[發(fā)明專利]大塊液膜連續(xù)反應(yīng)裝置

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010184418.4
• 申請(qǐng)日: 2010-05-27
• 公開（公告）號(hào): CN101829436A
• 公開（公告）日: 2010-09-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳國(guó)松;吳麗娟;封志杰;董蒙;唐珊珊;耿燕;張之翼;唐美華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): B01D11/04
• 分類號(hào): B01D11/04
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責(zé)任公司 32218
• 代理人: 徐冬濤

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種大塊液膜連續(xù)反應(yīng)裝置，具體涉及一種采用雙液逆流交換分離富集重金屬離子或農(nóng)藥的高效連續(xù)反應(yīng)裝置。

背景技術(shù)

大塊液膜是一層相對(duì)較厚且不混溶的流體(膜相)將料液相與反萃相分開。膜相和外水相的分離界面主要由于流質(zhì)之間的不互溶性而形成。此法操作比較簡(jiǎn)單，穩(wěn)定性較高。由于有機(jī)相經(jīng)處理后可以反復(fù)使用，因而有效地降低了成本。但是大塊液膜的接觸傳質(zhì)界面比較小，速率也比較慢。在以往的實(shí)驗(yàn)研究中，大塊液膜裝置多數(shù)為U型管和矩形方池，雖然能夠有效地將三相隔開，但是新鮮料液的更換與反萃液的循環(huán)無法連續(xù)完成，造成了操作上的繁瑣，在更換料液與添加反萃液的過程中還導(dǎo)致了膜相的損失，傳質(zhì)效率和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的重復(fù)性不高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了克服上述不足之處提供一種可連續(xù)萃取-反萃且體系穩(wěn)定的大塊液膜連續(xù)反應(yīng)裝置，該裝置以雙液逆流交換的方式達(dá)到離子的轉(zhuǎn)移富集，可高效分離富集重金屬離子或農(nóng)藥等。

本發(fā)明的目的是通過以下措施來實(shí)現(xiàn)的：

一種大塊液膜連續(xù)反應(yīng)裝置，其特征是該裝置包括反應(yīng)器主體、料液進(jìn)液管、料液出液管、膜相進(jìn)液管、膜相出液管、反萃液進(jìn)液管、反萃液出液管，反應(yīng)器主體為長(zhǎng)方盒體，在盒體內(nèi)設(shè)置內(nèi)隔板和折流板，內(nèi)隔板一端與反應(yīng)器主體內(nèi)側(cè)壁相連，折流板兩端與反應(yīng)器主體相連接，由內(nèi)隔板和折流板在反應(yīng)器主體中構(gòu)成兩個(gè)互不相連的通路，折流板底部與反應(yīng)器主體底部設(shè)有間隙，使得膜相在反應(yīng)器主體的底部連通。

所述的反應(yīng)器主體、料液進(jìn)液管、料液出液管、膜相進(jìn)液管、膜相出液管、反萃液進(jìn)液管、反萃液出液管所使用的材料必須耐酸、耐堿、耐有機(jī)溶劑腐蝕，表面不易產(chǎn)生吸附，亦無大量溶出物，優(yōu)選采用不銹鋼板或聚四氟乙烯材料；反應(yīng)器膜相進(jìn)液管設(shè)置于反應(yīng)器主體的側(cè)面，高度低于需要加入的膜相，膜相出液管設(shè)置于反應(yīng)器主體底部；料液進(jìn)液管和料液出液管設(shè)置于反應(yīng)器主體的側(cè)面，高度低于需要加入的料液相，高于需要加入的膜相；反萃液進(jìn)液管和反萃液出液管設(shè)置于反應(yīng)器主體的側(cè)面，高度低于需要加入的反萃相，高于需要加入的膜相。內(nèi)隔板與反應(yīng)器主體底部相連，內(nèi)隔板可作為導(dǎo)流板形成若干次折流。

本發(fā)明可由蠕動(dòng)泵帶動(dòng)泵入料液相、反萃相或膜相。

內(nèi)隔板和折流板將反應(yīng)器主體分隔為逆流的折返流路，液流經(jīng)多次折返可以獲得較長(zhǎng)的流程。在反應(yīng)器中，料液相和反萃相均與膜相接觸，料液相和反萃相由內(nèi)隔板完全隔離，而膜相在底部連通。

本發(fā)明裝置通過逆流連續(xù)同時(shí)萃取-反萃過程，可以高效分離富集水中的重金屬離子或農(nóng)藥等污染物，提高其濃度利于分析測(cè)試。

在操作時(shí)，內(nèi)隔板兩側(cè)水相為逆流；膜相通過蠕動(dòng)泵帶動(dòng)膜相出入口，在反應(yīng)過程中適量補(bǔ)充膜相，體系完成反應(yīng)后還可方便更換膜相；膜相出液管在反應(yīng)器的底部，避免出口在側(cè)面時(shí)膜相出液會(huì)將料液或反萃液帶出；反應(yīng)器內(nèi)部，內(nèi)隔板與反應(yīng)器底部相連，作為導(dǎo)流板形成若干次折流，折流板與反應(yīng)器底部有間隙，折流板距離底部，不宜過高，以免膜相太厚，傳質(zhì)困難；也不宜過低，造成料液相與反萃相穿透膜相，加入的膜相界面蓋過懸空折流板底部0.2-0.4cm為宜；反應(yīng)器內(nèi)由內(nèi)隔板將長(zhǎng)方盒體內(nèi)分隔為逆流的折返流路，盡可能延長(zhǎng)水相與膜相的傳質(zhì)距離與傳質(zhì)時(shí)間較好。通常，膜相為有機(jī)溶劑，密度大，注入一定體積后可漫過內(nèi)隔板與底部的間隙，在其上方由內(nèi)隔板分割成兩條互不相混的液體流路。一條為料液相流路(下文稱流路1)，一條為反萃相流路(下文稱流路2)。料液相由蠕動(dòng)泵經(jīng)料液進(jìn)液管泵入，沿流路1與膜相進(jìn)行傳質(zhì)，最后由料液相出液管流出；反萃相由蠕動(dòng)泵經(jīng)反萃相進(jìn)液管泵入，沿流路2與膜相進(jìn)行傳質(zhì)，最后由反萃相出液管流出。一次反應(yīng)完畢的料液與反萃液均可在體系中循環(huán)流動(dòng)，直至傳質(zhì)滿足要求。

當(dāng)參與反應(yīng)的料液體積足夠大時(shí)，本裝置可將痕量重金屬離子在定量測(cè)定前富集50～1000倍。

與現(xiàn)有技術(shù)比較本發(fā)明有益效果：

1.大塊液膜的特點(diǎn)是接觸傳質(zhì)界面小，速率慢，本發(fā)明反應(yīng)裝置中，利用液體擴(kuò)散的性質(zhì)，在膜相兩側(cè)采用逆流的方法，新鮮料液由料液進(jìn)液管向料液出液管緩慢擴(kuò)散，同時(shí)與膜相進(jìn)行傳質(zhì)交換；新鮮反萃液由反萃液進(jìn)液管向反萃液出液管緩慢循環(huán)流動(dòng)，同時(shí)與膜相進(jìn)行傳質(zhì)交換。經(jīng)多次折返，流路較長(zhǎng)，使得料液與膜相，反萃液與膜相有充分的傳質(zhì)時(shí)間，還可以利用蠕動(dòng)泵使料液與反萃液在體系中循環(huán)反應(yīng)直至遷移率達(dá)到90％以上，萃取與反萃同時(shí)進(jìn)行，過程連續(xù)。并且，料液以水膜的狀態(tài)在反應(yīng)器中流動(dòng)，傳質(zhì)阻力小，傳質(zhì)時(shí)間長(zhǎng)，料液與膜相充分接觸，傳質(zhì)效率高。