CN107982960B - 一种磁颗粒组合膜萃取装置及萃取方法 - Google Patents

一种磁颗粒组合膜萃取装置及萃取方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种磁颗粒组合膜萃取装置及萃取方法。本发明的磁颗粒组合膜萃取装置，所述装置包括塔体、萃取相储存室、多孔筛板、磁颗粒组合膜和磁铁；其中，所述萃取相储存室位于塔体下方，萃取相储存室与塔体之间由下至上依次设置多孔筛板和磁颗粒组合膜，所述萃取相储存室下方放置磁铁。本发明的磁颗粒组合膜分散萃取装置，通过设计膜与磁颗粒结合，使得萃取相在磁性作用以及电磁计量泵作用下，通过膜分散介质形成细小液滴分散于料液相中，提高了萃取效率；本发明的磁颗粒组合膜萃取方法，工艺简单，利于膜萃取在工业中的广泛应用。

Description

一种磁颗粒组合膜萃取装置及萃取方法
技术领域
本发明属于磁颗粒组合膜萃取分离技术领域，涉及一种磁颗粒组合膜萃取装置及萃取方法。
背景技术
近年来，随着工业的发展，萃取技术在化工工业，制药工业，石油工业等领域得到了广泛的应用，不过同时传统萃取技术也越来越难以满足现代工业发展的需求。传统的萃取设备一般分为混合澄清器、萃取塔和离心萃取机，混合澄清槽萃取工艺存在着传质效率高，但设备占地面积大等问题；传统萃取塔设备种类较多，其中应用较为广泛的是填料萃取塔、振动筛板塔、机械搅拌萃取塔以及脉冲萃取塔，萃取塔一般都存在着设备复杂等一系列问题，比如转盘萃取塔是机械搅拌萃取塔应用较为广泛的一种，但是具有比较严重的放大效应，尤其是在应用于体系比较复杂的制药以及石油化工等领域时更为明显，导致传质效率低。
膜萃取技术是一种结合了膜过程与液液萃取的新型分离技术，自提出以来受到了极大地关注与重视。与传统的萃取技术相比，由于膜萃取技术没有两相间的分散和聚结过程，所以大大减少了萃取剂的夹带损失；并放宽了对萃取剂密度、粘度、界面张力等的物性要求，扩大了萃取剂的应用范围。
为此，膜分散萃取成为一种全新的研究热点。膜萃取设备是利用微孔膜作为相分散的介质，在膜两侧压力差大于穿透压力的条件下，将一相分散到另一相中，实现传质分离。
马伟、申殿邦(物理，磁场在冶金中应用和机理探讨，430-432，1969)研究了磁场在含砷的废酸回收工艺中的作用时，发现磁场使得TBP(磷酸三丁酯)萃取砷的萃取率提高了3％-5％，用红外光谱及核磁共振做进一步研究结果表明，磁场在对萃取机理没有改变的情况下，却使萃取效率发生了变化，同时发现溶液浓度不同，物理参数的萃取率变化程度也不相同。
目前，现有技术中的萃取分离装置及方法，萃取效率有待进一步提高。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种磁颗粒组合膜萃取装置，提高了萃取效率。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种磁颗粒组合膜萃取装置，所述装置包括塔体、萃取相储存室、多孔筛板、磁颗粒组合膜和磁铁；其中，所述萃取相储存室位于塔体下方，萃取相储存室与塔体之间由下至上依次设置多孔筛板和磁颗粒组合膜，所述萃取相储存室下方放置磁铁。
本发明中，所述装置还包括位于萃取相储存室下方的底座支架，磁铁设置于所述底座支架的内部。
优选地，所述萃取相储存室设置萃取相物料口，所述物料口与萃取相槽相连。
本发明中，所述萃取相储存室与萃取相槽之间依次接有电磁计量泵和压力计。萃取相通过电磁计量泵从萃取相槽内进入到萃取相储存室，萃取相为萃取剂与稀释剂混合经磁颗粒组合膜分散为分散相，流率不可过大，以防磁颗粒被冲走流失，萃取相流率由电磁计量泵控制。在电磁计量泵作用力下，TBP萃取剂与磺化煤油组成的萃取相进入到萃取相储存室，电磁计量泵作用力下，萃取相穿过多孔筛板进而透过薄层铺垫，进而穿过均匀排列在薄层铺垫上方的磁颗粒薄层，以均匀细小液滴的形式分散于料液相之中。
进一步优选地，所述塔体的底部通过管路与萃余相收集器连接；优选地，所述塔体的上部通过管路与料液相槽连接；优选地，所述塔体的上部通过管路与萃取相收集器连接。
更优选地，所述料液相槽与所述塔体之间还设置有料液相蠕动泵，以使所述料液相槽中的料液相进入所述塔体。
含有目标离子的料液相通过料液相蠕动泵从料液相槽之中进入到塔体，料液相流率由蠕动泵控制。所述料液相和萃取相在塔体内流动方式为逆流，通过数级萃取以达到较高的萃取率。上面所述的料液相和萃取相的逆流方式中，细小的液滴作为分散相与料液相的流动方式为逆流，料液相中的目标离子传质到分散相中，料液相与萃取相上下分层，料液相通过塔体下部的出口流出，萃余相收集器收集；分散相通过塔体上部的出口流出，萃取相收集器收集。
本发明所述萃取相由外推力打入所述料液相中，所述外推力不大于料液相储存室的下方的磁铁对磁颗粒的磁场作用力。例如电磁计量泵将萃取相打入料液相的外推力不得大于料液相储存室下方的圆柱形磁铁对磁颗粒的磁场作用力，否则磁颗粒会被分散相连带分散在连续相之中，造成料液相污染以及磁颗粒的流失。正是由于磁颗粒在磁场作用下存在着以下特性，即在磁场存在的条件下，当磁场对磁颗粒的吸引力大于流体对磁颗粒的冲击力时，即使欲分散的萃取相处于流动状态下，磁颗粒仍会向磁场靠拢移动，而后产生凝并。
本发明中，所述磁颗粒组合膜包括磁颗粒和薄膜，所述磁颗粒在所述薄膜的上方均匀排列成薄层，所述磁颗粒为含Fe3O4的磁颗粒。
本发明中，所述薄层的厚度为3～5mm，例如薄层的厚度为3mm、3.5mm、4mm、4.5mm、5mm。
优选地，所述磁颗粒的粒径为300～600μm，例如磁颗粒的粒径为300μm、350μm、400μm、450μm、500μm、550μm、600μm。
进一步优选地，所述薄膜的孔径为1～80μm，例如薄膜的孔径为1μm、5μm、10μm、20μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm。
所述萃取相储存室的高度为10～15mm，例如萃取相储存室的高度为10mm、11mm、12mm、13mm、14mm、15mm，目的是为了保证磁铁与磁颗粒有足够强的磁场。
优选地，所述多孔筛板为有机玻璃材质的多孔筛板，所述多孔筛板的孔径为2～6mm，例如多孔筛板的孔径为2mm、3mm、4mm、5mm、6mm；优选地，所述多孔筛板的孔隙率为20～30％。孔间距不可过大，距离过长会造成孔隙率过小，但是距离过短的话容易造成筛板细孔之间破碎，造成筛板损坏。
所述磁铁为圆柱形磁铁，所述圆柱形磁铁的S级或者N级向上，保证薄膜上方的同一水平方向的磁颗粒受到的磁场的作用力均匀，竖直方向的磁颗粒受到的磁场力大小不一，底部磁颗粒受力大于上部磁颗粒受力。
本发明的目的之二在于提供一种磁颗粒组合膜萃取方法，所述萃取方法为：以含有目标离子的水溶液作为料液相，以含有萃取剂和稀释剂的混合溶液作为萃取相，所述萃取相穿过所述磁颗粒组合膜形成均匀细小的液滴分散于所述料液相中，所述料液相与所述萃取相的流动方式为逆流；所述料液相中的目标离子传质到所述萃取相的液滴中进行萃取。
其中，可在塔体中设置多组磁颗粒组合膜，经过数级萃取，进一步提高萃取效率。
本发明中，所述磁颗粒组合膜包括薄膜以及设置于所述薄膜的上方的磁颗粒，所述磁颗粒在所述薄膜的上方排列成薄层。
其中，所述薄层的厚度为3～5mm，例如薄层的厚度为3mm、3.5mm、4mm、4.5mm、5mm。过薄容易出现萃取相冲破磁颗粒薄层的现象，过厚容易造成上方磁颗粒受磁场作用力小，从而易被萃取相冲走流失，同时过厚也可能导致萃取相液滴不能穿过细颗粒薄层的后果。
所述磁颗粒为含Fe3O4的磁颗粒；
优选地，所述磁颗粒的粒径为300～600μm，例如磁颗粒的粒径为300μm、350μm、400μm、450μm、500μm、550μm、600μm。磁颗粒平均粒径必须大于薄膜的孔径，以防含Fe3O4的磁颗粒粒径因过小从而造成遗漏。
所述液滴的粒径为0.5～1mm。
本发明中，所述薄膜为薄层铺垫，起支撑磁颗粒以及分散萃取相的目的。所述薄膜的孔径为1～80μm，例如薄膜的孔径为1μm、5μm、10μm、20μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm；薄层铺垫薄膜孔径为几微米到几十微米，薄层铺垫孔径不宜过大，也不宜过小，孔径过大容易导致磁性颗粒的遗漏，孔径过小容易薄层铺垫堵塞。
优选地，所述薄层铺垫为绸布、普通布或钢丝网，起支撑磁颗粒薄层以及防止磁颗粒遗漏的作用。
所述萃取相在磁颗粒组合膜萃取中作为分散相，所述萃取剂与所述稀释剂的体积比为(1～5):(5～10)，例如萃取剂与稀释剂的体积比为1:1、1:2、1:3、1:4、1:5、1:6、1:7、1:8、1:9、1:10、2:3、2:5、2:7、2:9、3:5、3:7、3:8、3:10、4:5、4:7、4:9、5:6、5:7、5:8、5:9。
优选地，所述萃取剂为磷酸三丁酯(TBP)；进一步优选地，所述稀释剂为磺化煤油(260号溶剂油)。
所述料液相在磁颗粒组合膜萃取中作为连续相，所述目标离子为丙酸、3-羟基丙酸和2-羟基丙酸中的一种或至少两种的混合物。
本发明提出的磁颗粒组合膜萃取技术，薄层铺垫以及磁颗粒薄层作为分散介质存在，分散相首先通过薄层铺垫，然后穿过均匀分布在薄层铺垫上面的磁性颗粒薄层，分散相从磁颗粒缝隙之间穿过，可以形成粒径均一的液滴。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明的磁颗粒组合膜分散萃取装置，通过设计膜与磁颗粒结合，使得萃取相在磁性作用以及电磁计量泵作用下，通过磁颗粒组合膜形成细小液滴分散于料液相中，通过磁场作用，在不改变萃取机理的条件下，提高萃取效率，对于膜萃取在工业中的应用拥有良好的前景。
(2)本发明的磁颗粒组合膜萃取方法，可以根据萃取的要求，采用不同粒径大小的的磁颗粒及操作条件，形成不同粒径大小的液滴，一般可形成的粒径在几微米到毫米范围内，由于粒径较小，可提供比传统萃取过程大得多的接触面积，同时在小粒径的情况下，传质行为也可发生改变，大大提高了传质效率。
(3)本发明的磁颗粒组合膜萃取方法，可以自由更换不同粒径大小的磁颗粒以及调节排列在薄层铺垫上方的磁颗粒厚度，可以达到形成不同粒径大小的液滴以及自由调节萃取相进入料液相的阻力大小的目的。此外，膜萃取容易出现膜堵塞的问题，磁颗粒组合膜萃取采用的是膜为厚度极细的薄膜，与磁颗粒结合，萃取相从磁颗粒的缝隙之间穿过形成细小的液滴，不易造成堵塞的现象。
附图说明
图1为本发明的磁颗粒组合膜萃取装置的结构示意图；
图2为本发明的磁颗粒组合膜萃取装置的磁颗粒组合膜的结构示意图；
图3(a)为本发明的磁颗粒组合膜萃取装置的多孔筛板的俯视图；
图3(b)为本发明的磁颗粒组合膜萃取装置的多孔筛板的前视图；
图4为本发明的磁颗粒组合膜萃取装置的萃取相和料液相的液液两相的流动示意图；
图5为本发明的磁颗粒组合膜萃取方法的萃取相通过分散介质形成细小液滴的示意图。
附图标记如下：
1-底座支架；2-磁铁；3-萃取相储存室；4-萃取相槽；5-电磁计量泵；6-压力计；7-多孔筛板；8-薄膜；9-磁颗粒；10-萃余相收集器；11-萃取相收集器；12-料液相蠕动泵；13-料液相槽；14-塔体；A-料液相；B-萃取相分散成的细小液滴。
具体实施方式
下面结合附图1-5，并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
如附图1，本发明的磁颗粒组合膜萃取装置包括底座支架1、磁铁2、萃取相储存室3、萃取相槽4、电磁计量泵5、压力计6、多孔筛板7、薄膜8、磁颗粒9、萃余相收集器10、萃取相收集器11、料液相蠕动泵12、料液相槽13、塔体14。磁铁2位于萃取相储存室3的下方，萃取相储存室3为萃取相从萃取相槽4抽取出之后，穿过多孔筛板7以及磁颗粒组合膜之前，萃取相短暂储存的腔室，萃取相储存室3的高度有所要求，根据实验所用的磁铁磁场作用力大小，本发明萃取相储存室3高度为12mm，合理的控制磁铁与磁颗粒的作用力的大小。
多孔筛板7放置在萃取相储存室3的上方，筛板材料为有机玻璃，多孔筛板7布满孔径为5mm的孔；多孔筛板7的上方紧密的放置一层薄膜8，薄膜8紧密放置以防萃取相穿过多孔筛板7时将薄膜8冲走，薄膜8可以为薄层铺垫，薄层铺垫上方均匀的布满含Fe3O4磁颗粒，薄层铺垫孔径不得大于磁颗粒粒径。薄层铺垫与磁颗粒9组合分布结构详见图2，磁颗粒9均匀排列在薄层铺垫上方，可更换不同粒径大小的磁颗粒9，从而产生不同粒径大小的液滴。
本发明中，所述萃取相储存室3与所述萃取相槽4之间还依次连接有电磁计量泵5和压力计6。萃取相通过电磁计量泵5从萃取相槽4内进入到萃取相储存室3，萃取相为萃取剂与稀释剂混合作为分散相，流率不可过大，以防磁颗粒被冲走流失，萃取相流率由电磁计量泵控制。在电磁计量泵5作用力下，TBP萃取剂与磺化煤油组成的萃取相进入到萃取相储存室3，电磁计量泵5作用力下，萃取相穿过多孔筛板7进而透过薄层铺垫，进而穿过均匀排列在薄层铺垫上方的磁颗粒薄层，以均匀细小液滴的形式分散于料液相之中。
多孔筛板7的俯视图与前视图详见图3(a)与图3(b)，多孔筛板7布满孔径为5mm的孔，孔间距有所要求，既要达到孔隙率大小要求也要达到孔壁硬度的要求。
磁颗粒组合膜萃取器的萃取相和料液相的液液两相的流动示意图如图4，萃取相从萃取相槽4流经萃取相储存室3穿过多孔筛板7以及薄层铺垫，然后从磁颗粒与磁颗粒的缝隙之间穿过，形成细小的液滴。料液相在料液相蠕动泵12的作用力下，进入到塔体14，与萃取相逆流，其中，实线箭头代表细小液滴的运动方向，虚线箭头代表料液相的运动方向。
萃取相进入萃取相储存室3，穿过多孔筛板7以及薄层铺垫，然后从薄层铺垫表面的磁颗粒9之间的缝隙穿过，从而形成均一粒径大小的细小的液滴。不同粒径的磁颗粒之间的缝隙不同，所以不同粒径的磁颗粒会形成不同粒径大小的液滴。液滴作为分散相与连续相逆流，从而连续相内的目标离子可以传质到分散相之中，完成传质过程。含有目标离子的料液相通过料液相蠕动泵12从料液相槽13之中进入到塔体14，料液相流率由料液相蠕动泵12控制。所述料液相和萃取相在塔体内流动方式为逆流，通过数级萃取以达到较高的萃取率。上面所述的料液相和萃取相的逆流方式中，细小的液滴作为分散相与料液相的流动方式为逆流，料液相中的目标离子传质到分散相中，料液相与萃取相上下分层，料液相通过塔体14下部的出口流出，萃余相收集器10收集；分散相通过塔体上部的出口流出，萃取相收集器11收集。
如图5，B是萃取相通过粒径为500μm的磁颗粒缝隙产生的细小的液滴，细小的球形液滴即为分散相液滴分散于料液相A中，液滴的粒径约为0.5-1mm。
承上，本发明把萃取相分散呈所设计要求尺寸的颗粒而进行萃取，利用了磁颗粒在磁场存在情况下的特性以及膜萃取较于传统萃取工艺的优势，提供了一种新型的磁颗粒组合膜的萃取装置与方法。磁颗粒在磁场存在的情况下的两大特性：①在磁场存在条件下，当磁场对磁性颗粒的吸引力大于流体对磁性颗粒的冲击力时，即使欲分散的有机相处于流动状态下，磁性颗粒仍会向磁场靠拢移动，然后发生聚集凝并；②已被吸附团聚的磁性颗粒，在磁场的作用力下，可以保证不被分散相冲散。磁颗粒均匀的分布在薄层铺垫表面，萃取剂与稀释剂混合组成的萃取相作为分散相，通过薄层铺垫分散介质然后穿过磁颗粒薄层并以细小液滴的形式进入料液相之中，细小粒径的液滴由于比表面积大从而利于传质行为，并且因为细小液滴与料液相接触面积大，所以大大提高了萃取效率；同时磁铁产生的磁场在不改变萃取机理的情况下，对TBP萃取溶质的萃取效率有一定的提高，利于膜萃取在工业中的广泛应用。
本发明的磁颗粒组合膜萃取方法，所述萃取方法为：以含有目标离子的水溶液作为料液相，以含有萃取剂和稀释剂的混合溶液作为萃取相，萃取相穿过磁颗粒组合膜形成均匀细小的液滴分散于料液相中，料液相与萃取相的流动方式为逆流；料液相中的目标离子传质到萃取相的液滴中进行萃取。磁颗粒组合膜包括薄膜以及设置于薄膜的上方的磁颗粒，磁颗粒在薄膜的上方排列成薄层。
实施例1
本实施例中，TBP萃取剂与磺化煤油稀释剂体积比为2:8，混合组成有机萃取相。料液相为含3-羟基丙酸的水溶液，丙酸浓度为0.405mol/L，溶液pH值为2.63。其中，磁颗粒组合膜中，采用的磁颗粒9为含Fe304的磁颗粒，磁颗粒9的粒径约为500μm，磁颗粒9的厚度约为3mm；采用钢丝网作为薄层铺垫，其孔径为10μm；采用筛板为有机玻璃，布满孔径为5mm的细孔，孔隙率为24％，薄层铺垫有效面积20.25cm2；采用的磁铁为圆柱形磁铁，S级向上，薄层铺垫上方同一水平方向的磁颗粒受力均匀，并且底层磁颗粒受到的磁场作用力大于上层磁颗粒受到的磁场作用力，萃取相打入料液相中的外推力小于磁铁对磁颗粒的磁场作用力。本实施例的一级萃取效率为55％。
实施例2
本实施例中，TBP萃取剂与磺化煤油稀释剂体积比为3:7，混合组成有机萃取相。料液相为含丙酸的水溶液，浓度为0.405mol/L，溶液pH值为2.63。其中，磁颗粒组合膜中，采用的磁颗粒9为含Fe304的磁颗粒，磁颗粒9的粒径约为400μm，磁颗粒9的厚度约为5mm；采用绸布作为薄层铺垫，其孔径为50μm；采用筛板为有机玻璃，布满孔径为6mm的细孔，孔隙率为26％，薄层铺垫有效面积20.25cm2cm2；采用的磁铁为圆柱形磁铁，S级向上，薄层铺垫上方同一水平方向的磁颗粒受力均匀，并且底层磁颗粒受到的磁场作用力大于上层磁颗粒受到的磁场作用力，萃取相打入料液相中的外推力小于磁铁对磁颗粒的磁场作用力。本实施例的一级萃取效率为62％。
实施例3
本实施例中，TBP萃取剂与磺化煤油稀释剂体积比为4:6，混合组成有机萃取相。料液相为含丙酸的水溶液，浓度为0.405mol/L，溶液pH值为2.63。其中，磁颗粒组合膜中，采用的磁颗粒9为含Fe304的磁颗粒，磁颗粒9的粒径约为500μm，磁颗粒9的厚度约为4.5mm；采用普通布作为薄层铺垫，其孔径为50μm；采用筛板为有机玻璃，布满孔径为6mm的细孔，孔隙率为28％，薄层铺垫有效面积20.25cm2；采用的磁铁为圆柱形磁铁，S级向上，薄层铺垫上方同一水平方向的磁颗粒受力均匀，并且底层磁颗粒受到的磁场作用力大于上层磁颗粒受到的磁场作用力，萃取相打入料液相中的外推力小于磁铁对磁颗粒的磁场作用力。本实施例的一级萃取效率为73％。
对比例
与实施例1相比，本对比例的薄层铺垫上方同一水平方向的磁颗粒受力均匀，并且底层磁颗粒受到的磁场作用力大于上层磁颗粒受到的磁场作用力，不同的是萃取相打入料液相中的外推力大于磁铁对磁颗粒的磁场作用力，其他萃取条件与实施例1的相同，本对比例的萃取效率为47.6％。
以上实施例仅用来说明本发明的详细方法，本发明并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (30)

1.一种磁颗粒组合膜萃取装置，其特征在于，所述装置包括塔体(14)、萃取相储存室(3)、多孔筛板(7)、磁颗粒组合膜和磁铁(2)；其中，所述萃取相储存室(3)位于塔体(14)下方，萃取相储存室(3)与塔体(14)之间由下至上依次设置有多孔筛板(7)和磁颗粒组合膜，所述萃取相储存室(3)下方放置磁铁(2)。
2.根据权利要求1所述的磁颗粒组合膜萃取装置，其特征在于，所述装置还包括位于萃取相储存室(3)下方的底座支架(1)，磁铁(2)设置于所述底座支架(1)的内部。
3.根据权利要求1所述的磁颗粒组合膜萃取装置，其特征在于，所述萃取相储存室(3)设置萃取相物料口，所述物料口与萃取相槽(4)相连。
4.根据权利要求3所述的磁颗粒组合膜萃取装置，其特征在于，所述萃取相储存室(3)与萃取相槽(4)之间依次接有电磁计量泵(5)和压力计(6)。
5.根据权利要求1所述的磁颗粒组合膜萃取装置，其特征在于，所述塔体(14)的底部通过管路与萃余相收集器(10)连接。
6.根据权利要求1所述的磁颗粒组合膜萃取装置，其特征在于，所述塔体(14)的上部通过管路与料液相槽(13)连接。
7.根据权利要求1所述的磁颗粒组合膜萃取装置，其特征在于，所述塔体(14)的上部通过管路与萃取相收集器(11)连接。
8.根据权利要求6所述的磁颗粒组合膜萃取装置，其特征在于，所述料液相槽(13)与所述塔体(14)之间还设置有料液相蠕动泵(12)，以使所述料液相槽(13)中的料液相进入所述塔体(14)。
9.根据权利要求1或2所述的磁颗粒组合膜萃取装置，其特征在于，所述磁颗粒组合膜包括磁颗粒(9)和薄膜(8)，所述磁颗粒(9)在所述薄膜(8)的上方均匀排列成薄层，所述磁颗粒(9)为含Fe3O4的磁颗粒。
10.根据权利要求9所述的磁颗粒组合膜萃取装置，其特征在于，所述薄层的厚度为3～5mm。
11.根据权利要求9所述的磁颗粒组合膜萃取装置，其特征在于，所述磁颗粒的粒径为300～600μm。
12.根据权利要求9所述的磁颗粒组合膜萃取装置，其特征在于，所述薄膜的孔径为1～80μm。
13.根据权利要求1所述的磁颗粒组合膜萃取装置，其特征在于，所述萃取相储存室(3)的高度为10～15mm。
14.根据权利要求1所述的磁颗粒组合膜萃取装置，其特征在于，所述多孔筛板(7)为有机玻璃材质的多孔筛板，所述多孔筛板(7)的孔径为2～6mm。
15.根据权利要求1所述的磁颗粒组合膜萃取装置，其特征在于，所述多孔筛板(7)的孔隙率为20～30％。
16.根据权利要求1所述的磁颗粒组合膜萃取装置，其特征在于，所述磁铁(2)为圆柱形磁铁，所述圆柱形磁铁的S级或N级向上。
17.一种采用权利要求1-16之一所述的磁颗粒组合膜萃取装置的磁颗粒组合膜萃取方法，其特征在于，所述萃取方法为：以含有目标离子的水溶液作为料液相，以含有萃取剂和稀释剂的混合溶液作为萃取相，所述萃取相穿过所述磁颗粒组合膜形成均匀细小的液滴分散于所述料液相中，所述料液相与所述萃取相的流动方式为逆流；所述料液相中的目标离子传质到所述萃取相的液滴中进行萃取。
18.根据权利要求17所述的磁颗粒组合膜萃取方法，其特征在于，所述萃取相由外推力打入所述料液相中，所述外推力不大于料液相储存室的下方的磁铁对磁颗粒组合膜的磁颗粒的磁场作用力。
19.根据权利要求17或18所述的磁颗粒组合膜萃取方法，其特征在于，所述磁颗粒组合膜包括薄膜以及设置于所述薄膜的上方的磁颗粒，所述磁颗粒在所述薄膜的上方排列成薄层。
20.根据权利要求19所述的磁颗粒组合膜萃取方法，其特征在于，所述薄层的厚度为3～5mm。
21.根据权利要求19所述的磁颗粒组合膜萃取方法，其特征在于，所述磁颗粒为含Fe3O4的磁颗粒。
22.根据权利要求19所述的磁颗粒组合膜萃取方法，其特征在于，所述磁颗粒的粒径为300～600μm。
23.根据权利要求19所述的磁颗粒组合膜萃取方法，其特征在于，所述液滴的粒径为0.5～1mm。
24.根据权利要求19所述的磁颗粒组合膜萃取方法，其特征在于，所述薄膜的孔径为1～80μm。
25.根据权利要求19所述的磁颗粒组合膜萃取方法，其特征在于，所述薄膜为薄层铺垫。
26.根据权利要求19所述的磁颗粒组合膜萃取方法，其特征在于，所述薄层铺垫为绸布、普通布或钢丝网。
27.根据权利要求17所述的磁颗粒组合膜萃取方法，其特征在于，所述萃取剂与所述稀释剂的体积比为(1～5):(5～10)。
28.根据权利要求17所述的磁颗粒组合膜萃取方法，其特征在于，所述萃取剂为磷酸三丁酯。
29.根据权利要求17所述的磁颗粒组合膜萃取方法，其特征在于，所述稀释剂为磺化煤油。
30.根据权利要求17所述的磁颗粒组合膜萃取方法，其特征在于，所述料液相在磁颗粒组合膜萃取中作为连续相，所述目标离子为丙酸、3-羟基丙酸和2-羟基丙酸中的一种或至少两种的混合物。
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Assignee: Yabang green process and new materials research institute Nanjing Co.,Ltd.

Assignor: Institute of Process Engineering, Chinese Academy of Sciences

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Denomination of invention: A magnetic particle combined membrane extraction device and method

Granted publication date: 20191025

License type: Common License

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