[發明專利]一種離心力微流體萃取裝置及其萃取方法

有效

• 申請號: 201710213588.2
• 申請日: 2017-04-01
• 公開（公告）號: CN108654138B
• 公開（公告）日: 2023-06-16
• 發明（設計）人: 李軍;曹艷;金央;王玉濱;羅建洪;何金;陳珂
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: B01L3/00
• 分類號: B01L3/00;B01D11/04
• 代理公司: 成都科海專利事務有限責任公司 51202
• 代理人: 黃幼陵;麥邁

1.一種離心力微流體萃取裝置，其特征在于包括轉動體（1）、外筒（2）、電機（8）、支承軸（13）、軸承（15）、水相進料管（3）、有機相進料管（4）、受液槽（5）、外筒定位固定板件和支撐系統；

所述轉動體（1）從下至上依次由萃取段（1-1）、導流段（1-2）和電機連接段（1-3）構成，萃取段（1-1）為圓柱形，萃取段的外圓柱面上設有微型導流槽（1-1-1）、底部中心部位設有與軸承（15）和支承軸（13）組合的第一中心孔（1-1-2），萃取段的外圓柱面上所設微型導流槽（1-1-1）為螺旋形或平行于萃取段軸線的條紋形，微型導流槽的寬度為0.2~1mm、深度為0.1~0.5mm，導流段（1-2）為上小下大的圓錐臺形，電機連接段（1-3）為圓柱形，轉動體采用疏水性材料制作或其萃取段（1-1）的外圓柱面采用疏水性修飾劑進行表面改性；

所述外筒（2）為圓筒體，外筒的內徑大于轉動體萃取段的外徑，且外筒的內徑與轉動體萃取段的外徑之差為0.1~0.9mm，外筒的高度大于轉動體萃取段的高度、小于轉動體的整體高度，外筒采用親水性材料制作或外筒的內壁采用親水性修飾劑進行表面改性；

所述支撐系統包括底座（9）、頂座（11）、立柱（10）和支腿（12），立柱（10）為兩根，兩根立柱相隔一間距固定在底座（9）的頂面，支腿（12）至少為兩個，分別安裝在底座（9）的底面，頂座（11）安放在兩根立柱的頂面并與兩根立柱固連；

所述軸承（15）至少為一件，所述受液槽（5）的側壁設有排液孔；

所述受液槽（5）安裝在支撐系統的底座（9）頂面并位于兩根立柱（10）之間，所述支承軸（13）位于受液槽內并與受液槽底壁固連；所述軸承（15）安裝在支承軸上，所述轉動體（1）通過萃取段底部中心部位所設的第一中心孔（1-1-2）與軸承和支承軸組合，組合后萃取段（1-1）底部與受液槽底壁之間有一間距，支承軸頂部與第一中心孔底部之間有一間距；所述外筒定位固定板件與立柱連接，所述外筒（2）套裝在轉動體的萃取段（1-1）并應與轉動體同軸線，通過外筒定位固定板件實現外筒的定位和固定；所述電機（8）安裝在支撐系統的頂座（11）上，電機的動力輸出軸（8-1）穿過頂座與轉動體的電機連接段（1-3）連接；所述水相進料管（3）和有機相進料管（4）安裝在支撐系統的立柱（10）上，安裝位置應使水相進料管（3）、有機相進料管（4）的出液端高于轉動體的萃取段并位于導流段（1-2）底面的外緣與頂面的外緣之間且不接觸導流段的錐面。

2.根據權利要求1所述離心力微流體萃取裝置，其特征在于圓錐臺形導流段（1-2）的底面直徑與圓柱形萃取段（1-1）的直徑相同，圓錐臺形導流段的底面與錐面的夾角為α，5°≤α≤60°。

3.根據權利要求1或2所述離心力微流體萃取裝置，其特征在于外筒定位固定板件有兩套，定義為第一外筒定位固定板件（6）和第二外筒定位固定板件（7），兩套外筒定位固定板件結構相同，均由兩個設有半圓形缺口的板條組成，該半圓形缺口的直徑與外筒的外徑匹配，第一外筒定位固定板件（6）和第二外筒定位固定板件（7）沿立柱的高度方向相隔一間距安裝在立柱上。

4.根據權利要求1或2所述離心力微流體萃取裝置，其特征在于所述水相進料管（3）和有機相進料管（4）安裝在同一根立柱（10）上，或分別安裝在兩根立柱上；水相進料管（3）和有機相進料管（4）的出液端為懸臂式安裝方式或由外筒的筒壁支承。

5.根據權利要求3所述離心力微流體萃取裝置，其特征在于所述水相進料管（3）和有機相進料管（4）安裝在同一根立柱（10）上，或分別安裝在兩根立柱上；水相進料管（3）和有機相進料管（4）的出液端為懸臂式安裝方式或由外筒的筒壁支承。

6.根據權利要求1所述離心力微流體萃取裝置，其特征在于所述親水性材料為不銹鋼或石英玻璃，親水性修飾劑為二甲基甲酰胺或質量濃度為10%的氫氧化鈉水溶液；所述疏水性材料為聚苯乙烯、有機玻璃、聚四氟乙烯或密度為941~?960kg/m3的聚乙烯，疏水性修飾劑為聚二甲基硅氧烷或十八烷基三氯硅烷。

7.一種微萃取方法，其特征在于使用權利要求1至6?中任一權利要求所述離心力微流體萃取裝置，操作步驟如下：

（1）啟動電機（8），使電機的動力輸出軸帶動轉動體（1）轉動；

（2）將水相和有機相分別通過水相進料管（3）和有機相進料管（4）進料，兩相液體下落至轉動體的導流段（1-2）錐面上，在離心力的作用下被甩至外筒（2）的內壁上，然后流入外筒（2）和轉動體萃取段（1-1）之間的環形間隙及萃取段的微型導流槽（1-1-1）內，通過具有疏水性的萃取段外圓柱面及具有親水性的外筒內壁分別形成有機相膜和水相膜，有機相膜附著在萃取段外圓柱面上，水相膜附著在外筒的內壁上，在離心力的作用下，有機相膜向水相膜擠兌，形成不斷更新的動態界面傳質，傳質后的兩相液體向下流入受液槽；

（3）收集受液槽排液孔排出的液體，并進行靜置分層。