一种中空纤维膜萃取器制造技术

本发明专利技术公开了一种中空纤维膜萃取器，包括：第一萃取腔，具有相对布置的第一进液口和第一出液口，具有相对布置的第一进油口和第一出油口；第二萃取腔，具有相对布置的第二进液口和第二出液口，具有相对布置的第二进油口和第二出油口，所述第一出液口与第二进液口连通，所述第二出油口与第一进油口连通；第一中空纤维膜组，填充在第一萃取腔内，第一中空纤维膜组的两端分别沿第一水相流动路径延伸至第一进液口和第一出液口；第二中空纤维膜组，填充在第二萃取腔内，第二中空纤维膜组的两端分别沿第二水相流动路径延伸至第二进液口和第二出液口；本发明专利技术可以实现两相局部错流，整体逆流接触，对传质利用率高，便于组装和实现工业化。

【技术实现步骤摘要】
一种中空纤维膜萃取器
本专利技术涉及中空纤维膜萃取
，特别涉及一种中空纤维膜萃取器。
技术介绍
中空纤维膜萃取避免了传统萃取设备中两相流体存在分散相接触以及依靠密度差进行分离的限制，从而有效的克服了溶剂乳化、两相密度差接近体系无法分离等传统萃取设备所面临的问题，因此成为重要的新型萃取手段。公开号为CN1434019的专利文献中公开了采用中空纤维膜萃取-电反萃取实现发酵过程有机酸的在线提取和提浓。CN102268559的专利文献中公开了通过中空纤维膜萃取来纯化富集含铝化合物。公开号为CN102107924的专利文献中公开了使用中空纤维膜萃取来预处理糠醛工业废水。公开号为CN103304005的专利文献中公开了采用中空纤维膜萃取来净化废水中的苯酚。公开号为CN102817302的专利文献中公开了使用中空纤维膜提取了木耳多糖。上述文献在具体工业实施过程中，存在两大问题限制了传质效率。第一，现有膜萃取器膜丝为直的中空纤维。专利技术人在研究中发现，对于绝大部分的分离体系，膜萃取器的传质阻力均集中于管程的水相中，但由于膜丝直径太小，无法设置内部构件来强化传质。因此，可以将直的膜丝换成弯曲的膜丝，管程流体流动时产生径向二次流动，强化管程传质，萃取效率可以提升20％～100％。第二，工业过程中，为了提高萃取器的处理能力，减少制作成本，膜萃取器外壳均设计为直径10cm以上的圆柱状，水相在管程流动，油相通过壳程与水相逆流接触。现有的中空纤维膜萃取器的壳程流动受到外形和生产封装工艺的影响，不可避免的存在流体短路，流动死区等情况，影响了壳程流体的整体传质速率，导致膜萃取在萃取器放大时，萃取性能下降的必然结果。公开号为CN203556294的专利文献中公开了提出了对中空纤维膜进行编织，利用编织线在壳程组成挡板，从而增加流道长度和流体停留时间，提升壳程传质速率。但是，该方法所设计的挡板无法完全避免壳程液体的渗透，在工业长期使用时，仍会产生短路和死区。公开号为CN102908877的专利文献中公开了设计了一种长方形框体的气液膜接触器，将数根中空纤维膜固定于多孔支撑管内成为一束，再将数束含有膜丝的支撑管安置于膜接触器内，从而强化壳程均匀流动。但是，在该设计中膜接触器内的支撑管长度不一致，加工组装困难，且膜丝浸入壳程液体部分的比例低；壳程流体错流时，存在不同部位流体传质通量不均匀的情况，从而无法使得壳程流体的利用率最大化。因此，亟需一种新型的制作简单的膜萃取器，确保在工业长期使用中管程流体的高传质性能和壳程流体分布的均匀性。
技术实现思路
本专利技术提供一种中空纤维膜萃取器，萃取时水相流体与油相萃取剂局部错流流动，整体逆流流动，有效提高传质效率，且结构简单制作成本低。一种中空纤维膜萃取器，包括：第一萃取腔，具有相对布置的第一进液口和第一出液口以形成第一水相流动路径，具有相对布置的第一进油口和第一出油口以形成基本垂直且覆盖所述第一水相流动路径的第一油相流动路径；第二萃取腔，具有相对布置的第二进液口和第二出液口以形成第二水相流动路径，具有相对布置的第二进油口和第二出油口以形成基本垂直且覆盖所述第二水相流动路径的第二油相流动路径，所述第一出液口与第二进液口连通，所述第二出油口与第一进油口连通；第一中空纤维膜组，填充在第一萃取腔内，第一中空纤维膜组的两端分别沿第一水相流动路径延伸至第一进液口和第一出液口；第二中空纤维膜组，填充在第二萃取腔内，第二中空纤维膜组的两端分别沿第二水相流动路径延伸至第二进液口和第二出液口。使用本专利技术进行萃取时，水相流体从第一进液口进入第一中空纤维膜组的管程，通过后在第一萃取腔的第一出液口汇集，并通流入第二萃取腔的第二进液口，随后进入第二萃取腔的第二中空纤维膜组的管程，最后从第二萃取腔的第二出液口排出；油相萃取剂从第二进油口进入第二萃取腔以垂直于水相流动方向流入，穿过中第二空纤维膜组填充体的壳层，以错流方式与第二萃取腔中的中空纤维膜内部流动的水相通过中空纤维的多孔壁面接触进行质量传递，随后流出第二出油口进入第一出油口，再次错流穿过第一萃取腔的第一中空纤维膜组填充体的壳程，再从第一萃取腔的第一出油口排出，从而实现了水相流体与油相萃取剂局部错流，整体逆流接触。本专利技术通过设置双腔结构进行萃取，管、壳程两相流体在各萃取腔内错流流动，而整体逆流流动，具有高传质效率和低制作成本的优点。所述中空纤维膜组采用聚丙烯、聚乙烯、聚偏二氟乙烯或聚四氟乙烯为材料，单根膜丝内径0.10～2.0mm，壁厚20～200μm，膜的壁面为多孔可渗透表面，表面亲油而憎水。形成萃取腔的外壳和隔板均采用与中空纤维膜相同或相似的材料，如聚丙烯、聚乙烯、聚偏二氟乙烯或聚四氟乙烯、聚氯乙烯或者由上述多种聚合物复配或加工而成的材料。为了使水相流体和油相流体在萃取腔内均匀流动，优选的，所述第一萃取腔和第二萃取腔为长方体，所述第一进液口和第一出液口、所述第一进油口和第一出油口、所述第二进液口和第二出液口以及所述第二进油口和第二出油口都分别设置在长方体相对的侧面上。为了方便制造和安装，优选的，所述第一萃取腔和第二萃取腔贴靠并排布置，所述第一出液口与第二进液口设置在同一端面通过第一通道连通，所述第二出油口与第一进油口连通设置在同一端面通过第二通道连通。第一进油口、第一出油口、第二进油口以及第二出油口覆盖有多孔板，使得壳程流体能均匀流动。为了提高水相流体进入第一萃取腔的流动均匀性，优选的，所述第一进液口连接第一均液腔，所述第一均液腔的侧壁上设有总进液口，所述总进液口的中心轴基本垂直所述的第一水相流动路径。水相流体先在第一均液腔内分撒后再进入第一进液口，使水相流体流动更均匀。进一步优选的，所述第一均液腔为与长方形的第一进液口相适应的长方体的腔体。为了提高油相流体进入第一萃取腔的流动均匀性，优选的，所述第二进油口连接第二均液腔，所述第二均液腔的侧壁上设有总进油口，所述总进油口的中心轴基本垂直所述的第二油相流动路径。进一步优选的，所述第二均液腔为与长方形的第二进油口相适应的长方体的腔体。为了提高水相流体进入第一萃取腔的流动均匀性，优选的，所述第二出液口连接第三均液腔，所述第三均液腔的侧壁上设有总出液口，所述总出液口的中心轴基本垂直所述的第二水相流动路径。为了提高油相流体进入第一萃取腔的流动均匀性，优选的，所述第一进油口连接第四均液腔，所述第四均液腔的侧壁上设有总出油口，所述总出油口的中心轴基本垂直所述的第一油相流动路径。优选的，所述第一中空纤维膜组或/和第二中空纤维膜组的纤维膜成螺旋状弯曲形态。中空纤维膜采用螺旋弯曲的膜丝绳为基本单元填充，以强化管程的质量传递，中空纤维膜组采用的膜丝绳是由内径0.2～2.0mm，壁厚20～200μm，壁面孔径为0.1～0.5μm，孔隙率为0.3～0.7，长度为0.40～3.0m和根数为2～15根的直管中空纤维膜丝自旋转螺旋而成，膜丝绳螺旋半径为2.0～10mm，螺距为2.0～80mm，膜丝绳还可以进一步二次编织。为了提高萃取效率以及便于制造，优选的，所述第一中空纤维膜组和第二中空纤维膜组相互平行设置。本专利技术的萃取器的制作过程简单，采用螺旋管弯曲形态的膜丝绳以强化管程传质，采用方形萃取器来实现壳程流体流动分布均匀，壳程流体传质利用率高和应用范围广本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种中空纤维膜萃取器，其特征在于，包括：第一萃取腔，具有相对布置的第一进液口和第一出液口以形成第一水相流动路径，具有相对布置的第一进油口和第一出油口以形成基本垂直且覆盖所述第一水相流动路径的第一油相流动路径；第二萃取腔，具有相对布置的第二进液口和第二出液口以形成第一水相流动路径，具有相对布置的第二进油口和第二出油口以形成基本垂直且覆盖所述第二水相流动路径的第二油相流动路径，所述第一出液口与第二进液口连通，所述第二出油口与第一进油口连通；第一中空纤维膜组，填充在第一萃取腔内，第一中空纤维膜组的两端分别沿第一水相流动路径延伸至第一进液口和第一出液口；第二中空纤维膜组，填充在第二萃取腔内，第二中空纤维膜组的两端分别沿第二水相流动路径延伸至第二进液口和第二出液口。

【技术特征摘要】
1.一种中空纤维膜萃取器，其特征在于，包括：第一萃取腔，具有相对布置的第一进液口和第一出液口以形成第一水相流动路径，具有相对布置的第一进油口和第一出油口以形成基本垂直且覆盖所述第一水相流动路径的第一油相流动路径；第二萃取腔，具有相对布置的第二进液口和第二出液口以形成第二水相流动路径，具有相对布置的第二进油口和第二出油口以形成基本垂直且覆盖所述第二水相流动路径的第二油相流动路径，所述第一出液口与第二进液口连通，所述第二出油口与第一进油口连通；第一中空纤维膜组，填充在第一萃取腔内，第一中空纤维膜组的两端分别沿第一水相流动路径延伸至第一进液口和第一出液口；第二中空纤维膜组，填充在第二萃取腔内，第二中空纤维膜组的两端分别沿第二水相流动路径延伸至第二进液口和第二出液口；所述第一萃取腔和第二萃取腔为长方体，所述第一进液口和第一出液口、所述第一进油口和第一出油口、所述第二进液口和第二出液口以及所述第二进油口和第二出油口都分别设置在长方体相对的侧面上。2.如权利要求1所述的中空纤维膜萃取器，其特征在于，所述第一萃取腔和第二萃取腔贴靠并排布置，所述第一出液口与第二进液口设置在同一端面通过第一通道连通，所述第二出油口与...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔庆然，李希，成有为，王丽军，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33