CN101457201B - 衬杆式泡载分离装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种衬杆式泡载分离装置。包括气源，气体饱和器，流量计和泡载分离塔，气体饱和器底部通过管道上的气阀与气源相连通，其上端安装有压力表的气体饱和器通过管道与流量计的入口端相连通，并相连至泡载分离塔底部中央处的气体分布器，泡载分离塔下部的壁面上设有排液阀，法兰盖通过管道与浓缩液接收瓶相通，其特征在于它还包括泡载分离塔上端安装的法兰盖和法兰盖上固定的均匀分布的多条衬杆。而且法兰盖均匀安装的衬杆的长度为泡载分离塔的高度的1/4-1/6。本发明使得泡沫相得到浓缩，细胞浓度得到较大程度的提高，能够减少泡沫持液量，特别适用于微藻细胞的分离采收，成本低，易于工业化生产，又具有操作简单，清洗方便的特点。

Description

衬杆式泡载分离装置

技术领域

本发明涉及一种用于化工、生化、医药、污水处理等领域中分离回收低浓度目标物的衬杆式泡载分离装置。

背景技术

泡沫分离技术作为一种新兴的分离技术，越来越受到人们广泛的关注，它的优点就在于能经济有效地去除(或采收)溶液中的颗粒悬浮物和表面活性物质，设备简单，投资少，能耗少，并且操作方便。其基本原理是气泡吸附溶液中的颗粒悬浮物或表面活性物质，上升至气液表面形成浓缩的泡沫层，收集得到的泡沫破碎后即得到浓缩的采收液，从而实现了采收或浓缩颗粒悬浮物和表面活性物质的目的。目前这类装置在应用中存在的问题是由于泡沫的持液量过大，使得收集到的泡沫相浓缩液浓缩倍数不高。为此很多学者对泡沫分离技术分离效率的影响因素及其影响程度进行了研究，较为传统的方法是加高塔高，从而提高泡沫层高度，使泡沫间隙液因重力作用而下降回流至水相，以提高采收液的浓缩倍数。但过大的高径比一方面会降低采收率，另一方面也不利于设备的操作。

为此，文献(1)於兵，施亚钧.泡沫分离技术的研究.华东化工学院学报，1990，2(16)：(13-20)公开了变径塔式泡载器，即将直筒分离器上部加装一扩大段，希望通过上升的泡沫层至扩大段来加大泡沫间的距离，从而使泡沫间发生崩塌，从而减少泡沫间隙液，但结果表明其用于细胞或产物的采收浓缩时浓缩率仍偏低，分离系数较小。文献(2)刘志红，刘铮，丁富新，袁乃驹.用泡沫分离法浓缩和分离蛋白质.清华大学学报，1997，37(12)：(50-54)提出了一种新型泡沫分离设备——环流泡载塔，其内部加了一个导流筒，液体处于较好的环流状态，能够保证泡沫分离过程气泡表面与液相间的充分接触和有效传质，但是结构复杂，安装操作和清洗不便，泡沫持液量较大的问题依然存在。中国专利CN2473209Y公开了一种斜臂式泡载塔，其增加了一段30～45度的斜臂，泡沫相在沿斜臂的爬升过程中，泡沫间隙液会沿斜臂下壁面流下，从而降低了出口处的泡沫持液量，虽然在一定程度上改善了分离效果，但塔身仍较高，安装操作和清洗不便，设备加工较困难，不利于工业化生产。

发明内容

本发明的目的是针对现有泡载分离装置存在的主要缺陷，提供了一种能够有效减少泡沫持液量，提高待分离组分的浓缩倍数和采收率的衬杆式泡载分离装置。

本发明是在传统直筒式泡载分离装置的基础上，仅仅将泡载塔内法兰盖中安装多条向下衬杆。研究发现；当泡沫液上升至竖立衬杆区时，凭借衬杆的结构增加了泡沫与固体壁的接触表面，在表面张力的作用下，泡沫在沿衬杆攀升过程中部分泡沫间隙液(持液量)会沿衬杆壁下流，使泡沫间隙液能够得到较为充分的排放，含藻泡沫相继续上升并从溢出口流出至收集瓶，从而较好地提高了待分离组分的浓缩倍数和采收率。而且衬杆分布于泡载塔内部，不需要增加塔高，有利于操作和放大。

本发明的技术方案：包括气源，气体饱和器，流量计和泡载塔，气体饱和器底部通过管道上的气阀与气源相连通，其上端安装有压力表的气体饱和器通过管道与流量计的入口端相连通，并相连至泡载塔底部中央处的气体分布器，泡载塔下部的壁面上设有排液阀，法兰盖通过管道与浓缩液接收瓶相通，其特征在于它还包括泡载塔上端安装的法兰盖和法兰盖上固定的均匀分布的多条衬杆。而且法兰盖均匀安装的衬杆的长度为泡载塔的高度的1/4—1/6。上述的衬杆的下端面是一成45°角的切面。

本发明与现有的泡载分离装置相比具有如下优点：

1.具有结构合理，操作简单，清洗方便的特点。

2.法兰盖有多条衬杆均匀分布，大大减少泡沫持液量，从而使得泡沫相得到浓缩，细胞浓度得到较大程度的提高，特别适用于微藻细胞的分离采收

3.衬杆分布于泡载塔内部，不需要额外制造设备来降低泡沫持液量，有利于降低生产成本且易于工业化生产。

附图说明

图1是本发明的总体结构示意图。

图2是本发明法兰盖结构示意图。

其中：1气瓶，2阀门，3气体饱和器，4压力表，5气体流量计，6气体分布器，7泡载塔，8衬杆，9法兰盖，10浓缩液接收瓶，11排液阀。

具体实施方式

如图1，本发明包括气源1，气体饱和器3，流量计5和泡载塔7，气体饱和器3底部通过管道上的气阀2与气源1相连通，其上端安装有压力表4的气体饱和器3通过管道与流量计5的入口端相连通，并相连至泡载塔7底部中央处的气体分布器6，泡载塔7下部的壁面上设有排液阀11，法兰盖9通过管道与浓缩液接收瓶10相通，其特征在于它还包括泡载塔7上端安装的法兰盖9和法兰盖9上固定的均匀分布的多条衬杆8

法兰盖9上均匀安装的衬杆8的长度为泡载塔7的高度的1/4—1/6。

上述的衬杆8的下端面是成45°角的切面。泡载塔7和法兰盖9均为有机玻璃制成。

泡载塔7外径50mm，塔总高1000mm，距离其底部20mm处设有排液阀11。在法兰盖上装有均匀分布、垂直向下的15根Φ2的衬杆8，长度为250mm。底部安装有外径30mm微孔陶瓷片作为气体分布器6，其微孔孔径平均为30μ；气源1由高压二氧化碳气瓶提供，所有连接管路均为直径为10mm的PU管。气体分布器6是市售的。

利用本发明进行紫球藻细胞的批式采收实验：取400mL浓度为OD₆₀₄＝0.745的藻液，加入乙醇和起泡剂Tween20，使其浓度分别为2％(V/V)和100ppm。调节藻液pH＝10.2，经30min泡载处理，本发明的藻细胞采收率和浓缩倍数分别为80％和2.92。而同样条件下，常规对照塔分别为39％和1.32。

使用时，来自气瓶的载气先流经以碳钢制成的气体饱和器3，通过阀门2控制气体饱和器3内气体的压力，再根据气体流量的需要，调节流量计5，使载气通过气体分布器6进入泡载塔7。经气体分布器6后产生大量微小气体泡沫上浮，泡沫在上浮过程中吸附并带动藻细胞上浮至泡载塔上部形成泡沫层。经由衬杆8的降液作用后，部分泡沫沿法兰盖9溢流口流到藻液接收瓶10，得到浓缩的藻液。采收结束后残余液则经排液阀11排出。

本发明由于泡沫液在流经衬杆区时，在表面张力的作用下，泡沫间隙液能够得以进一步排放，从而使从法兰盖溢流口出来的泡沫持液量降低，大大提高了采收藻细胞的浓缩倍数和采收率。

Claims (2)

1.一种衬杆式泡载分离装置，包括气源(1)，气体饱和器(3)，流量计(5)和泡载塔(7)，气体饱和器(3)底部通过管道上的气阀(2)与气源(1)相连通，其上端安装有压力表(4)的气体饱和器(3)通过管道与流量计(5)的入口端相连通，并相连至泡载塔(7)底部中央处的气体分布器(6)，泡载塔(7)下部的壁面上设有排液阀(11)，法兰盖(9)通过管道与浓缩液接收瓶(10)相通，其特征在于它还包括泡载塔(7)上端安装的法兰盖(9)和法兰盖(9)上固定的均匀分布的多条衬杆(8)，其中衬杆(8)的长度为泡载塔(7)的高度的1/4-1/6，且衬杆(8)的下端面是成45°角的切面。

2.如权利要求1所述的衬杆式泡载分离装置，其特征在于泡载塔(7)和法兰盖(9)均为有机玻璃制成。

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