[實用新型]一種面接觸式微萃取裝置

有效

• 申請號: 201320044295.3
• 申請日: 2013-01-28
• 公開（公告）號: CN203235290U
• 公開（公告）日: 2013-10-16
• 發明（設計）人: 彭金輝;巨少華;魏亞乾;張利波;代林琴;張利華
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: B01D11/04
• 分類號: B01D11/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種面接觸式微萃取裝置，屬于冶金和化工萃取分離技術領域。?

背景技術

微反應器是一種借助于特殊微加工技術或精密加工技術以固體基質制造的可用于進行化學反應的三維結構元件。微反應器內流體的微通道尺寸在亞微米到亞毫米量級，所要求的化學反應在這些通道中進行。因此，微反應器又叫“微結構”或“微通道”反應器。按功能分為微混合器，微換熱器，微分離器，氣、液或氣液兩相反應器等。?

由于微反應器的有效通道或腔室的物理尺寸縮小到微米甚至納米級別，使得流體物理量如溫度、壓力、濃度和密度等的梯度急劇增加，導致傳熱傳質推動力的大大增加，可使傳熱系數提高一個數量級而傳質反應時間降低一個數量級。由此帶來的優勢還表現在：由于反應速度的提高，反應設備以及反應體系可大大縮減，使得反應過程的安全性大大提高，用地投資大大節約，材料消耗大大減少；對于原料、過程或產物存在毒性的反應，可通過采用分區域小型的分布式生產方式，從而避免有毒有害原料產品運輸的風險；其處理能力可以通過增加功能單元的數目(Numbering-up)來提高，而不需要逐級放大反應設備。目前先進的微制造技術正在促進微反應器的快速發展，已經在化學、醫藥及生命科學等領域上造成革命性的沖擊。目前，在化學和化工領域，如氣體處理、化學合成及顆粒合成等，微反應器技術已經能夠達到提供年產數噸的產能。?

利用微反應器系統的高效、低耗、安全等特點來改造冶金產業的傳統單元過程如萃取、換熱和混合等，有可能開發出新的節能工藝過程，從而推動冶金行業的產業升級。萃取過程是冶金溶液體系分離凈化的關鍵環節，濕法冶金的萃取分離過程可以直接從溶液中將多種金屬離子進行分離提純，避免了沉淀、結晶或還原等分離過程產生廢渣、以及溶液到渣再到溶液的繁多工序，是冶金溶液體系分離凈化的關鍵手段。但傳統萃取過程仍然存在的一些需要解決的關鍵問題，如萃取劑耗量大；共萃嚴重，萃取效率低，易出現乳化現象，火災隱患大等。?

因此，常規萃取的這些局限性亟待解決，密閉、高效的萃取設備的開發是解決這一問題的關鍵所在。微反應器的應用可以避免傳統萃取過程的這些問題。在微流體領域，溶劑萃取是非常高效的，因為它具有能提供很高的比表面積和短的擴散距離的特征。有利于降低擴散的路徑長度及增加兩相界面的傳質速率，從而提高化學反應速率。此外，層流控制下的相傳質可以避免乳化發生。?

而迄今為止，雖然已經有很多利用微反應器設備來進行萃取分離的研究。如在通道界面截為100×100μm的Y型微管道反應器內以溶于甲苯的PC-88A為萃取劑，研究了溶解于氯化物體系的三種稀土金屬離子的萃取分離Pr³⁺、Nd³⁺和Sm³⁺的效果。控制在低的流速時就能成功地進行水相和有機相的相分離操作，同時實現溶液中金屬離子的有效分離。(Syouher?NISHIHAMA,?Yasuyuki?TAJIRI,?Kazuharu?YOSHIZUKA.?SEPARATION?OF?LANTHANIDES?USING?MICRO?SOLVENT?EXTRACTION?SYSTEM.ArsSeparatoriaActa?4?(2006)?18-26)。?

現有的微流體萃取設備，例如常見的派萊克斯玻璃(Pyrex^TM)微芯片，是利用光刻蝕法、濕法腐蝕和熱粘合相結合的技術制備的Pyrex玻璃來制作的。它由兩個微型通道(100μm×40μm)Y型交叉后合并形成一個微通道(160μm×40μm)，通過導引構件使兩個微通道進入的不融流體合并后可以保持平行層流流動，從而保持液—液界面的位置，在出口方向第二個Y型連接處萃取通道又分開分別向兩個方向，從而可以進行兩相分離。但此類微流體設備的弊端在于現有微萃取器管道狹窄、接觸面積小、易堵塞和工業放大困難的問題。?

又如現有常見的交叉指型微通道混合器，兩股進料流體分別通過一個帶坡形壁面的通道結構對流注入混合單元。通過狹縫狀交叉型通道（通道尺寸為40μm）可以形成兩種待混合流體的流動薄層周期性結構。層流流體在于入口流垂直的方向上離開混合器，通過這樣的擴散過程即可實現快速混合。但此類微流體設備的弊端也很明顯，主要在于強混合過程帶來的強湍流、高分散的混合萃取過程帶來的易乳化、水相含油高、萃取劑消耗大等。?

實用新型內容

為克服上述缺陷，本實用新型提供一種面接觸式微萃取裝置，兩相流體在流經此通道過程內，可以保持穩定的相界面，并在出口處實現完全分流。?