[其他]靜電式準液膜分離方法及其裝置

在審

• 申請號: 101986000001730
• 申請日: 1986-03-19
• 公開（公告）號: CN86101730B
• 公開（公告）日: 1987-09-23
• 發明（設計）人: 顧忠茂;許明霞;朱蘭英
• 申請（專利權）人: 中國原子能科學研究院
• 代理公司: 核工業部專利法律事務所
• 代理人: 吳景夏;詹漪珠

一種連續式的萃取－反萃取同時進行的過程，利用位于反應槽中間的電極上的孔隙，使該電極兩側的含有萃取劑的有機溶液可以通過孔隙自由流動，并利用靜電相分散方式將作用力直接施加于被分散水滴而不使連續油相劇烈湍動。在電極上裝設擋水板，有效地將該電極一側的含有待萃取溶質的水滴與電極另一側的反萃取水滴分隔開，保證了萃取一反萃取過程在反應槽內部的耦合。適用于水法冶金（包括核燃料循環）中提取金屬離子，廢水處理等過程。

本發明涉及一種化工分離技術，該技術能分離、純化和濃縮水溶液中的特定溶質。適用于水法冶金過程中（包括核燃料循環）從水溶液中提取有用的金屬，并適用于廢水處理等方面。

溶劑萃取技術是本世紀四十年代發展起來的一種分離方法，目前已經成為水法冶金的代表性技術。溶劑萃取由萃取和反萃取兩個過程組成，由于每級萃取和反萃取的分離過程受到化學平衡的限制，所以所需的分離級數較多，試劑的耗量較大。此外，試劑夾帶損失也比較嚴重。

液膜分離方法是六十年代中期發展起來的一種新技術，它也是由萃取和反萃取兩個過程組成。但是，在液膜分離方法中，含有萃取劑的有機溶液將含有待萃取溶質的水溶液和反萃水溶液分隔開，并使萃取-反萃取過程在反應器內部得到耦合，即萃取-反萃取過程同時進行，一步完成，這就打破了溶劑萃取過程所固有的萃取平衡，液膜的這種非平衡特性使得所需的分離級數減少，并節省了試劑的消耗量。

液膜技術按構型可分為乳化液膜和支承液膜兩種。乳化液膜由美國專利3779907、4014785等提出，其原理為，將含有反萃取試劑的水溶液與含有萃取劑和表面活性劑的有機溶液制成油包水的乳狀液，再將此乳狀液與含有待萃取金屬離子的水溶液攪拌混合，形成水-油-水型的復合乳狀液。在這一體系中，連續水相中的金屬離子透過油膜而濃集于分散水相中。停止攪拌后，油包水乳狀液即與連續水相分層。該法的傳質比表面積大，傳質過程快。但該法使用表面活性劑來穩定液膜，這就增加了制乳、破乳等工序，使整個過程比較復雜，難于實現連續操作。

支承液膜（ISEC，Membrane Extraction Session 12，P.80，1980）是將液膜材料（即含有萃取劑的油溶液）浸漬憎水性多孔固體膜而制成的，這里的多孔固體膜為液膜的支承體。將這種液膜置于含有待萃取金屬離子的水溶液與反萃溶液之間時，金屬離子便在膜的一側被萃取到膜內，在膜內擴散到另一側而被反萃取到另一水溶液中。

支承液膜的過程簡單，易于實現連續化，但由于采用多孔固體膜作支承體，傳質阻力較大。同時，液膜材料難以牢固地附著在支承膜的孔隙內，即膜的穩定性問題難以解決。

本發明的目的在于提供一種新的分離方法和裝置，它既能發揚液膜分離技術非平衡萃取的特點，又能克服或改善液膜技術的上述缺點。其主要特點在于利用位于反應槽中間的電極上的孔隙，使該電極兩側的油溶液可以通過孔隙自由流動，并利用靜電相分散方式將作用力直接施加于被分散水滴而不使連續油相劇烈湍動，在電極上裝設擋水板，有效地將該電極兩側的水滴分隔開，從而保證了萃取和反萃取過程在反應槽內部的耦合。上述特征通過如下過程體現：將含有待萃取溶質的水溶液和反萃取水溶液分別與由帶孔隙和擋水板的電極分隔開的含有萃取劑的有機溶液接觸，有機溶液可以通過孔隙自由流動，含有待萃取溶質的水溶液和反萃取水溶液被擋水板隔開，用高壓靜電場將處于有機相中的水溶液分散成微滴，在萃取側，待萃取水相微滴中的溶質被萃取到連續有機相，所生成的絡合物在其濃度梯度的推動下，通過電極孔隙向反萃側擴散，在反萃側，溶質被反萃到反萃取水溶液微滴中，連續有機相中的萃取劑得到再生，萃取劑在其濃度梯度的驅使下通過電極孔隙擴散回萃取側，如此循環，使萃取-反萃取過程在橫向得以連續進行。與此同時，萃取側與反萃取側的上述兩種水相微滴在重力作用下，分別在連續有機相中下沉，形成逆流的萃取和反萃取過程，水相微滴沉到底部，脫離強靜電場，在弱電場與重力作用下與有機相分層，分別獲得萃余液和濃縮液。由于該方法既屬于非平衡體系，又免除了制乳、破乳工序，因此，不僅具有快速、高效、節能的優點，而且具有流程簡單、過程易于實現連續化和自動化等優點。

上述過程是在一種適于本發明的特定的裝置中完成的。該裝置是對液膜萃取設備的改進。

圖1為本發明的分離過程原理及裝置示意圖。