CN108744588B - 用于液膜萃取的装置以及萃取方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开的是液膜萃取技术领域的一种用于液膜萃取的装置以及萃取方法，该装置包括由至少一块亲水板和至少一块疏水板交替叠合而成的主体结构，所述主体结构内设有沿其叠合方向延伸的微通道，所述微通道具有两个入口和一个出口，所述微通道由设置在所述亲水板和疏水板上的刻蚀槽或镂空槽连接而成；所述萃取方法主要利用该液膜萃取装置来过流混合液，由于微通道中的比表面面积大，可以使液膜和待处理液很好得接触，极大地提高萃取效率，将整个萃取过程缩短至数秒时间。此外，整个微通道装置体积小、成本低、操作灵活，可同时适用于体量大和体量小的各种废液处理场合，既可用于化工、环境废液处理，也可用于科研实验室废液处理。

Description

用于液膜萃取的装置以及萃取方法
技术领域
本发明涉及液膜萃取技术领域，尤其涉及一种用于液膜萃取的装置以及萃取方法。
背景技术
在冶金、电镀、电解、化工等行业的生产过程中均会产生大量的含重金属废水以及含有机物废水，重金属化合物和有机物排放至水体难以自然降解和破坏，会对环境造成极大的危害，并且会伴随着资源及能源的浪费。液膜萃取技术其传质分离过程模拟了生物膜的分离功能，可以很好的分离重金属以及有机污染物。目前在进行液膜萃取时，一般是将待处理液与乳液混合后再通入大型过滤器中缓慢流动来促使需要回收的重金属或有机物从外相转入膜相，再转入内相，整个装置结构较复杂，不适合用于处理电路板废水、食品添加剂废液等体量较小的废液，并且混合液在过滤器中接触不够充分，萃取效率较低。
发明内容
为克服现有液膜萃取装置存在的上述不足，本发明所要解决的技术问题是：提供一种结构简单、萃取效率高的液膜萃取的装置以及配套的萃取方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
用于液膜萃取的装置，包括由至少一块亲水板和至少一块疏水板交替叠合而成的主体结构，所述主体结构内设有沿其叠合方向延伸的微通道，所述微通道具有两个入口和一个出口，所述微通道由设置在所述亲水板和疏水板上的刻蚀槽连接而成。
进一步的是，所述微通道的整体结构为直线型、锯齿型或螺旋型。
进一步的是，所述微通道靠近其两个入口的一端设有混合槽，两个入口均与混合槽相连通。
进一步的是，所述混合槽呈椭圆形，两个入口分别位于混合槽的长轴端和短轴端，混合槽的另一个长轴端与后续微通道相连。
采用上述用于液膜萃取的装置进行萃取的方法，包括以下步骤：
a、将需要进行萃取的待处理液和乳液分别从所述微通道的两个入口通入进行液膜萃取；
b、将从微通道出口处流出的处理液进行静置分层；
c、对分层后的下部废液进行处理后排放，取上部乳液层进行破乳操作，回收破乳后的内水相物质，将得到的膜相回收液与新的内水相试剂混合制成新的乳液用于步骤a中进行液膜萃取。
进一步的是，在通入待处理液和乳液时根据检测从微通道出口处流出的处理液中的萃取情况来控制通入待处理液和乳液的流速和配比。
进一步的是，在步骤c中进行破乳操作时，采用微通道与电场进行耦合的方式进行破乳。
本发明的有益效果是：通过设置一个具有两个入口和一个出口的微通道来过流待处理液和乳液，由于微通道中的比表面面积大，可以使液膜和待处理液很好得接触，极大地提高萃取效率，将整个萃取过程缩短至数秒时间。此外，整个微通道装置体积小、成本低、操作灵活，可同时适用于体量大和体量小的各种废液处理场合，既可用于化工、环境废液处理，也可用于科研实验室废液处理。
附图说明
图1是本发明微通道萃取装置结构示意图。
图2是本发明萃取方法的流程框图。
图中标记为，1-亲水板，2-疏水板，3-入口，4-出口，5-刻蚀槽，6-混合槽。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明。
如图1所示，本发明包括由至少一块亲水板1和至少一块疏水板2交替叠合而成的主体结构，所述主体结构内设有沿其叠合方向延伸的微通道，所述微通道具有两个入口3和一个出口4，所述微通道由设置在所述亲水板1和疏水板2上的刻蚀槽5连接而成。每块亲水板1和疏水板2上均设有一段刻蚀槽5或是通孔，也可以用镂空槽替代，叠合后形成一条完整的穿过主体结构的微通道，微通道的形状可以是直线型、锯齿型或螺旋型，通道的水力直径通常为5～1000μm。该微通道萃取装置的工作原理是：如图1所示，图中箭头方向为液体流动方向，液体在微通道中流动时利用亲水板1和疏水板2的界面作用，同时在微通道中的超大比表面面积作用下，促使液膜和待处理液高效率的接触传质，从而提升重金属或有机物从外相穿过膜相转入内相的效率。
由于待处理液与乳液在通入微通道时，受压力和流速的影响，在微通道的前半段可能混合的不是很均匀，影响萃取效率，因此，可在所述微通道靠近其两个入口3的一端设置混合槽6，两个入口3均与混合槽6相连通，后续的微通道也与混合槽6连通。所述混合槽6具有一定体积，可以设置在一块或多块亲水板1或疏水板2上，有了混合槽6后，待处理液与乳液就可以进行预混合后再进入微通道，如此可充分发挥微通道的混合作用。
进一步的，所述混合槽6呈椭圆形，两个入口3分别位于混合槽6的长轴端和短轴端，混合槽6的另一个长轴端与后续微通道相连。该结构可使待处理液与乳液从不同方向进入混合槽，并在流速作用下充分混合。
采用上述用于液膜萃取的装置进行萃取的方法，包括以下步骤：
a、将需要进行萃取的待处理液和乳液分别从所述微通道的两个入口通入进行液膜萃取；
b、将从微通道出口处流出的处理液进行静置分层；
c、对分层后的下部废液进行处理后排放，取上部乳液层进行破乳操作，回收破乳后的内水相物质，将得到的膜相回收液与新的内水相试剂混合制成新的乳液用于步骤a中进行液膜萃取。
如图2所示，该萃取方法与现有方法在流程上大致类似，只是本申请主要利用了微通道进行混合液过流，大大提高了萃取效率。
由于整个萃取过程的速度和质量与混合液通入的流速密切相关，因此，在通入待处理液和乳液时根据检测从微通道出口处流出的处理液中的萃取情况来控制通入待处理液和乳液的流速和配比。
在进行破乳操作时，传统的方式一般是利用电破乳技术，该工艺技术需要6-12kV的超高电压、0.83-10kV·cm-1电场强度，所需能耗高、安全性低，并且工艺装置较大、操作复杂，不适用于少量乳状液的处理回收。本发明采用微通道与电场进行耦合的方式进行破乳，其中微通道的结构形式与萃取所采用的微通道类似，只是最好采用整体呈三维螺旋型的结构，利用液体在微通道中的限制域流动和Dean二次流作用，在电场用下可以强化电破乳，致使工艺过程中所需电压大大降低，只需要10-100V的电压就可以快速高效的分离液膜萃取后乳状液，回收率可以达到90％，该工艺操作流程简短、操作简单、处理过程中能耗低、回收率高。
本发明通过设置一个具有两个入口和一个出口的微通道来过流待处理液和乳液，由于微通道中的比表面面积大，可以使液膜和待处理液很好得接触，极大地提高萃取效率，将整个萃取过程缩短至数秒时间。此外，整个微通道装置体积小、成本低、操作灵活，可同时适用于体量大和体量小的各种废液处理场合，既可用于化工、环境废液处理，也可用于科研实验室废液处理。

Claims (6)

1.用于液膜萃取的装置，其特征是：包括由至少一块亲水板(1)和至少一块疏水板(2)交替叠合而成的主体结构，所述主体结构内设有沿其叠合方向延伸的微通道，所述微通道具有两个入口(3)和一个出口(4)，所述微通道由设置在所述亲水板(1)和疏水板(2)上的刻蚀槽(5)连接而成，所述微通道靠近其两个入口(3)的一端设有混合槽(6)，两个入口(3)均与混合槽(6)相连通。
2.如权利要求1所述的用于液膜萃取的装置，其特征是：所述微通道的整体结构为直线型、锯齿型或螺旋型。
3.如权利要求1所述的用于液膜萃取的装置，其特征是：所述混合槽(6)呈椭圆形，两个入口(3)分别位于混合槽(6)的长轴端和短轴端，混合槽(6)的另一个长轴端与后续微通道相连。
4.采用如权利要求1～3任意一项权利要求所述的用于液膜萃取的装置进行萃取的方法，其特征是，包括以下步骤：
a、将需要进行萃取的待处理液和乳液分别从所述微通道的两个入口通入进行液膜萃取；
b、将从微通道出口处流出的处理液进行静置分层；
c、对分层后的下部废液进行处理后排放，取上部乳液层进行破乳操作，回收破乳后的内水相物质，将得到的膜相回收液与新的内水相试剂混合制成新的乳液用于步骤a中进行液膜萃取。
5.如权利要求4所述的萃取的方法，其特征是：在通入待处理液和乳液时根据检测从微通道出口处流出的处理液中的萃取情况来控制通入待处理液和乳液的流速和配比。
6.如权利要求4所述的萃取的方法，其特征是：在步骤c中进行破乳操作时，采用微通道与电场进行耦合的方式进行破乳。
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