一种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磁颗粒组合膜萃取装置及萃取方法。本发明专利技术的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、磁颗粒组合膜和磁铁；其中，所述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多孔筛板和磁颗粒组合膜，所述萃取相储存室下方放置磁铁。本发明专利技术的磁颗粒组合膜分散萃取装置，通过设计膜与磁颗粒结合，使得萃取相在磁性作用以及电磁计量泵作用下，通过膜分散介质形成细小液滴分散于料液相中，提高了萃取效率；本发明专利技术的磁颗粒组合膜萃取方法，工艺简单，利于膜萃取在工业中的广泛应用。

Magnetic particle composite membrane extraction device and extraction method

The invention provides a magnetic particle composite membrane extraction device and an extraction method. The device comprises a tower body, an extraction phase storage room, a porous sieve plate, a magnetic particle composite film and a magnet, wherein the extraction storage chamber is located below the tower body, and the extraction phase storage room and the tower body are arranged by a porous sieve plate and a magnetic particle composite film from the bottom to the highest. A magnet is placed below the storage room. The magnetic particle combination film dispersing extraction device combines the design film and the magnetic particles to make the extraction phase dispersed in the liquid phase through the magnetic action and the electromagnetic metering pump, and improve the extraction efficiency by the membrane dispersion medium, and the extraction method of the magnetic particle composite membrane is simple, It is beneficial to the wide application of membrane extraction in industry.

【技术实现步骤摘要】
一种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，现有技术中的萃取分离装置及方法，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，本专利技术的目的之一在于提供一种磁颗粒组合膜萃取装置，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、磁颗粒组合膜和磁铁；其中，所述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多孔筛板和磁颗粒组合膜，所述萃取相储存室下方放置磁铁。本专利技术中，所述装置还包括位于萃取相储存室下方的底座支架，磁铁设置于所述底座支架的内部。优选地，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。本专利技术中，所述萃取相储存室与萃取相槽之间依次接有电磁计量泵和压力计。萃取相通过电磁计量泵从萃取相槽内进入到萃取相储存室，萃取相为萃取剂与稀释剂混合经磁颗粒组合膜分散为分散相，流率不可过大，以防磁颗粒被冲走流失，萃取相流率由电磁计量泵控制。在电磁计量泵作用力下，TBP萃取剂与磺化煤油组成的萃取相进入到萃取相储存室，电磁计量泵作用力下，萃取相穿过多孔筛板进而透过薄层铺垫，进而穿过均匀排列在薄层铺垫上方的磁颗粒薄层，以均匀细小液滴的形式分散于料液相之中。进一步优选地，所述塔体的底部通过管路与萃余相收集器连接；优选地，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。更优选地，所述料液相槽与所述塔体之间还设置有料液相蠕动泵，以使所述料液相槽中的料液相进入所述塔体。含有目标离子的料液相通过料液相蠕动泵从料液相槽之中进入到塔体，料液相流率由蠕动泵控制。所述料液相和萃取相在塔体内流动方式为逆流，通过数级萃取以达到较高的萃取率。上面所述的料液相和萃取相的逆流方式中，细小的液滴作为分散相与料液相的流动方式为逆流，料液相中的目标离子传质到分散相中，料液相与萃取相上下分层，料液相通过塔体下部的出口流出，萃余相收集器收集；分散相通过塔体上部的出口流出，萃取相收集器收集。本专利技术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，所述磁颗粒组合膜包括磁颗粒和薄膜，所述磁颗粒在所述薄膜的上方均匀排列成薄层，所述磁颗粒为含Fe3O4的磁颗粒。本专利技术中，所述薄层的厚度为3～5mm，例如薄层的厚度为3mm、3.5mm、4mm、4.5mm、5mm。优选地，所述磁颗粒的粒径为300～600μm，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。所述萃取相储存室的高度为10～15mm，例如萃取相储存室的高度为10mm、11mm、12mm、13mm、14mm、15mm，目的是为了保证磁铁与磁颗粒有足够强的磁场。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，例如多孔筛板的孔径为2mm、3mm、4mm、5mm、6mm；优选地，所述多孔筛板的孔隙率为20～30％。孔间距不可过大，距离过长会造成孔隙率过小，但是距离过短的话容易造成筛板细孔之间破碎，造成筛板损坏。所述磁铁为圆柱形磁铁，所述圆柱形磁铁的S级或者N级向上，保证薄膜上方的同一水平方向的磁颗粒受到的磁场的作用力均匀，竖直方向的磁颗粒受到的磁场力大小不一，底部磁颗粒受力大于上部磁颗粒受力。本专利技术的目的之二在于提供一种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。其中，可在塔体中设置多组磁颗粒组合膜，经过数级萃取，进一步提高萃取效率。本专利技术中，所述磁颗粒组合膜包括薄膜以及设置于所述薄膜的上方的磁颗粒，所述磁颗粒在所述薄膜的上方排列成薄层。其中，所述薄层的厚度为3～5mm，例如薄层的厚度为3mm、3.5mm、4mm、4.5mm、5mm。过薄容易出现萃取相冲破磁颗粒薄层的现象，过厚容易造成上方磁颗粒受磁场作用力小，从而易被萃取相冲走流失，同时过厚也可能导致萃取相液滴不能穿过细颗粒薄层的后果。所述磁颗粒为含Fe3O4的磁颗粒；优选地，所述磁颗粒的粒径为300～600μm，例如磁颗粒的粒径为300μm、350μm、400μm、450μm、500μm、550μm、600μm。磁颗粒平均粒径必须大于薄膜的孔径，以防含Fe3O4的磁颗粒粒径因过小从而造成遗漏。所述液滴的粒径为0.5～1mm。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，薄层铺垫孔径本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁颗粒组合膜萃取装置，其特征在于，所述装置包括塔体(14)、萃取相储存室(3)、多孔筛板(7)、磁颗粒组合膜和磁铁(2)；其中，所述萃取相储存室(3)位于塔体(14)下方，萃取相储存室(3)与塔体(14)之间由下至上依次设置有多孔筛板(7)和磁颗粒组合膜，所述萃取相储存室(3)下方放置磁铁(2)。

【技术特征摘要】
1.一种磁颗粒组合膜萃取装置，其特征在于，所述装置包括塔体(14)、萃取相储存室(3)、多孔筛板(7)、磁颗粒组合膜和磁铁(2)；其中，所述萃取相储存室(3)位于塔体(14)下方，萃取相储存室(3)与塔体(14)之间由下至上依次设置有多孔筛板(7)和磁颗粒组合膜，所述萃取相储存室(3)下方放置磁铁(2)。2.根据权利要求1所述的磁颗粒组合膜萃取装置，其特征在于，所述装置还包括位于萃取相储存室(3)下方的底座支架(1)，磁铁(2)设置于所述底座支架(1)的内部；优选地，所述萃取相储存室(3)设置萃取相物料口，所述物料口与萃取相槽(4)相连；优选地，所述萃取相储存室(3)与萃取相槽(4)之间依次接有电磁计量泵(5)和压力计(6)；优选地，所述塔体(14)的底部通过管路与萃余相收集器(10)连接；优选地，所述塔体(14)的上部通过管路与料液相槽(13)连接；优选地，所述塔体(14)的上部通过管路与萃取相收集器(11)连接；优选地，所述料液相槽(13)与所述塔体(14)之间还设置有料液相蠕动泵(12)，以使所述料液相槽(13)中的料液相进入所述塔体(14)。3.根据权利要求1或2所述的磁颗粒组合膜萃取装置，其特征在于，所述磁颗粒组合膜包括磁颗粒(9)和薄膜(8)，所述磁颗粒(9)在所述薄膜(8)的上方均匀排列成薄层，所述磁颗粒(9)为含Fe3O4的磁颗粒；优选地，所述薄层的厚度为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。4.根据权利要求1-3之一所述的磁颗粒组合膜萃取装置，其特征在于，所述萃取相储存室(3)的高度为10～15mm；优选地，所述多孔筛板(7)为有机玻璃材质的多孔筛板，所述多孔筛板(7)的孔径为2～6mm；...

【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