一种大相比预分散微纳气泡支撑液膜萃取装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于溶剂萃取分离技术领域，具体涉及一种大相比预分散微纳气泡支撑液膜萃取装置。包括预分散微纳气泡支撑液膜发生器和萃取反应器，预分散微纳气泡支撑液膜发生器置于萃取反应器外部，二者通过萃取反应器的有机相进口相连。本发明专利技术可以很好地控制小体积油相的分散状态，使小体积油相包覆在预分散微纳气泡表面，形成预分散微纳气泡支撑液膜，且该发生器可置于萃取装置外部，以解决在气泡支撑液膜生成过程中，由于气相和油相操作条件不当而导致气泡液膜不稳定、液膜易脱落、维修不便及更替困难等难题。

【技术实现步骤摘要】
一种大相比预分散微纳气泡支撑液膜萃取装置
：本专利技术属于溶剂萃取分离
，具体涉及一种大相比预分散微纳气泡支撑液膜萃取装置。
技术介绍
：溶剂萃取是重要的化工分离技术，具有选择性高、分离效果好、易操作和适用性强等优点，在石油、化工、制药、冶金、环保、生物工程及新材料制备等领域被广泛应用。传统溶剂萃取装置主要有混合澄清萃取槽、萃取塔/柱、离心萃取器等。上述传统溶剂萃取技术与装置面对组分浓度较低且性质相近的大水体时，必须要求在极大的水油相比条件下操作，以满足单位时间内处理的水量足够大、有机萃取剂用量足够少、萃取剂夹带损失足够少等工艺要求。然而，通常情况下，混合澄清萃取槽、萃取塔/柱、离心萃取器等水油两相的操作相比均不宜过大，若在大相比条件下操作，均会不可避免地出现有机相分散不均匀、传质效率低、萃取剂损失严重和二次污染等问题。现有技术中，CN103736295A公开了一种气泡表面有机液膜大相比萃取装置，该装置内置有有机气泡膜发生器，其采用内外管嵌套结构，以气泡分散小体积油相，可在水溶液中产生一种油膜包气泡的分散相，小体积油相在大体积水相中可人为控制。气泡支撑有机液膜的产生，大大的增加了分散相的传质面积，减少了萃取剂用量，在提高相接触面积的同时，极大地减少了原有以搅拌方式为主的混合室的分散相液滴数量，提高了分散相的聚并速度，可实现利用少量萃取剂提取极低浓度目标物的需要。在此基础上，将气泡液膜发生器置于萃取塔内，产生油包气泡在塔内上升过程中与水相逆流接触萃取。但是上述装置虽然实现了大相比萃取，但是处理量较低。CN106139638B提供一种萃取装置及萃取方法，所述萃取装置较好的实现了混合室和澄清室一体结构，解决了混合室轻相、重相和气相分离问题，占地面积小，可处理大流量的含待分离目标物水溶液并减少高位萃取塔返混。然而，上述公开技术和装置均是基于管套管或者板孔套管的方式产生气泡支撑液膜，对气泡支撑液膜发生器的加工精度要求极高，否则难形成油包气泡。此外，针管或者板孔易堵塞，液膜容易脱落，对有机相、气相的操作条件要求较高，特别是将整个气泡液膜发生器设置于萃取槽或者萃取底部，存在着供气或者供油有压力大，能耗高，且不易维修的难题，很难实现工业放大。
技术实现思路
：本专利技术要解决的技术问题是现有技术的大相比萃取装置均是基于管套管或者板孔套管的方式产生气泡支撑液膜，对气泡支撑液膜发生器的加工精度要求极高，否则难形成油包气泡；而且针管或者板孔易堵塞，液膜容易脱落，对有机相、气相的操作条件要求较高，特别是将整个气泡液膜发生器设置于萃取槽或者萃取底部，存在着供气或者供油有压力大，能耗高，且不易维修的难题，很难实现工业放大。为解决上述问题，本专利技术提供了一种大相比预分散微纳气泡支撑液膜萃取装置，可以很好地控制小体积油相的分散状态，使小体积油相包覆在预分散微纳气泡表面，形成预分散微纳气泡支撑液膜，且该发生器可置于萃取装置外部，以解决在气泡支撑液膜生成过程中，由于气相和油相操作条件不当而导致气泡液膜不稳定、液膜易脱落等难题，此外，该装置加工精度要求低，成本不低、易放大，且可实现一套或或者多套装配组合。为达到上述目的，本专利技术通过以下技术方案实现，一种大相比预分散微纳气泡支撑液膜萃取装置，包括预分散微纳气泡支撑液膜发生器和萃取反应器，预分散微纳气泡支撑液膜发生器置于萃取反应器外部，二者通过萃取反应器的有机相进口相连；其中，预分散微纳气泡支撑液膜发生器包括发生器壳体，其底部为气相缓冲室，气相缓冲室上方为气油两相混合室，二者通过多级微纳气泡发生板相隔；气油两相混合室上方为缓冲室，二者通过油膜包气泡生长板相隔；气相缓冲室一侧设有气相进口，气油两相混合室一侧设有油相进口，缓冲室一侧设有微纳气泡支撑液膜输出口，微纳气泡支撑液膜输出口与萃取反应器通过有机相进口相连。其中，气相缓冲室位于整个发生器的底部，通入气体后，气体在其中进行缓冲，然后气体上升，通过多级微纳气泡发生板后气体变为微纳气泡，再进入气油两相混合室，通过油相进口通入油相，气相和油相接触后迅速混合形成油膜包裹气泡的微纳结构，下部的气体继续推动混合相上升，通过油膜包气泡生长板后在缓冲室内形成预分散微纳气泡支撑液膜，在缓冲室进一步稳定后经微纳气泡支撑液膜输出口至萃取装置有机相进口。进一步的，所述多级微纳气泡发生板由多级内含微孔的固体材料制成，微孔固体材料板根据孔径大小三级叠加；一级板为大孔径板，位于底部，二级板为小孔径，位于中部，三级板为微孔径板，位于上部。进一步的，大孔板孔径介于2-6mm，优选为3-5mm，进一步优选为4mm；小孔径板孔径介于1-2mm，优选为1.5mm；微孔径板孔径介于0.2-1mm，优选为0.3-0.8mm，进一步优选为0.5mm。进一步的，所述多级微纳气泡发生板为砂芯滤板、PVDF多孔板、PP多孔板或其他耐腐蚀材料。进一步的，所述多级微纳气泡发生板的厚度为2-50mm，进一步优选为20mm。进一步的，所述油膜包气泡生长板由含竖直微孔的固体材料制成。进一步的，所述油膜包气泡生长板的板厚介于2-50mm，优选为5-20mm，进一步优选为10mm；孔径介于0.2-5mm，优选为0.5-2mm，进一步优选为1mm。进一步的，所述油膜包气泡生长板为砂芯滤板、PVDF多孔板、PP多孔板或其他耐腐蚀材料。进一步的，所述缓冲室的高度介于5cm-30cm，进一步优选为10cm，特殊情况不限于此。进一步的，所述气相缓冲室高度介于50mm-300mm，进一步优选为100mm，特殊情况不限于此。进一步的，所述气油两相混合室高度介于2mm-300m，优选为5mm-100mm，进一步优选为10mm，特殊情况不限于此。进一步的，所述发生器壳体具有不小于1.6Mpa的承压力。进一步的，所述发生器形状为方形或者圆形均可。进一步的，所述预分散微纳气泡支撑液膜发生器的材料均需防酸、碱及有机腐蚀。进一步的，所述萃取反应器，包括反应器壳体，其下部一侧设有水相出口，另一侧设有机相进口，有机相进口一端与微纳气泡支撑液膜输出口相连，另一端与反应器壳体内的微纳气泡支撑液膜分布器相连；微纳气泡支撑液膜分布器上方为聚结分离装置，聚结分离装置下方一侧的反应器壳体设有水相进口，上方的反应器壳体一侧设有油相溢流槽、油相溢流槽上设有机相出口；反应器壳体顶部设有气相出口。水相由水相进口流入萃取反应器，微纳气泡液膜经有机相进口进入微纳气泡支撑液膜分布器，通过分布器上的微纳孔进入水相，微纳气泡支撑液膜在萃取反应器中逆流上升，与水相中的目标离子发生反应，经目标离子萃入微纳气泡支撑液膜中；负载有目标离子的微纳气泡支撑液膜在萃取反应器顶部聚并，经过聚结分离装置后实现气油水三相分离。油相进入油相溢流槽，然后经有机相出口排出，气相经萃取反应器顶部气相出口排出，水相由位于萃取反应器底部的水相出口流出。以上，完成整个萃取过程。进一步的，所述微纳气泡支撑液膜分布器为单层结构或多层结构，为十字穿孔管布置方式分布器、环形布油方式分布器中的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大相比预分散微纳气泡支撑液膜萃取装置，其特征在于：包括预分散微纳气泡支撑液膜发生器和萃取反应器，预分散微纳气泡支撑液膜发生器置于萃取反应器外部，二者通过萃取反应器的有机相进口相连。/n

【技术特征摘要】
1.一种大相比预分散微纳气泡支撑液膜萃取装置，其特征在于：包括预分散微纳气泡支撑液膜发生器和萃取反应器，预分散微纳气泡支撑液膜发生器置于萃取反应器外部，二者通过萃取反应器的有机相进口相连。


2.如权利要求1所述的大相比预分散微纳气泡支撑液膜萃取装置，其特征在于：所述预分散微纳气泡支撑液膜发生器包括发生器壳体，其底部为气相缓冲室，气相缓冲室上方为气油两相混合室，二者通过多级微纳气泡发生板相隔；气油两相混合室上方为缓冲室，二者通过油膜包气泡生长板相隔；气相缓冲室一侧设有气相进口，气油两相混合室一侧设有油相进口，缓冲室一侧设有微纳气泡支撑液膜输出口，微纳气泡支撑液膜输出口与萃取反应器通过有机相进口相连。


3.如权利要求1或2所述的大相比预分散微纳气泡支撑液膜萃取装置，其特征在于：所述萃取反应器，包括反应器壳体，其下部一侧设有水相出口，另一侧设有机相进口，有机相进口一端与微纳气泡支撑液膜输出口相连，另一端与反应器壳体内的微纳气泡支撑液膜分布器相连；微纳气泡支撑液膜分布器上方为聚结分离装置，聚结分离装置下方一侧的反应器壳体设有水相进口，上方的反应器壳体一侧设有油相溢流槽、油相溢流槽上设有机相出口；反应器壳体顶部设有气相出口。


4.如权利要求2所述的大相比预分散微纳气泡支撑液膜萃取装置，其特征在于：所...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘杰，宋超前，贾明辉，李金成，夏文香，陈雪琦，
申请(专利权)人：青岛理工大学，
类型：发明
国别省市：山东;37