[發明專利]一種氣泡輔助的有機液膜發生器

有效

• 申請號: 201410023670.5
• 申請日: 2014-01-20
• 公開（公告）號: CN103752036A
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發明（設計）人: 黃焜;劉杰;吳懷之;劉會洲;程文濤;吳美玲
• 申請（專利權）人: 中國科學院青島生物能源與過程研究所
• 主分類號: B01D11/04
• 分類號: B01D11/04
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

技術領域

本發明屬于化工分離技術領域，特別是涉及一種氣泡輔助的有機液膜發生器。

背景技術

溶劑萃取是一種比較傳統的工業分離提取技術，其具有選擇性高、分離效果好、易于操作和適用性強等優點，因而被廣泛應用于石油、化工、制藥、冶金、環保、生物工程及新材料制備等領域。隨著現代工業的不斷發展，分離體系越來越復雜、待分離組分濃度越來越低、分離對象的性質越來越接近、環境治理標準越來越嚴格，人們對分離技術和分離設備也提出了更高的要求。

氣助溶劑萃取技術是利用氣泡攪動或氣泡表面吸附和夾帶的作用，將承載有機萃取劑的油相均勻分散于大體積連續水相中。氣泡在上升過程中，水相中待萃目標組分可被氣泡表面吸附或夾帶的有機萃取劑萃取捕集。就操作方式而言，氣助溶劑萃取不同于傳統油水兩相萃取采用機械攪拌分散有機油相的傳質模式。由于氣助溶劑萃取過程引入氣泡分散相，小體積的有機油相可在大體積連續水相中均勻分散，由氣泡-有機油相-待萃水相組成的三相體系可大大強化待萃水相中目標物的分離效率和萃取能力。另外，氣泡表面對有機油相的吸附捕集作用還能最大限度地減少有機油相在萃取過程中的溶解損失和二次污染。

CN?1962017A公開了一種氣助溶劑萃取方法與設備，萃取設備主體包括氣助減混萃取區，其上部設置有機溶劑進口，其下端設置氣體分布裝置和水相出口；氣助強化萃取區，其頂部設置水相進口，區內設置運動部件和驅動軸，設備頂部的驅動裝置通過驅動軸帶動運動部件運動；三相擴口分離區，其內部設置氣泡擴口通道，上端設置輔助有機溶劑進口和氣體出口，側壁設置有機溶劑進口。氣助減混萃取區的上端設置有機溶劑進口，有機溶劑直接進入氣助強化萃取區。該設備通過運動氣泡捕集有機溶劑、富集分離有機物或離子型物質，減少了有機溶劑由于溶于水相而損失和對水相的二次污染，在氣助強化萃取區中進行氣助強化液液萃取，提高了設備的萃取效率。但該設備在設計上存在不足：一是有機溶劑進口設置在氣助減混萃取區的上端，氣體分布裝置設在氣助減混萃取區下端，氣相經氣體分布裝置再分布后在液相中鼓出氣泡，氣相出口和有機溶劑出口相互獨立，它們在上升過程中相遇是隨機的，氣泡吸附和夾帶有機溶劑的幾率較小，大部分有機溶劑被運動氣泡分散成了小油滴，萃取傳質主要由小油滴完成，然后再由氣泡捕集小油滴。當重相水溶液液流流量較大時，有機輕相小油滴無法順利上升，極易造成萃取乳化；二是有機溶劑直接進入氣助強化萃取區，沒有設計液流穩壓和再分布裝置，氣相也同樣沒有考慮穩壓的問題。實際操作過程中，由于有機溶劑液流壓力和氣相壓力不穩定，有機溶劑的均勻分散很難實現，氣助萃取效果不好。

CN?102512848A公布了一種大相比液液兩相連續萃取裝置，設計了一種由液膜分布器和氣壓緩沖室組合而成的有機輕相分散裝置結構。有機輕相從位于底部的輕相入口經導流管泵入液膜分布器的夾層空隙，有機輕相在液膜分布器盤表面鋪開形成輕相液膜。在下端與之相連通的氣壓緩沖室鼓入氣體，氣體穿過導氣管，將有機輕相吸附在氣泡表面，氣泡攜帶著有機輕相，穿過液膜分散器的微孔通道，從液膜分散器豎管上端微孔噴出，形成攜帶有機輕相的氣泡液膜，均勻分散于塔內水相中，與水相充分接觸傳質。該裝置最大的優點在于將有機輕相出口和氣相出口合并，氣相和有機輕相接觸后從同一通道噴出，攜帶有機輕相的氣泡液膜形成率得到一定的提高，解決了氣泡與有機輕相相遇隨機的問題。有機輕相借助氣泡這一載體分布得較為均勻，與水相的接觸面積變大，有機輕相利用率和萃取效率也得到提高。但是該專利也存在一定的缺陷：氣相雖然經過氣體緩沖室使氣壓得到一定的緩沖，再經過氣體導流管進入液膜分布器，但是僅靠塔體底部緩沖室的自我調節，起到的作用甚微，特別是在連續運行中，壓力得不到緩沖和均勻分散，這將導致氣泡形成的大小不一，甚至導致有的孔有氣泡產生，有的沒有氣泡產生；而有機輕相由泵泵入導流管，在液膜分散器夾層盤上形成有機液膜，在連續流動中，有機輕相壓力也存在波動，使得液膜在盤上厚度不一，有的液膜較厚，吹出的是油滴，有的太薄吹出的是純氣泡，在萃取過程中形成了氣泡、有機油滴、攜帶有機輕相的氣泡液膜三種分散狀態并存的現象。顯然，氣泡液膜形成率越高，萃取和分離效果越好，越能最大程度地減少溶解損失和二次污染。

因此，如何通過結構設計使氣壓和油壓均勻分布，能夠穩定產生氣泡液膜，已成為氣助萃取亟待解決的難題。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種氣泡輔助的有機液膜發生器，以解決在氣泡液膜生成過程中，由于氣相和有機輕相壓力分布不均勻而導致不能穩定產生氣泡液膜的問題。

為達此目的，本發明采用以下技術方案：