一种动态磁颗粒组合膜萃取装置及萃取方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种动态磁颗粒组合膜萃取装置及萃取方法。所述萃取装置，包括塔体、萃取相储存室、多孔筛板、动态磁颗粒组合膜、磁铁和磁铁传动装置；萃取相储存室位于塔体下方，萃取相储存室与塔体之间由下至上依次设置有多孔筛板和动态磁颗粒组合膜，萃取相储存室的下方放置有磁铁和磁铁传动装置。本发明专利技术的动态磁颗粒组合膜萃取装置，磁铁传动装置带动磁铁上下移动，不断重新排列组合动态磁颗粒组合膜中的磁颗粒薄层，萃取相不断形成细小液滴分散于料液相中，不会堵塞或流体分布不均；磁颗粒重新向磁场靠拢移动对分散相液滴有破碎作用，利于细小液滴的形成，同时可有效防止沟流的现象，提高了萃取效率。

A dynamic magnetic particle combined membrane extraction device and extraction method

The invention provides a dynamic magnetic particle composite membrane extraction device and an extraction method. The extraction device, including extraction tower, storage room, porous plate, dynamic magnetic particle composite film, magnet and magnet transmission device; the extraction phase storage room located under the tower body, the extraction phase between storage chamber and the tower body is provided with a porous sieve plate and dynamic magnetic particle composite film by bottom-up phase extraction the storage room is arranged under the magnet and the magnet transmission device placement. Dynamic magnetic particle composite membrane extraction device of the invention, the magnet gear drives the magnet to move up and down, to rearrange the magnetic layer of the particles combined dynamic magnetic particles combined membrane in the extraction phase continuous formation of small droplets dispersed in the liquid phase, no blockage or uneven distribution of fluid; magnetic particles to move closer to the magnetic field the dispersed droplets are broken, conducive to the formation of small droplets, and can effectively prevent channeling phenomenon, improve extraction efficiency.

【技术实现步骤摘要】
一种动态磁颗粒组合膜萃取装置及萃取方法
本专利技术属于磁颗粒组合膜萃取分离
，涉及一种动态磁颗粒组合膜萃取装置及萃取方法。
技术介绍
近年来，随着工业的发展，萃取技术在化工工业，制药工业，石油工业等领域得到了广泛的应用，不过同时传统萃取技术也越来越难以满足现代工业发展的需求。传统的萃取设备一般分为混合澄清器、萃取塔和离心萃取机，混合澄清槽萃取工艺存在着传质效率高，但设备占地面积大等问题；传统萃取塔设备种类较多，其中应用较为广泛的是填料萃取塔、振动筛板塔、机械搅拌萃取塔以及脉冲萃取塔，萃取塔一般都存在着设备复杂等一系列问题，比如转盘萃取塔是机械搅拌萃取塔应用较为广泛的一种，但是具有比较严重的放大效应，尤其是在应用于体系比较复杂的制药以及石油化工等领域时更为明显，导致传质效率低。膜萃取技术是一种结合了膜过程与液液萃取的新型分离技术，自提出以来受到了极大地关注与重视。与传统的萃取技术相比，由于膜萃取技术没有两相间的分散和聚结过程，所以大大减少了萃取剂的夹带损失；并放宽了对萃取剂密度、粘度、界面张力等的物性要求，扩大了萃取剂的应用范围。为此，膜分散萃取成为一种全新的研究热点。膜萃取设备是利用微孔膜作为相分散的介质，在膜两侧压力差大于穿透压力的条件下，将一相分散到另一相中，实现传质分离。马伟、申殿邦(物理，磁场在冶金中应用和机理探讨，430-432，1969)研究了磁场在含砷的废酸回收工艺中的作用时，发现磁场使得TBP(磷酸三丁酯)萃取砷的萃取率提高了3％-5％，用红外光谱及核磁共振做进一步研究结果表明，磁场在对萃取机理没有改变的情况下，却使萃取效率发生了变化，同时发现溶液浓度不同，物理参数的萃取率变化程度也不相同。目前，现有技术中存在的萃取分离装置的萃取效率有待进一步提高。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种动态磁颗粒组合膜萃取装置，避免了固定磁颗粒组合膜长期使用可能会出现的流体分布不均，以及固定磁颗粒组合膜的磁颗粒薄层内部因有机相堆积而出现堵塞的问题，提高了萃取效率。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：一种动态磁颗粒组合膜萃取装置，所述装置包括塔体、萃取相储存室、多孔筛板、动态磁颗粒组合膜、磁铁和磁铁传动装置；其中，所述萃取相储存室位于塔体下方，所述萃取相储存室与塔体之间由下至上依次设置有多孔筛板和动态磁颗粒组合膜，所述萃取相储存室的下方放置有所述磁铁和磁铁传动装置，所述磁铁与所述磁铁传动装置相连接。本专利技术中，所述磁铁传动装置包括第一曲柄连杆、固定轴套、第二曲柄连杆和直流电机，所述第一曲柄连杆的一端穿过所述固定轴套与所述磁铁连接，所述第一曲柄连杆的另一端与所述第二曲柄连杆的一端活动连接，所述第二曲柄连杆的另一端与所述直流电机连接并在所述直流电机的带动下转动。本专利技术中，所述磁铁传动装置的振幅为8～12cm，例如磁铁传动装置的振幅为8cm、9cm、10cm、11cm、12cm。优选地，所述磁铁传动装置的转动频率为20～50转/分，例如磁铁传动装置的转动频率为20转/分、25转/分、30转/分、35转/分、40转/分、45转/分、50转/分。本专利技术中，所述动态磁颗粒组合膜包括磁颗粒和薄膜，所述磁颗粒在所述磁铁的磁场作用下在所述薄膜的上方动态排列，所述磁颗粒为含Fe3O4的磁颗粒。优选地，所述磁颗粒动态排列的厚度为3～5mm。优选地，所述磁颗粒的粒径为300～600μm。优选地，所述薄膜的孔径为1～80μm。作为优选方案，本专利技术的动态磁颗粒组合膜萃取装置还包括位于所述萃取相储存室下方的底座支架，所述磁铁设置于所述底座支架的内部，所述底座支架的体积大于所述磁铁的体积。所述萃取相储存室设置萃取相物料口，所述物料口与萃取相槽相连。优选地，所述萃取相储存室与萃取相槽之间依次接有压力计和电磁计量泵。其中，所述塔体的底部通过管路与萃余相收集器连接。本专利技术中，所述塔体的上部通过管路与料液相槽连接。优选地，所述塔体的上部通过管路与萃取相收集器连接。本专利技术中，所述料液相槽与所述塔体之间还设置有依次连接的料液相蠕动泵和压力计，以使所述料液相槽中的料液相进入所述塔体。所述萃取相储存室的高度为10～15mm。优选地，所述多孔筛板为有机玻璃材质的多孔筛板，所述多孔筛板的孔径为2～6mm。优选地，所述多孔筛板的孔隙率为20～30％。优选地，所述磁铁为圆柱形磁铁，所述圆柱形磁铁的S级或N级向上。本专利技术的目的之二在于提供一种动态磁颗粒组合膜萃取方法，所述萃取方法为：以含有目标离子的水溶液作为料液相，以含有萃取剂和稀释剂的混合溶液作为萃取相，所述萃取相穿过所述动态磁颗粒组合膜形成均匀细小的液滴分散于所述料液相中，所述料液相与所述萃取相的流动方式为逆流；所述料液相中的目标离子传质到所述萃取相的液滴中进行萃取。所述萃取相由外推力打入所述料液相中，所述外推力不大于料液相储存室的下方的磁铁对磁颗粒组合膜的磁颗粒的磁场作用力；例如电磁计量泵将萃取相打入料液相的外推力不得大于料液相储存室下方的圆柱形磁铁对磁颗粒的磁场作用力，否则磁颗粒会被分散相连带分散在连续相之中，造成料液相污染以及磁颗粒的流失。正是由于磁颗粒在磁场作用下存在着以下特性，即在磁场存在的条件下，当磁场对磁颗粒的吸引力大于流体对磁颗粒的冲击力时，即使欲分散的萃取相处于流动状态下，磁颗粒仍会向磁场靠拢移动，而后产生凝并。本专利技术中，所述磁颗粒在所述磁铁的磁场作用下在所述薄膜的上方动态排列，所述磁颗粒为含Fe3O4的磁颗粒；本专利技术中，所述磁颗粒动态排列的厚度为3～5mm，例如磁颗粒动态排列的厚度为3mm、3.5mm、4mm、4.5mm、5mm。本专利技术中，例如磁颗粒的粒径为300μm、350μm、400μm、450μm、500μm、550μm、600μm。进一步优选地，所述薄膜的孔径为1～80μm，例如薄膜的孔径为1μm、5μm、10μm、20μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm。本专利技术中，所述薄膜为薄层铺垫，起支撑磁颗粒以及分散萃取相的目的。所述薄膜的孔径为1～80μm，例如薄膜的孔径为1μm、5μm、10μm、20μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm；薄层铺垫薄膜孔径为几微米到几十微米，薄层铺垫孔径不宜过大，也不宜过小，孔径过大容易导致磁性颗粒的遗漏，孔径过小容易薄层铺垫堵塞。优选地，所述薄层铺垫为绸布、普通布或钢丝网，起支撑磁颗粒薄层以及防止磁颗粒遗漏的作用。所述萃取相在磁颗粒组合膜萃取中作为分散相，所述萃取剂与所述稀释剂的体积比为(1～5):(5～10)，例如萃取剂与稀释剂的体积比为1:1、1:2、1:3、1:4、1:5、1:6、1:7、1:8、1:9、1:10、2:3、2:5、2:7、2:9、3:5、3:7、3:8、3:10、4:5、4:7、4:9、5:6、5:7、5:8、5:9。优选地，所述萃取剂为磷酸三丁酯(TBP)；进一步优选地，所述稀释剂为磺化煤油(260号溶剂油)。所述料液相在磁颗粒组合膜萃取中作为连续相，所述目标离子为丙酸、3-羟基丙酸和2-羟基丙酸中的一种或至少两种的混合物。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：(1)本专利技术的动态磁颗粒组合膜萃取装置，磁铁传动装置带动磁铁上下移动，不断重新排列本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种动态磁颗粒组合膜萃取装置，其特征在于，所述装置包括塔体(11)、萃取相储存室(6)、多孔筛板(7)、动态磁颗粒组合膜、磁铁(5)和磁铁传动装置(15)；其中，所述萃取相储存室(6)位于塔体(11)下方，所述萃取相储存室(6)与塔体(11)之间由下至上依次设置有多孔筛板(7)和动态磁颗粒组合膜，所述萃取相储存室(6)的下方放置有所述磁铁(5)和磁铁传动装置(15)，所述磁铁(5)与所述磁铁传动装置(15)相连接。

【技术特征摘要】
1.一种动态磁颗粒组合膜萃取装置，其特征在于，所述装置包括塔体(11)、萃取相储存室(6)、多孔筛板(7)、动态磁颗粒组合膜、磁铁(5)和磁铁传动装置(15)；其中，所述萃取相储存室(6)位于塔体(11)下方，所述萃取相储存室(6)与塔体(11)之间由下至上依次设置有多孔筛板(7)和动态磁颗粒组合膜，所述萃取相储存室(6)的下方放置有所述磁铁(5)和磁铁传动装置(15)，所述磁铁(5)与所述磁铁传动装置(15)相连接。2.根据权利要求1所述的动态磁颗粒组合膜萃取装置，其特征在于，所述磁铁传动装置(15)包括第一曲柄连杆(15a)、固定轴套(15b)、第二曲柄连杆(15c)和直流电机(15d)，所述第一曲柄连杆(15a)的一端穿过所述固定轴套(15b)与所述磁铁(2)连接，所述第一曲柄连杆(15a)的另一端与所述第二曲柄连杆(15c)的一端活动连接，所述第二曲柄连杆(15c)的另一端与所述直流电机(15d)连接并在所述直流电机(15d)的带动下转动。3.根据权利要求1或2所述的动态磁颗粒组合膜萃取装置，其特征在于，所述磁铁传动装置(15)的振幅为8～12cm；优选地，所述磁铁传动装置(15)的转动频率为20～50转/分。4.根据权利要求1-3之一所述的动态磁颗粒组合膜萃取装置，其特征在于，所述动态磁颗粒组合膜包括磁颗粒(9)和薄膜(8)，所述磁颗粒(9)在所述磁铁(5)的磁场作用下在所述薄膜(8)的上方动态排列，所述磁颗粒(9)为含Fe3O4的磁颗粒；优选地，所述磁颗粒(9)动态排列的厚度为3～5mm；优选地，所述磁颗粒的粒径为300～600μm；优选地，所述薄膜的孔径为1～80μm。5.根据权利要求1-4之一所述的动态磁颗粒组合膜萃取装置，其特征在于，所述装置还包括位于所述萃取相储存室(6)下方的底座支架(4)，所述磁铁(5)设置于所述底座支架(4)的内部，所述底座支架(4)的体积大于所述磁铁(5)的体积。6.根据权利要求1-5之一所述的动态磁颗粒组合膜萃取装置，其特征在于，所述萃取相储存室(6)设置萃取相物料口，所述物料口与萃取相槽(1)相连；优选地，所述萃取相储存室(6)与萃取相槽(1)之间依次接...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨良嵘，冯冬，惠俊峰，安震涛，刘会洲，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11