CN1039390C - 多池式静电准液膜分离装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多池式静电准液膜分离装置，其特征在于由挡水板将反应槽下部分隔成依次相邻的萃取澄清池和反萃澄清池；由组合式挡板-电极组件将反应槽上部分隔成依次相邻的萃取池和反萃池。本装置具有溶质横向扩散路程短，所需分离级数少，试剂消耗量少，快速，高效，节能，操作简便等优点，适用于分离、纯化与浓缩水溶液中的特定溶质。
Description
本发明涉及一种从水溶液中提取特定溶质的分离装置，具体说来是一种多池式静电准液膜分离装置。
液膜分离方法是六十年代中期发展起来的一种新型分离技术。与溶剂萃取技术一样，它也是由萃取和反萃取两个过程组成，但是，萃取和反萃取两个过程是同时进行的。这就打破了溶剂萃取过程所固有的萃取平衡。液膜的这种非平衡特征，使得所需的分离级数少，并节省了试剂的消耗量。
依据中国专利86101730.7＂静电式准液膜分离方法及其装置＂介绍，静电式准液膜是根据液膜萃取和反萃取在非平衡状态下同时进行的原理，结合静电相分散技术而发展起来的。该技术避免了乳化液膜法中的制乳与破乳步骤，使得分离过程简化，并且易于连续化操作。在这一技术中，用孔板、电极取代了支承液膜法中的支承膜，降低了分离过程中的传质阻力，提高了传质速率。但是，该发明只是提供了实验室规模的原理性双池式分离装置，而孔板、电极还有不足之处。
本发明的目的在于提供一种能够在工业上广泛应用的多池式静电准液膜分离装置。
为达到本发明目的可采取下述方案：采用中国专利申请号为89220196.7＂静电式准液膜分离装置中的组合式挡板-电极组件＂(以下简称组合式挡板-电极组件)，隔水板将反应槽的下部分隔成依次相邻的萃取澄清池和反萃澄清池；组合式挡板-电极组件将反应槽的上部分隔成依次相邻的萃取池和反萃池。反应槽两侧上端面镶嵌有高压汇流条和接地汇流条，用金属螺钉将高压汇流条与组合式挡板-电极组件的奇数组件绕组上的接线片连接并与电源连接；用金属螺钉将接地汇流条与组合式挡板-电极组件的偶数组件绕组上的接线片连接并接地；反应槽上设有料液分配总管和分配到各萃取池上方的料液支管并由其下面的喷水嘴将料液喷淋到各萃取池上；并设有反萃液分配总管和分配到各反萃池上方的反萃液支管并由其下面的喷水嘴将反萃液喷淋到各反萃池上。萃余液分别从各萃取澄清池底部汇流到萃余液排出总管，并通过软导管在一定高度以自流方式排出；浓缩液分别从各反萃澄清池底部汇流到浓缩液排出总管，并通过软导管在一定高度以自流方式排出，分别调整调节支架来调节软导管的高度来控制各萃取池和各萃取澄清池、各反萃池和各反萃澄清池的油水混合液界面的高度；调节支架固定在反应槽上，反应槽两侧面相对应的位置上有距离相等的凹槽，隔水板沿其凹槽装入反应槽与其底部及两侧面粘接牢固，相应的组合式挡板-电极组件沿其凹槽插入反应槽中，其下部人字形斜槽与隔水板上部人字形斜面相吻合。组合式挡板-电极组件上的人字形斜槽为其两侧连续油相的自由流动提供了通道，而人字形斜槽上的落差有效地防止了其两侧的分散水相越过斜槽相混合。
本发明与已有技术相比具有以下优点：
(1)所需分离级数少，试剂消耗量少，而且快速、高效、节能和操作简便。
(2)组合式挡板-电极组件上的人字形斜槽使得各萃取池油相中的金属络合物均可沿左右两个方向越过斜槽而扩散到邻近的两个反萃池中；同样，各反萃池油相中被再生的萃取剂亦可双向越过斜槽而扩散到邻近的两个萃取池中，所以本装置中油相金属络合物从萃取池向反萃池及油相中萃取剂从反萃池向萃取池扩散的路程均缩短一倍，提高了提取速率。
(3)可根据工业生产中实际处理量的要求，灵活地调整装置的处理能力。
(4)采用插件形式，因此组合式挡板-电极组件的安装、更换及维修都很方便。
以下结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为装置结构图，其中1为反应槽，2为组合式挡板-电极组件，3为萃取池，4为反萃池，5为隔水板，6为萃取澄清池，7为反萃澄清池，8为浓缩液排出总管，9为软导管，10为萃余液排出总管，11为调节支架，12为软导管，13为调节支架，14为反萃液进口，15为反萃液分配总管，16为料液进口，17为反萃液支管，18为料液分配总管，19为料液支管，20为高压汇流条，21为反应槽盖，22为凹槽，23为喷水嘴，24为料液支管喷水嘴，25为金属螺钉，26为接地汇流条。
图2为装置流程示意图，图中表示了反应槽1中的萃取与反萃取基本单元的排列方式，供料系统与排料系统的走向和高压供电系统的引线方式。
根据图1，反应槽1两侧面相对应的位置上有距离相等的凹槽22，隔水板5沿其凹槽22装入反应槽1与其底部及两侧面粘接牢固，防止隔水板5两侧的水相互串，隔水板5将反应槽1的下部分隔成依次相邻的萃取澄清池6和反萃澄清池7。组合式挡板-电极组件2沿其凹槽22插入反应槽1中，其下部人字形斜槽与隔水板5上部人字形斜面相吻合，组合式挡板-电极组件2将反应槽1的上部分隔成依次相邻的萃取池3和反萃池4。组合式挡板-电极组件2上的人字形斜槽为其两侧连续油相的自由流动提供了通道，而人字形斜槽上的落差有效地防止了其两侧的分散水相越过斜槽相混合。为防止组合式挡板-电极组件2两侧的分散水相沿反应槽1两侧面渗漏，反应槽1两侧面上的凹槽22的深度为5～8mm。反应槽1两侧上端面镶嵌有高压汇流条20和接地汇流条26，用金属螺钉25将高压汇流条20与组合式挡板-电极组件2的奇数组件绕组上的接线片连接并与电源连接。用金属螺钉25将接地汇流条26与组合式挡板-电极组件2的偶数组件绕组上的接线片连接并接地。反应槽1上设有料液分配总管18和分配到各萃取池3上方的料液支管19，料液从料液进口16进入料液分配总管18，再分流到各料液支管19并由其下面的喷水嘴24将料液均匀地喷淋到各萃取池3上，喷水嘴24的孔径为0.2～0.6mm；并设有反萃液分配总管15和分配到各反萃池4上方的反萃液支管17，反萃液从反萃液进口14进入反萃液分配总管15，再分流到各反萃液支管17并由其下面的喷水嘴23将反萃液均匀地喷淋到各反萃池4上，喷水嘴23的孔径为0.2～0.3mm。
萃余液分别从各萃取澄清池6底部汇流到萃余液排出总管10，并通过软导管12在一定高度以自流方式排出。浓缩液分别从各反萃澄清池7底部汇流到浓缩液排出总管8，并通过软导管9在一定高度以自流方式排出。用调节支架13来调整软导管12的高度，以控制各萃取池3和各萃取澄清池6的油水混合液界面的高度。用调节支架11来调整软导管9的高度，以控制各反萃池4和各反萃澄清池7的油水混合液界面的高度，从而防止水相液面上升至电场内而造成短路或有机相料液从软导管9或12流出。
实施例：从水溶液中提取钴(Co2+)，含Co2+料液初始pH值为6.5，反萃液为2N盐酸，有机相为含10％(体积)2-乙基己基膦酸单(2-乙基己基)酯(萃取剂)的加氢煤油，电场施加电压为3.4KV。装置为20池反应槽。
实验结果见下表：
表：
| 序号 | 流 量(l/h) | 电流(mA) | 水相浓度(ppm) | 油相浓度(ppm) | 提取率(％) | ||||
| 料液 | 反萃液 | 料液 | 萃余液 | 浓缩液 | 萃取侧 | 反萃侧 | |||
| 1 | 7.4 | 0.6 | 3.50 | 1090 | 26.0 | 1.30×104 | 640 | 540 | 97.6 |
| 2 | 9.5 | 0.8 | 4.20 | 960 | 22.4 | 1.10×104 | 850 | 750 | 97.6 |
| 3 | 9.8 | 1.0 | 4.20 | 1140 | 24.8 | 1.08×104 | 1120 | 900 | 97.8 |
| 4 | 11.0 | 1.1 | 4.25 | 1050 | 29.5 | 1.01×104 | 1540 | 1380 | 97.1 |
| 5 | 14.7 | 1.2 | 4.95 | 1140 | 58.4 | 1.28×104 | 1840 | 1240 | 94.9 |
反应槽和隔水板的材料为有机玻璃或聚氯乙烯；高压汇流条，接地汇流条和金属螺钉的材料为钛或不锈钢。
Claims (5)
1.一种多池式静电准液膜分离装置，由反应槽1，组合式挡板-电极组件2，隔水板5，反应槽盖21所构成，其特征在于隔水板5将反应槽1的下部分隔成依次相邻的萃取澄清池6和反萃澄清池7；组合式挡板-电极组件2将反应槽1的上部分隔成依次相邻的萃取池3和反萃池4，反应槽1两侧上端面镶嵌有高压汇流条20和接地汇流条26，用金属螺钉25将高压汇流条20与组合式挡板-电极组件2的奇数组件绕组上的接线片连接并与电源连接；用金属螺钉25将接地汇流条26与组合式挡板-电极组件2的偶数组件绕组上的接线片连接并接地，反应槽1上设有料液分配总管18和分配到各萃取池3上方的料液支管19并由其下面的喷水嘴24将料液喷淋到各萃取池3上，并设有反萃液分配总管15和分配到各反萃池4上方的反萃液支管17并由其下面的喷水嘴23将反萃液喷淋到各反萃池4上，反应槽1下部的萃余液分别从各萃取澄清池6底部汇流到萃余液排出总管10，并通过软导管12在一定高度以自流方式排出，浓缩液分别从各反萃澄清池7底部汇流到浓缩液排出总管8并通过软导管9在一定高度以自流方式排出，分别调整调节支架13、11来调节软导管12、9的高度来控制各萃取池3和各萃取澄清池6，各反萃池4和各反萃澄清池7的油水混合液界面的高度，调节支架11、13固定在反应槽1上，隔水板5沿反应槽1两侧面上凹槽22装入反应槽1与其底部及两侧面粘接牢固；组合式挡板-电极组件2沿凹槽22插入反应槽1中，其下部人字形斜槽与隔水板5上部人字形斜面相吻合。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于所述的反应槽1两侧面上的凹槽22深度为5～8mm。
3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于所述的料液支管19上的喷水嘴24的孔径为0.2～0.6mm；反萃液支管17上的喷水嘴23的孔径为0.2～0.3mm。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于所述的反应槽1、隔水板5的材料为有机玻璃或聚氯乙烯。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于所述的高压汇流条20，接地汇流条26，金属螺钉25的材料为钛或不锈钢。
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