩相密度差較小或易乳化體系，分相更加困難。離心萃取器以離心力代替重力強(qiáng)化相分離過程，雖然能解決一部分由于乳化導(dǎo)致的澄清分相困難問題，但由于離心萃取的相接觸時間短，若兩相相比過大，極易造成分相不完全，相夾帶損失嚴(yán)重。另外，對于處理目標(biāo)組分濃度低的溶液，離心萃取器操作費(fèi)用較高，其經(jīng)濟(jì)性不佳。
`[0004]隨著過程工業(yè)的發(fā)展，對萃取設(shè)備的要求越來越高。傳統(tǒng)的液-液兩相萃取設(shè)備已經(jīng)不能滿足新興分離體系的應(yīng)用要求。如何從萃取設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計來實(shí)現(xiàn)大相比或大流比的萃取操作，已成為溶劑萃取領(lǐng)域迫切需要解決的難題。例如，在濕法冶金領(lǐng)域，由于礦石品位的下降，目標(biāo)元素在浸出水相料液中的濃度越來越低，而有機(jī)萃取劑價格昂貴，于是對萃取設(shè)備提出的要求是:其一，單位時間處理的水相料液量大；其二，有機(jī)萃取劑用量少；其三，萃取劑的夾帶損失少。為了達(dá)到上述要求，萃取過程需要解決水油兩相在大相比或大流比的條件下萃取的操作困難問題。水油兩相體積比有時甚至要求高達(dá)1000:1以上，在如此大相比條件下操作時有機(jī)萃取劑分散困難，兩相混合不均，影響傳質(zhì)效率，導(dǎo)致目標(biāo)物分離指標(biāo)下降。再如，因成本等的要求，生化體系的溶劑萃取也常常要求在大相比條件下操作。但由于蛋白質(zhì)等生物活性物質(zhì)在萃取過程極易引起乳化。一旦引起乳化，將導(dǎo)致萃取過程難于有效控制，大相比萃取過程的有機(jī)溶劑夾帶損失嚴(yán)重，分離效率低，極易造成對分離產(chǎn)物的二次污染。
[0005]將小體積的待分散液體分散到另一種大體積的不互溶液體中，一般采用的是機(jī)械攪拌分散方式(費(fèi)維揚(yáng).液液萃取過程和設(shè)備.北京:原子能出版社，1993年)，但該方法適用的相比范圍并不大(一般水:油的相比小于30)。對易乳化體系而言，該方法更不適用。CN1256168A公開了一種液體噴吹混合器，將互不相溶的兩種液體中的一種液體噴吹分散為小尺寸顆粒，與另一種不互溶的液體(其作為連續(xù)相)混合制備乳狀液。該發(fā)明并不適用于萃取過程的大流比萃取操作，且由于需要另外引入表面活性劑以穩(wěn)定分散的小顆粒液體，一方面極易造成乳化，分相困難，另一方面，萃取劑因為表面活性劑而受到污染。CN101862549A公開了一種大相比易乳化體系的無澄清室連續(xù)萃取裝置。該裝置的最大特點(diǎn)在于設(shè)計了一種自吸式相分散攪拌器。利用自吸式攪拌器的旋轉(zhuǎn)離心力，使得小體積的油相或水相抽吸后沿一系列中空同心圓筒壁上升，然后通過設(shè)置在圓筒壁上端的微孔分散到大體積的連續(xù)相中。該發(fā)明解決了傳統(tǒng)攪拌方式處理待分散液體體積較小時不易充分分散的難題。由于自吸式攪拌器剪切力低，可在較低的轉(zhuǎn)速下實(shí)現(xiàn)易乳化體系的攪拌萃取。但使用該自吸式攪拌器提升液體時，水油兩相的相比或流比仍不宜過大。特別是對于水油兩相相比大于200，甚至相比更大的萃取體系，該裝置無法正常工作。為了提升微小體積的待分散液體，自吸式攪拌器需要在較高的轉(zhuǎn)速下工作，這就違背了當(dāng)初防止乳化的設(shè)計初衷。另外，對于非常小體積的待分散液體，受自吸式攪拌器結(jié)構(gòu)尺寸的影響，抽吸過程無法分辨水油兩相，常常是兩相一起被提升，造成后續(xù)操作難于有效控制。
[0006]CN102512848A公開了一種大相比液液兩相連續(xù)萃取裝置。該裝置首先采用液膜分布器將小體積有機(jī)油相擠壓形成一層薄層有機(jī)油膜，然后利用液膜分散器連續(xù)鼓入氣泡，靠氣泡將此薄層有機(jī)油相分散到大體積的水相中。該裝置實(shí)現(xiàn)上述功能的前提是小體積有機(jī)油相需預(yù)先擠壓成薄層有機(jī)液膜，但由于進(jìn)油口設(shè)置在油室的一端，油室內(nèi)油壓分布不均勻，很難得到厚度均一的薄層有機(jī)液膜，實(shí)際操作過程無法有效控制有機(jī)油相的分散狀態(tài)。氣助分散油相過程往往得到的是微小油滴和/或氣泡表面油膜(稱之為油泡)的混合分散狀態(tài)，甚至還混有大量未吸附有機(jī)油相的氣泡。
[0007]CN1524602A公開了一種鼓泡篩板塔萃取方法及其設(shè)備,先制備一種氣泡和有機(jī)油相的混合物，其中氣泡是分散相，油相是連續(xù)相。然后再經(jīng)排管式液體分布器將此混合有大量氣泡的油相鼓入萃取塔。但該方法和裝置無法實(shí)現(xiàn)小體積有機(jī)油相以形成“油包氣”氣泡表面包覆一層油膜的方式進(jìn)入塔體，水油兩相逆流操作時，極易造成乳化，難以澄清分相。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于提供一種氣泡表面有機(jī)液膜大相比萃取裝置，該裝置能夠有效控制小體積油相分散狀態(tài)，使小體積油相形成氣泡表面薄層油膜，從而實(shí)現(xiàn)在水油兩相體積比較大的條件下，以氣泡表面有機(jī)液膜萃取富集大體積水相料液中極低濃度的目標(biāo)組分。該裝置適用于水油兩相體積比非常大的條件下逆流連續(xù)萃取操作。
[0009]為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0010]一種氣泡表面有機(jī)液膜大相比萃取裝置，所述裝置包括柱體、與柱體頂部連接的擴(kuò)大段和與柱體底部連接的油相布泡器；
[0011]所述油相布泡器包括至少一個油相分布頭；所述油相分布頭包括外管和嵌套于外管內(nèi)部的內(nèi)管，其中內(nèi)管的外徑小于外管的內(nèi)徑，內(nèi)管外壁和外管內(nèi)壁之間的空隙形成內(nèi)外管環(huán)隙；所述內(nèi)管向下延伸至外管的下端口以下；內(nèi)管上端口的安裝位置低于外管上端Π ；
[0012]所述柱體頂部連接的擴(kuò)大段內(nèi)部設(shè)有油相聚集器；[0013]所述擴(kuò)大段的頂端面開孔，水相入口管路從孔進(jìn)入；擴(kuò)大段的頂部側(cè)壁設(shè)有油相出口。
[0014]本發(fā)明所述的“大相比”是指所述裝置能夠適用于水:油的相體積比為100:1以上的體系。
[0015]在本發(fā)明中，含有待萃物的水溶液作為水相由水相入口進(jìn)入柱體。所述的柱體內(nèi)壁材質(zhì)要求耐腐蝕，特別是耐酸性水溶液的腐蝕，材料可以是玻璃、不銹鋼以及高分子材料，優(yōu)選為內(nèi)表面具備防腐功能，耐腐蝕，易加工，成本低的材料。柱體的高徑比優(yōu)選為I?100，進(jìn)一步優(yōu)選為15?30。
[0016]所述的油相分布頭作用在于:氣體通過內(nèi)管，內(nèi)管對氣體導(dǎo)流；油相通過內(nèi)外管環(huán)隙，內(nèi)外管環(huán)隙對油相導(dǎo)流；油相沿著內(nèi)外管環(huán)隙上升到內(nèi)管上端口時，內(nèi)管中氣體在水溶液中鼓泡，可將油相吹成尺寸均勻的表面包覆有油膜的油包氣泡。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以通過調(diào)節(jié)內(nèi)管上端口與外管上端口的相對高度，以及內(nèi)外管環(huán)隙間距寬度，在一定的油相流量和氣體流量下獲得不同直徑的油泡分散相，并可控制油相從內(nèi)外管環(huán)隙噴出時形成油膜包氣泡分散相的表面油膜層厚度。所述油相布泡器的主要作用是產(chǎn)生氣泡表面包覆有機(jī)油膜的油包氣泡分散相。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)經(jīng)驗和實(shí)際需要設(shè)計油相布泡器的其他部件，如油室、氣室等。
[0017]本發(fā)明所述氣泡表面有機(jī)液膜大相比萃取裝置的大致工作過程如下:小體積的油相經(jīng)過油相布泡器，被氣泡分散形成氣泡表面有機(jī)液膜。形成的油膜包氣泡分散相在柱體中上升，與從水相入口進(jìn)入的大體積的連續(xù)水相料液(含有待萃物的水溶液)接觸，目標(biāo)組分從大體積水相料液萃取富集進(jìn)入小體積油相；經(jīng)油相聚集器的聚集凝并作用，分離油水兩相，在擴(kuò)大段進(jìn)一步澄清分離兩相，分離出的油相從擴(kuò)大段的油相出口排出。
[0018]所述柱體底部設(shè)有水相排出口，用于排出萃取后的水相。
[0019]在本發(fā)明中，油相出口的安裝高度優(yōu)選高于油相聚集器。這樣的設(shè)計一方面可以減少油相中夾帶水，另一方面又可以保證油相流出時不干擾油相聚集器的正常工作狀態(tài)。
[0020]本發(fā)明所述油相聚集器為空心圓筒結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部安裝有多層親油性高分子多孔膜，所述空心圓筒直徑等于柱體直徑。油相聚集器的作用在于凝并經(jīng)氣泡攜帶上升的氣泡表面油膜，分離油水兩相。所述親油性高分子多孔膜由至少選自聚偏氟乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯和聚醚砜中的任意一種高分子材料制備得到，高分子多孔膜表面具有微納尺寸的多孔粗糙結(jié)構(gòu)，內(nèi)部分布有納米級和/或微米級或亞微米級孔道，使該多孔膜表面對水相靜態(tài)接觸角大于140°，而對油相的靜態(tài)接觸角小于10°。
[0021]本發(fā)明所述空心圓筒(也即油相聚集器)下口與擴(kuò)大段的下口之間留有圓環(huán)形空隙導(dǎo)流口。所述的圓環(huán)形空隙導(dǎo)流口作用是回流擴(kuò)大段內(nèi)部產(chǎn)生的經(jīng)油相聚集器分出的水相，油相夾帶的少許水相在擴(kuò)大段沉積后回流到柱體中。所述圓環(huán)形縫隙導(dǎo)流口的空隙寬度優(yōu)選為0.5?5cm,進(jìn)一步優(yōu)選1cm。
[0022]所述水相入口管路下部連通水相分布器。所述水相分布器為伸入柱體內(nèi)的空心圓管；空心圓管的下端口封閉，側(cè)壁上對稱開有數(shù)個孔口。側(cè)壁開孔目的在于經(jīng)水相入口流入的水相經(jīng)側(cè)壁開孔噴入柱體。
[0023]水相分布器上端口與水相入口管路的連接處低于油相聚集器的下口，其目的在于使水相分布器位于油相和水相相界面的下方，在操作過程中可以避免水相流入柱體時，對油相和水相相界面的干擾。
[0024]所述油相布泡器還包括油室和氣室。所述的油室和氣室均為空心腔室。所述油室上端開孔，孔與外管外壁緊密貼合，外管的下端口開口于油室內(nèi)，油室內(nèi)部與內(nèi)外管環(huán)隙連通；所述氣室上端開孔，孔與內(nèi)管外壁緊密貼合，內(nèi)管向下延伸穿過氣室的上端開孔并開口于氣室內(nèi)，氣室內(nèi)部與內(nèi)管連通。所述的油相布泡器設(shè)置油室和氣室的目的在于控制穩(wěn)定的油壓和氣壓，進(jìn)而有效控制油相分布頭形成的油泡的直徑均一。
[0025]在本發(fā)明中，氣室可位于油室內(nèi)部形成嵌套形結(jié)構(gòu)；或，氣室獨(dú)立置于油室下方，形成豎排形結(jié)構(gòu)。當(dāng)氣室位于油室內(nèi)部時，內(nèi)管與油室壁無接觸。當(dāng)氣室獨(dú)立置于油室下方時，油室的下端開孔，內(nèi)管向下延伸依次穿過油室的下端開孔、氣室的上端開孔并最終開口于氣室內(nèi)；油室的下端開孔和氣室的上端開孔與內(nèi)管外壁緊密貼合。所述氣室連接有氣相入口，用于通入氣相。所述氣室還連接有帶閥門的水相排空口。由油相分布頭流入氣室的水相可以經(jīng)由水相排空口排出，以保證油相布泡器的正常工作狀態(tài)。
[0026]所述油室連接有油相入口，用于通入油相。
[0027]所述擴(kuò)大段為圓柱筒形，其下端為圓錐形縮口，圓錐縮口的下口直徑與柱體的直徑相同。擴(kuò)大段的作用在于澄清分離油水兩相。
[0028]本發(fā)明所述的油相為有機(jī)萃取劑與稀釋劑混合而成。優(yōu)選地，所述有機(jī)萃取劑為羧酸萃取劑、酸性有機(jī)磷萃取劑或磺酸萃取劑中的I種或至少2種的組合，更優(yōu)選為酸性有機(jī)磷萃取劑，特別優(yōu)選為二(2-乙基己基)磷酸，2-乙基己基膦酸單2-乙基己基酯或二(2，4，4-三甲基戊基)次膦酸中的I種或至少2種的組合。所述稀釋劑為煤油、正庚烷、正己烷中的I種或至少2種的組合。油相中酸性有機(jī)磷萃取劑的質(zhì)量百分比濃度為10?100%，進(jìn)一步優(yōu)選為50?80%。
[0029]所述的氣相指的是空氣、氮?dú)庖约捌渌麣怏w。氣相的作用是經(jīng)油相布泡器的油相分布頭產(chǎn)生氣泡后，分散油相成油膜包氣泡的油泡分散相。
[0030]本發(fā)明所述氣泡表面有機(jī)液膜大相比萃取裝置的工作過程具體如下:
[0031]首先通過氣相入口向油相布泡器的氣室中通入氣體，由內(nèi)管對氣體導(dǎo)流；通過油相入口向油室中通入油相，由內(nèi)外管環(huán)隙對油相導(dǎo)流；油相沿著內(nèi)外管環(huán)隙上升到內(nèi)管上端口時，內(nèi)管中氣體在水溶液中鼓泡，可將油相吹成尺寸均勻的表面包覆有油膜的油包氣泡。形成的油膜包氣泡分散相在柱體中上升，與從水相入口進(jìn)入、并由水相分布器噴入柱體的大體積的連續(xù)水相料液(含有待萃物的水溶液)接觸，目標(biāo)組分從大體積水相料液萃取富集進(jìn)入小體積油相；經(jīng)油相聚集器的聚集凝并作用，分離油水兩相，在擴(kuò)大段進(jìn)一步澄清分離兩相，分離出的油相從擴(kuò)大段的油相出口排出。在此過程中，油相夾帶的少許水相在擴(kuò)大段沉積后通過油相聚集器下口與擴(kuò)大段的下口之間留有的圓環(huán)形空隙導(dǎo)流口回流到柱體中。由油相分布頭流入氣室的水相可以經(jīng)由水相排空口排出，以保證油相布泡器的正常工作狀態(tài)。
[0032]與已有技術(shù)方案相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0033]1、本發(fā)明所述的具有特殊結(jié)構(gòu)的油相分布頭可以形成穩(wěn)定且尺寸均一的油膜包氣泡的油泡分散相；
[0034]2、油相布泡器僅需要少量的油相，就可以在大體積水相料液中形成具有很大表面積的油泡分散相；[0035]3、在柱體頂部連接的擴(kuò)大段內(nèi)部，油相聚集器下口與擴(kuò)大段的下口之間設(shè)置圓環(huán)形空隙導(dǎo)流口，油相中夾帶的水相可以流回柱體內(nèi)，穩(wěn)定最佳的操作狀態(tài)；
[0036]4、水相分布器位于油相和水相相界面的下方，在操作過程中可以避免水相對油相和水相的界面的干擾，優(yōu)化了操作狀況；
[0037]5、油相經(jīng)油相分布頭形成油膜包氣泡的油泡分散相后，借助氣泡的上升浮力，可在較大的水相流量條件下，仍能保證油泡分散相順利向上運(yùn)動，與逆流而下的水相進(jìn)行逆流接觸傳質(zhì)；
[0038]6、有機(jī)萃取劑通常都具有一定表面活性，采用本發(fā)明的油相分布頭結(jié)構(gòu)，可在氣泡表面鋪展一層有機(jī)萃取劑液膜，形成油膜包氣泡的油膜分散相。本發(fā)明無需另外添加其他表面活性劑以穩(wěn)定所形成的油膜包氣泡分散相，避免了向有機(jī)萃取劑加入表面活性劑污染萃取劑，保證了萃取劑可以循環(huán)使用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0039]圖1是本發(fā)明所述的氣泡表面有機(jī)液膜大相比萃取裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0040]圖2是嵌套型油相布泡器示意圖；
[0041]圖3是豎排型油相布泡器示意圖；
[0042]圖4是油相分布頭示意圖。
[0043]圖中:1-柱體；2-油相分布頭；3-油相聚集器；4-圓環(huán)形空隙導(dǎo)流口 ；5-油相出口 ；6_水相分布器；7-水相入口 ；8_擴(kuò)大段；9_氣相入口 ； 10-水相排空口 ； 11-油相入口 ；12-水相排出口 ；13_油室；14_氣室；15_外管；16_內(nèi)管；17_內(nèi)管上端口 ；18_外管上端口。
[0044]下面對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。但下述的實(shí)例僅僅是本發(fā)明的簡易例子，并不代表或限制本發(fā)明的權(quán)利保護(hù)范圍，本發(fā)明的保護(hù)范圍以權(quán)利要求書為準(zhǔn)。
【具體實(shí)施方式】
[0045]下面結(jié)合附圖并通過【具體實(shí)施方式】來進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0046]為更好地說明本發(fā)明，便于理解本發(fā)明的技術(shù)方案，本發(fā)明的典型但非限制性的實(shí)施例如下:
[0047]如圖1所示，一種氣泡表面有機(jī)液膜大相比萃取裝置，所述裝置包括柱體1、與柱體I頂部連接的擴(kuò)大段8和與柱體I底部連接的油相布泡器。
[0048]所述擴(kuò)大段8為圓柱筒形，其下端為圓錐形，圓錐的下口直徑與柱體I的直徑相同。
[0049]所述柱體I頂部連接的擴(kuò)大段8內(nèi)部設(shè)有油相聚集器3 ；
[0050]所述擴(kuò)大段8的頂端面開孔，水相入口 7管路從孔進(jìn)入；擴(kuò)大段8的頂部側(cè)壁設(shè)有油相出口 5。油相出口 5的安裝高度高于油相聚集器3。
[0051]所述油相聚集器3為空心圓筒，其內(nèi)部安裝有多層親油性高分子纖維材料交織成的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，所述空心圓筒直徑等于柱體I直徑。所述空心圓筒下口與擴(kuò)大段8的下口之間留有圓環(huán)形空隙導(dǎo)流口 4。所述圓環(huán)形空隙導(dǎo)流口 4的空隙寬度為0.5?5cm，進(jìn)一步優(yōu)選 1cm。
[0052]所述水相入口 7管路下部連通水相分布器6。所述水相分布器6為伸入柱體I內(nèi)的空心圓管；空心圓管的下端口封閉，側(cè)壁上對稱開有數(shù)個孔口。水相分布器6上端口與水相入口 7管路的連接處低于油相聚集器3的下口。
[0053]所述柱體I底部設(shè)有水相排出口 12。
[0054]所述油相布泡器包括三組平行排列的油相分布頭2、油室13和氣室14。所述油相分布頭2包括外管15和嵌套于外管15內(nèi)部的內(nèi)管16,其中內(nèi)管16的外徑小于外管15的內(nèi)徑，內(nèi)管16外壁和外管15內(nèi)壁之間的空隙形成內(nèi)外管環(huán)隙；所述內(nèi)管16向下延伸至外管15的下端口以下；內(nèi)管上端口 17的安裝位置低于外管上端口 18。
[0055]所述油室13上端開孔，孔與外管15外壁緊密貼合，外管15的下端口開口于油室13內(nèi)，油室13內(nèi)部與內(nèi)外管環(huán)隙連通；
[0056]所述氣室14上端開孔，孔與內(nèi)管16外壁緊密貼合，內(nèi)管16向下延伸穿過氣室14的上端開孔并開口于氣室14內(nèi)，氣室14內(nèi)部與內(nèi)管16連通。
[0057]所述氣室14連接有氣相入口 9 ;所述氣室14還連接有帶閥門的水相排空口 10 ;所述油室13連接有油相入口 11。
[0058]圖2所不為一種氣室和油室嵌套型結(jié)構(gòu)的油相布泡器。圖3所不為一種氣室和油室豎排型結(jié)構(gòu)的油相布泡器。圖4所示為一種油相分布頭的結(jié)構(gòu)形式。
[0059]具體實(shí)施例1
[0060]按照圖1，制造一套本裝置。采用兩根外徑200mm,長1500mm的玻璃管柱豎直相接，作為柱體，共3000mm長，兩根玻璃管柱中間的連接采用法蘭連接；柱體的下端跟油相布泡器也采用法蘭連接。油相分布頭采用聚四氟乙烯材料制造。氣相入口、油相入口、水相排出口、水相排空口采用DN20的UPVC管材，并在其上加裝快開閥。柱體上方的擴(kuò)大段采用內(nèi)徑400mm的不銹鋼圓筒，取600mm高，下部圓錐縮口內(nèi)徑200mm，采用法蘭與外徑200mm的玻璃管連接。玻璃管柱體上方擴(kuò)大段內(nèi)設(shè)置油相聚集器，油相聚集器為直徑200mm的空心圓筒，其內(nèi)部安裝有多層由聚偏氟乙烯制備得到的表面具有微納尺寸多孔粗糙結(jié)構(gòu)的親油性高分子多孔膜。油相聚集器下口與柱體頂部擴(kuò)大段下口間留有縫隙寬度為Icm的圓環(huán)形空隙導(dǎo)流口。水相入口采用DN20的UPVC管子，伸入擴(kuò)大段頂端下80cm，其下接20cm長度的相同材質(zhì)和規(guī)格的管子，作為水相分布器，以管子圓心計算，90度打孔，同一個水平面上，一個圓周開四個孔，孔徑為4mm，孔心的縱向間隔為10mm，共開孔32個，最下端的孔距離管下端lcm，并且管子下端堵上。
[0061]采用制造的萃取裝置，對含極低濃度稀土的實(shí)際水相料液進(jìn)行萃取。萃取劑采用2-乙基己基膦酸單2-乙基己基酯，稀釋劑是煤油，水相料液由山東某廠提供，內(nèi)含鑭離子濃度約為90ppm。操作參數(shù)為:油相流量3L/h，水相流量300L/h，氣瓶供氣，氣壓0.04MPa。經(jīng)15min鼓泡萃取后，收集裝置流出水相，分析測定萃取殘液中鑭的萃取率達(dá)到99%以上。
[0062] 申請人:聲明，本發(fā)明通過上述實(shí)施例來說明本發(fā)明的詳細(xì)結(jié)構(gòu)特征以及萃取方法，但本發(fā)明并不局限于上述詳細(xì)結(jié)構(gòu)特征以及萃取方法，即不意味著本發(fā)明必須依賴上述詳細(xì)結(jié)構(gòu)特征以及萃取方法才能實(shí)施。所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員應(yīng)該明了，對本發(fā)明的任何改進(jìn)，對本發(fā)明所選用部件的等效替換以及輔助部件的增加、具體方式的選擇等，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍和公開范圍之內(nèi)。
[0063]以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式中的具體細(xì)節(jié)，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0064]另外需要說明的是，在上述【具體實(shí)施方式】中所描述的各個具體技術(shù)特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進(jìn)行組合，為了避免不必要的重復(fù)，本發(fā)明對各種可能的組合方式不再另行說明。
[0065]此外，本發(fā)明的各種不同的實(shí)施方式之間也可以進(jìn)行任意組合，只要其不違背本發(fā)明的思想，其同樣應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明所公開的內(nèi)容。
【權(quán)利要求】
1.一種氣泡表面有機(jī)液膜大相比萃取裝置，其特征在于，所述裝置包括柱體(I)、與柱體(I)頂部連接的擴(kuò)大段(8)和與柱體(I)底部連接的油相布泡器； 所述油相布泡器包括至少一個油相分布頭(2);所述油相分布頭(2)包括外管(15)和嵌套于外管(15)內(nèi)部的內(nèi)管(16)，其中內(nèi)管(16)的外徑小于外管(15)的內(nèi)徑，內(nèi)管(16)外壁和外管(15)內(nèi)壁之間的空隙形成內(nèi)外管環(huán)隙；所述內(nèi)管(16)向下延伸至外管(15)的下端口以下；內(nèi)管上端口(17)的安裝位置低于外管上端口(18)； 所述柱體(I)頂部連接的擴(kuò)大段(8)內(nèi)部設(shè)有油相聚集器(3)； 所述擴(kuò)大段(8)的頂端面開孔，水相入口(7)管路從孔進(jìn)入；擴(kuò)大段(8)的頂部側(cè)壁設(shè)有油相出口(5)。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述柱體(I)底部設(shè)有水相排出口(12)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，所述油相出口(5)的安裝高度高于油相聚集器(3)。
4.如權(quán)利要求1-3之一所述的裝置，其特征在于，所述油相聚集器(3)為空心圓筒，其內(nèi)部安裝有多層親油性高分子多孔膜，所述空心圓筒直徑等于柱體(I)直徑； 優(yōu)選地，所述親油性高分子多孔膜由至少選自聚偏氟乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯和聚醚砜中的任意一種高分子材料制備得到。
5.如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述空心圓筒下口與擴(kuò)大段(8)的下口之間留有圓環(huán)形空隙導(dǎo)流口(4); 優(yōu)選地，所述圓環(huán)形空隙導(dǎo)流口(4)的空隙寬度為0.5?5cm，進(jìn)一步優(yōu)選1cm。
6.如權(quán)利要求1-5之一所述的裝置，其特征在于，所述水相入口(7)管路下部連通水相分布器(6)； 優(yōu)選地，所述水相分布器(6)為伸入柱體(I)內(nèi)的空心圓管；空心圓管的下端口封閉，側(cè)壁上對稱開有數(shù)個孔口； 優(yōu)選地，水相分布器(6)上端口與水相入口(7)管路的連接處低于油相聚集器(3)的下□。
7.如權(quán)利要求1-6之一所述的裝置，其特征在于，所述油相布泡器還包括油室(13)和氣室(14)； 所述油室(13)上端開孔，孔與外管(15)外壁緊密貼合，外管(15)的下端口開口于油室(13)內(nèi)，油室(13)內(nèi)部與內(nèi)外管環(huán)隙連通； 所述氣室(14)上端開孔，孔與內(nèi)管(16)外壁緊密貼合，內(nèi)管(16)向下延伸穿過氣室(14)的上端開孔并開口于氣室(14)內(nèi)，氣室(14)內(nèi)部與內(nèi)管(16)連通。
8.如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述氣室(14)連接有氣相入口(9); 優(yōu)選地，所述氣室(14)還連接有帶閥門的水相排空口( 10)。
9.如權(quán)利要求7或8所述的裝置，其特征在于，所述油室(13)連接有油相入口(11 )。
10.如權(quán)利要求1-9之一所述的裝置，其特征在于，所述擴(kuò)大段(8)為圓柱筒形，其下端為圓錐形縮口，圓錐縮口的下口直徑與柱體(I)的直徑相同。
【文檔編號】B01D11/04GK103736295SQ201410007908
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2014年1月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月7日
【發(fā)明者】黃焜, 肖傳緒, 劉會洲 申請人:中國科學(xué)院過程工程研究所