用于在不混溶流体之间进行扩散传递的方法与设备技术

在不混溶液体之间扩散传递诸如溶质之类的物质然后在不混合的情况下分离所说的液体的方法与设备：薄板的相反侧上具有第一和第二流路，它们用于传送第一和第二不混溶的流体，其中，薄板上开孔的高度不大于２００微米，在各开孔内的流体之间会形成稳定的界面，在紧邻上述界面处有显著量的流体流。在上述界面的两端进行扩散传递，然后流体在不混合的情况下流离上述区域。所述流路按垂直于薄板测量时的宽度在１０至５００微米之间。各开孔的壁面可以是平行的或者是呈锥形的。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及到用于在第一与第二不混溶流体之间进行如从一种流体到另一种流体的物质传递之类处理的方法与设备。周知在液体/液体的物质传递中使用了薄膜。EP-A-0246965和载于Journal of Memhrane Science(膜渗学杂志)第20期(1984)125至145页的Kiani等人的文章“Solvent Extraction with Immobilised Interfacesin a Microporous Hydrophobic Membrane”(用微孔性疏水薄膜在固定界面情况下进行溶剂萃取)均公开了在两种不混溶液体之间传递溶质，其中，液体间的分界面由一薄膜所限定。所说的物质传递实际是在薄膜的孔隙内进行的，这一处理中所使用的典型薄膜是Calgard牌(注册商标)2400型微孔性聚丙烯膜。这种薄膜一般约25微米厚并具有直径为0.02微米的有效孔隙。因此，在其中进行物质传递的孔隙基本上是非常长且薄的。Kiani公开了一种疏水薄膜。薄膜一侧的液相的压力高于薄膜另一侧的有机相，因此，在薄膜的液体一侧会使液体界面稳定住。这种结构的问题是界面处孔隙内的液体基本上是静止的。就薄膜两侧的流体流而言，薄膜起一固体壁面的作用，因此，流体的速度在薄膜流体交界处基本为零。这就会在薄膜孔隙内的静止流体延伸用于使传递着的物质扩散的距离时为相间迁移提供不利的条件。此外，这种滞流区会聚积碎屑和不需要的反应物，它们可能会影响扩散着的溶质的相间迁移。本专利技术概要本专利技术基于为扩散传递过程提供一种有孔或带孔薄板这样的原理，其中，有孔薄板的开孔内会形成位于该有孔板两侧的两种难混溶流体之间的界面，所说的开孔能使得一种或两种流体中的基本上平行于所述界面的流体流在每个开孔内的界面范围内和界面处是连续的，从而在界面两端能进行快速扩散。在第一个方面中，本专利技术提供了用于进行第一与第二不混溶流体之间扩散传递处理的设备，该设备包括第一和第二流体流路，它们用于相应的第一和第二流体并设置在有孔薄板装置的相反侧，其中，所述有孔薄板装置能在使用中使流体间的界面形成在每个开孔处或每个开孔内，并且，所述各开孔在界面处按同时垂直于流体流动方向和有孔薄板装置厚度所测得的至少为较大部分的高度不大于200微米，以便使每种流体的流体流的有效成分能紧挨着前述界面。在另一个方面中，本专利技术提供了进行从第一流体将物质扩散传递至与第一种流体不相混溶的第二流体中这样一种处理的方法，该方法包括(1)提供彼此相通连的第一和第二流路，它们贯穿一有孔薄板装置，其中，所述有孔薄板上的开孔的至少较大部分的高度在界面位置处沿同时垂直于流体流动方向和有孔薄板宽度的方向测量时均不大于200微米；(2)使第一和第二流体流过相应的第一和第二流路，因此，至少在有孔薄板装置的附近处，流体流是基本上分层的，并且，会在所说的界面位处于有孔薄板装置的开孔处或该开孔内形成稳定的界面，每种流体的流体流的有效成分会紧挨着前述界面；以及(3)扩散传递可加以传递的物质总量的有效数量(至少1％)；以及(4)在不使流体混合的情况下使流体在相应的流路内流离有孔板装置。因此，依照本专利技术，提供了这样的方法和装置，它们可在不构成使流体混合起来的危险的情况下进行两种不混溶流体间扩散传递处理，同时能在不形成位于所述界面处的流体滞留区的情况下进行快速传递处理。所述开孔的高度越大，就越难以保持稳定的界面，并且，在实践中，大于200微米的高度是无用的。业已发现，1至30微米的高度是最佳的。开孔沿流体流动方向的长度最好延续界面最大面积这样的距离，开孔可如需要的那样长。所述薄板装置可带有开孔，所有这些开孔具有基本上均匀的尺寸，；在这种情况下，所有的开孔均满足以上的尺寸要求。但是，当所述成形方法在开孔尺寸方面有一定的随机性时，一般不会有单个的开孔具有超过200微米最好是不超过30微米的高度。至于横跨所述界面的开孔的宽度，就具有通常垂直于薄板和界面的内壁的开孔而言，开孔跨越薄板厚度和界面的宽度取决于开孔宽度与开孔高度的尺寸比。为了能使流体从薄板装置的两侧流进开孔并使流体流的具体成分位于前述界面处，通常要使上述尺寸比小于或等于1。因此，在开孔高度减小时，开孔宽度也必须减小，并且，在实践中有一个下限，该下限取决于薄板装置的形状。如果上述尺寸比小于1，则界面附近的流体流就会因流体流进开孔而减弱，从而会影响流体流出开孔。在所述开孔的另一种形式中，这种形式在薄板装置形成为一蚀刻的硅板的情况是特别适用的，每个开孔的壁面均具有一定的锥度，此锥度非常宽，因此，所说的界面会形成在开孔的狭窄端部或开孔内的收缩部，并且，流体会从开孔比上述狭窄端部或收缩宽一或两个数量级的另一端流入。这种结构对便于生产来说是必要的。这种结构不受上述小于或等于1的尺寸比的限制，因为，流体的流入和流入在开孔的上游端和下游端沿锥形壁面本来就是独立的。所述薄板装置通常形成为一平板，尽管该平板不一定设置在一个平面内，而是可形成为一个卷或一个圆柱。上述薄板部件可与其它结构例如用于第一和第二流体的流体流路的壁面成整体。在某些情况下，所述薄板装置可形成为一个三维结构的整体部分。例如，该薄板可形成为薄板部分，这些薄板部分在较大的三维块之间延伸，而所说的三维块则与流体流动通道的侧壁相接合以便支承上述薄板部分。作为另外一种形式，具体如我们的共同未决申请书(PQ 12618)9421312.1所述，前述薄板装置由一薄层微球例如熔接在一起的玻璃所限定，因此，微球之间的空间限定了薄板的开孔。在一种形式中，装填在小球薄层两侧的较大球体构成了用于薄板装置的支承件并提供了流体流路，它们用于在薄板装置两侧流动的流体。作为另一种形式，所述薄板装置可由一编织纤维或非编织纤维薄层所限定，所说的纤维熔接或以其它方式粘合在一起，因此，纤维间的空间限定了薄板装置的开孔。在一种形式中，装填或编织在小纤维薄层两侧的较大纤维构成了用于薄板装置的支承件并提供了流体流路，它们用于在薄板装置两侧流动的流体。依照本专利技术，会在薄板装置的开孔的两端产生显著数量的扩散传递。如下所述，为了使物质的显著扩散传递能出现在两种流体间的薄板装置的两端，要对界面区内的流体流路的宽度加以某些限制。业已表明，与上述界面区相邻并与界面相垂直的第一流路的宽度(l)由下述不等式给出l2＜D.t.x-1其中，D是第一流体的扩散系数，所述第一流体包含有要传递给第二流体的传递物质，t是0.1至100秒的时间，它用于在薄板装置的开孔的界面区内占据一定位置的流体部分，x是等于0.005或更大的数值常数。时间t表示流体实际在开孔的界面区内花费的时间，在开孔于薄板装置内间隔有显著距离的情况下，流体在薄板装置附近所花费的总时间应乘以一适当的比例因子。薄板装置可以是一网筛，即是由股线编成的薄板，股线之间有开孔。另外，薄板装置也可以是穿孔的薄片，其中，以某种形式对一薄板加以穿孔，例如，如果薄板是硅板，则通过蚀刻来形成穿孔。另外，如果可将开孔做得足够大，那么，就可将薄板装置形成为一由塑料聚合物构成的多孔薄膜。在开孔沿流体流动方向延伸的情况下，就界面的最大面积而言，为了能有助于维持界面处的流动，只要能保持薄板装置的物理稳定性，所说的开孔就可以如需要的那么大。本专利技术形成薄板部件本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于进行第一与第二不混溶流体之间扩散传递处理的设备，该设备包括第一和第二流体流路，它们用于相应的第一和第二流体并设置在有孔薄板装置的相反侧，其中，所述薄板能在使用中使流体间的界面形成在各开孔处或各开孔内，并且，所述各开孔在界面处按同时垂直于流体流动方向和前述薄板厚度所测得的至少为较大部分的高度不大于２００微米，以便使每种流体的流体流的有效成分紧挨着前述界面。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：约翰爱德华安德鲁肖，里查德伊恩辛普森，阿德里安马克辛佩尔，阿德里安詹姆斯布尔，罗伯特乔治戈弗雷霍尔姆斯，
申请(专利权)人：研究中心实验室有限，
类型：发明
国别省市：GB[英国]