CN113304507A - 对溶液中分子团簇的分离实现不同物质的富集和分离 - Google Patents
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Abstract
本发明为对溶液中分子团簇的分离实现不同物质的富集和分离，解决溶液中所含目标物质难以富集和分离的问题，工艺步骤如下：1）确定对溶液的初始处理方式并进行初始处理,2）对初始处理后的溶液进行分离，采用隧道分离机将溶液分为含目标物质的两组份或多组份,两组份体积比例为1：99—99：1，分离过程时间1min‑120h，目标物质在两组分溶液中的含量有很大差异，从而达到目标物在溶液中的的富集和分离。
Description
技术领域
本发明涉及分离纯化领域，与从液体中富集目标物并且将富集目标物的液体分离的方法有关。
背景技术
常见的液—液混合分离提纯的方法有以下几种：萃取、分相、分液、蒸馏、渗析。其中萃取，分相，分液都是在两种互不相溶（或微溶）的溶剂中分离的方法; 渗析是溶质分子在浓度差推动下扩散透过半透膜的过程。以上现有的所有的分离操作技术都是基于物质的宏观物理性质不同，如溶解度、分配系数不同、沸点不同、比重、密度等不同来进行分离。这里主要分析蒸馏分离的原理：它利用混合液体体系中各组份沸点不同，使低沸点组分蒸发，再冷凝以分离整个组份的单元操作过程，是蒸发和冷凝两种单元操作的联合。
专利号为:CN101081339A 是夹套管道，主要是分离比重差小于5%的两种不相溶液体，不能对溶液中所含目标物质进行富集和分离。
发明内容
本发明的目的是提供一种用离心分离将溶液分为含目标物质的至少两部分溶液，目标物质在各部分溶液中的含量有很大差异，达到目标物质在溶液中的的富集和分离的方法。
本发明是这样实现的：
对溶液中分子团簇的分离实现不同物质的富集和分离，工艺步骤如下：
1）对溶液分析确定对溶液的初始处理方式并进行初始处理,
(1)当溶液中所含目标物质的分子量或原子量与溶液所含其他物质的分子量或原子量的差别大于等于50时,采用有超声、升温、微波、搅拌、电场、磁场、配置摩尔比方式中的一种或几种对溶液初始处理；
(2) 当溶液中所含目标物质的分子量或原子量与溶液所含其他物质的分子量或原子量的差别小于50时,采用降温、保温、搅拌、静置的方式中的一种或几种对溶液的初始处理，
(3) 当溶液中所含目标物质是极性分子或是非极性分子，而溶液所含其他物质的分子是非极性分子或是极性分子，可采用降温、保温、搅拌、静置，超声，微波的方式中的一种或几种对溶液初始处理，
(4)当溶液中包括目标物质有3种或者3种以上的分子团簇或原子团簇（2019年全国科学技术名词审定委员会公布的物理学名词），选择初始处理（1）或初始处理（2）中的一种或几种方式结合对溶液初始处理，
采用微波、升温、降温、保温、超声、搅拌、电场、磁场、静置、配比系统中的物质摩尔比方式中的一种或者几种，在一定时间内进行溶液初始处理时，控制的温度在-30℃-2000℃（不同物质的选择不同的温度范围，溶液系统的沸点越低，选择的温度越低，沸点越高，选择的温度越高），超声的频率是大于20-100KHZ，搅拌的速度在1r/min-5000r/min，配比物质的摩尔比是通过增加或者减少液体系统中的溶质或者溶剂来进行，操作的时间是1min-120h（不同的溶液系统选择不同时间），电场、磁场选择交变或者恒定（不同极性物质进行筛选）,
2）对初始处理后的溶液进行分离，采用隧道分离机将溶液分为含目标物质的两组份或多组份, 两组份体积比为1：99 — 99：1，分离过程时间1min-120h，目标物质在两组分溶液中的含量有很大差异，从而达到目标物在溶液中的的富集和分离。
所述隧道分离机的机架1与电机2和腔体13固连,机架1的上端与主轴4动配合，电机2与主轴传动连接，腔体13内有转鼓8, 转鼓8的上端与主轴4相接,转鼓8 的下端与腔体13密封动配合，分液环14与腔体13上端固定连接、与主轴4 和转鼓8密封动配合，分液环的轻液盘5和重液盘6分别与腔体13连接, 转鼓8内有螺旋管7，螺旋管7的上端与第1、2管道连接,第1管道沿转鼓8内壁与重液盘6相连,第2管道沿主轴4与轻液盘5相连, 螺旋管7的下端是开口式, 螺旋管7的下端与转鼓8相连, 分液环的轻液盘5和重液盘6分别与轻液出口5-1和重液出口6-1连接，打开电源开关，电机2运行，带动压带轮组3，主轴4、转鼓8转动，液体由进液口10进入，先调整流速，待轻液出口5-1和重液出口6-1有液体流出时，将流速调整成工艺参数中所需要的流速, 液体流入转鼓8中，再进入螺旋管7，液体逐渐上行，在螺旋管最顶端，液体分成两股从第1、2管流出，第1管内靠近主轴的液体通过分液盘限流流出至轻液出口, 第2管内靠近转鼓内壁的远离主轴的液体通过分液盘限流流出至重液出口。
如果分离的液体需要保持温度不变, 可以通过进气口11通入恒定的所选温度气体，有出气体出口12。
流速和分液盘的配合完成轻液和重液的分配。轻液出口与重液出口的溶液重量比是通过不同的分液盘来入口流量控制轻，重液体流出的比例。进液口10的流速增大，相同的分液盘的转速, 出液量增加, 轻液出口和重液出口的液量增加，但是比例不变。进液口10的流速不变，转速不变，分液盘由1:1换成1:3，出液总量不变。轻液出口液量减少和重液出口的液量增加，轻液出口和重液出口的液量比例发生变化。
离心的主要依据是，在离心过程中，溶液中的分子团簇大小不同(即基团量不同)，大的分子团簇的离心力要大一些,通过离心的路径延长，在管壁内的横向移动远离主轴，小分子团簇被挤压要靠近主轴。这样就将不同的分子基团分开。
目标物质在两组分或多组分溶液中的含量有很大差异，从而达到目标物在溶液中的的富集和分离。
证明隧道分离设备可以将溶液分成目标物质含量不同的至少两部分的实验如下：
分离浓度为0.1%的氯化铅溶液
(1) 取0.4kg含量为99%氯化铅固体(分析纯）和400KG的城市饮用水在500L的搅拌桶中,完全溶解配成0.1%的氯化铅溶液,取50ML,用密度瓶在25度测试溶液的密度，测试3次取平均值为ρ1,用原子吸收分光光度计,在383.3nm处测测试铅的含量测试3次取平均值为C1。
实验1
将50kg溶液通过隧道分离机（螺旋管内经1cm,内置螺旋管总长100M，通过选择1：1分液盘）, 控制重相(外相)∶轻相(内相)量的比例为1∶1，进液流速为1.5L/min，离心后, 轻液出口量25KG，重液出口量25KG，取轻液出口液量100ML，测试溶液的密度，测试3次取平均值为ρ2，用原子吸收分光光度计,在283.3nm处测试铅的含量测试3次取平均值为C2。取重液出口液量100ML，测试溶液的密度测试3次取平均值为ρ3，用原子吸收分光光度计,在283.3nm处测试铅的百分含量测试3次取平均值为C3。
实验2
将200kg溶液通过隧道分离机（螺旋管内经1cm,内置螺旋管总长100M，通过选择1：4分液盘）, 控制重相(外相)∶轻相(内相)量的比例为1∶4，进液流速为1.5L/min，离心后,轻液出口量160KG，重液出口量40KG，取轻液出口液量100ML，测试溶液的密度测试3次取平均值为ρ4，用原子吸收分光光度计,在283.3nm处测试铅的含量测试3次取平均值为C4。取重液出口液量100ML，测试溶液的密度测试3次取平均值为ρ5，用原子吸收分光光度计,在283.3nm处测试铅的含量测试3次取平均值为C5。
实验3
取步骤3中的重液出口40kg溶液再次通过隧道分离机（螺旋管内经1cm,内置螺旋管总长100M，通过选择1：1分液盘）, 控制重相(外相)∶轻相(内相)量的比例为1∶1，进液流速为1.5L/min，离心后, 轻液出口量20KG，重液出口量20KG，取轻液出口液量100ML，测试溶液的密度测试3次取平均值为ρ6，用原子吸收分光光度计,在283.3nm处测试铅的含量测试3次取平均值为C6。取重液出口液量100ML，测试溶液的密度测试3次取平均值为ρ7，用原子吸收分光光度计,在283.3nm处测试铅的含量测试3次取平均值为C7。
实验4
取50kg溶液，首先先将溶液进行超声10min微波10min后，溶液的温度保持40度左右10min，再通过隧道分离机（螺旋管内经1cm,内置螺旋管总长100M，通过选择1：1分液盘）,控制重相(外相)∶轻相(内相)量的比例为1∶1，进液流速为1.5L/min，离心后, 轻液出口量25KG，重液出口量25KG，取轻液出口液量100ML，测试溶液的密度，测试3次取平均值为ρ8，用原子吸收分光光度计,在283.3nm处测试铅的含量测试3次取平均值为C8。取重液出口液量100ML，测试溶液的密度测试3次取平均值为ρ9，用原子吸收分光光度计,在283.3nm处测试铅的百分含量测试3次取平均值为C9。
实验5
取50kg溶液，首先先将溶液超声10min，微波10min后，并通过磁场管10min后，将50kg溶液通过隧道分离机（螺旋管内经1cm,内置螺旋管总长100M，通过选择1：1分液盘）,控制重相(外相)∶轻相(内相)量的比例为1∶1，进液流速为1.5L/min，离心后, 轻液出口量25KG，重液出口量25KG，取轻液出口液量100ML，测试溶液的密度，测试3次取平均值为ρ10，用原子吸收分光光度计,在283.3nm处测试铅的含量测试3次取平均值为C10。取重液出口液量100ML，测试溶液的密度测试3次取平均值为ρ11，用原子吸收分光光度计,在283.3nm处测试铅的百分含量测试3次取平均值为C11。
实验1-5测试结果如下：
| 测试项目 | 密度g/cm3(温度25度) | 测试项目 | 铅含量% |
| ρ1 | 1.010 | C1 | 0.0995 |
| ρ2 | 0.998 | C2 | 0.0950 |
| ρ3 | 1.018 | C3 | 0.1045 |
| ρ4 | 0.997 | C4 | 0.0921 |
| ρ5 | 1.028 | C5 | 0.1073 |
| ρ6 | 1.006 | C6 | 0.070 |
| ρ7 | 1.021 | C7 | 0.136 |
| ρ8 | 0.992 | C8 | 0.0715 |
| ρ9 | 1.020 | C9 | 0.128 |
| ρ10 | 0.999 | C10 | 0.0851 |
| ρ11 | 1.0182 | C11 | 0.1200 |
（8）由上述实验和数据可知：
1）上述实验1到实验5都可以证明隧道分离设备可以将溶液分成含量不同的两部分，如实验1两个组分的含量C3(0.1045)与C2(0.095)相差9%，实验4，两个组分的含量C9与C8相差55%；
2）实验2和实验3可知，可以将溶液通过两次操作，将200KG溶液，分成3个不同的组分C4-C6-C7；故如果溶液进行多次隧道分离，也可以将溶液分成多个组分；
3）实验1和实验4与实验5的对比可知，实验4和实验5都是将溶液进行前处理后，分离的效果明显，实验1相差9%，实验4相差55%，实验5相差70%；
4）实验4是超声，微波，升温与实验5的再通过磁场管对溶液前处理方案不同，效果也不同；
本发明的优点如下：
本发明中的隧道分离设备与专利申请号为：201820548227.3 专利的主要区别是，本发明中详细的描述了隧道分离装备的零部件的连接关系、参数和工作原理。公开了使用过程中的主要控制点和影响因素；公开了具体的使用方法和影响分离效果的因素。
本发明中的隧道分离设备与专利号为:CN101081339A 主要区别是，CN101081339A, 是夹套管道，而本发明中使用的螺旋管，主要的优势是，液体在离心过程中所经过的路径要长几十倍，甚至一百倍，在水平方向上的离心力时间上比对比专利中的时间要长几十倍，甚至一百倍，所以，在管内侧和外侧的分布就明显不同，这个设计的分离效果也是明显优于其他对比专利。正是这个隧道设计使得分离效果使得本发明专利的隧道分离设备比其他的管式分离机具有放大几十倍，甚至一百倍的分离效果，扩大了分离的范围，对比专利主要是分离比重查小于5%的两种不相溶液体，本发明专利主要是分离混溶的溶液，是对溶液中所含目标物质进行富集和分离的方法。
本发明中公开的内容与申请号为2018106110357中公开的内容相比，采用的是相同的待定分离溶液，但是本发明中的实施例4和实施例5，在分离过程中，公开的更充分和详细，包括设备内部主要参数，内径，螺旋管长度，专门做了防腐处理，以及分液盘的尺寸，流速和转速，这些都是影响分离的主要技术参数，申请号为2018106110357中公开的内容不够充分，其主要的技术参数没有公开，没有这些主要的技术参数是不能快速有效的分离的，本发明专利中隧道的分离设备完全充分的公开了技术参数，能使本领域的工作人员按照此过程实施，并且能克服申请号为2018106110357中公开的内容不足的，通过这些技术参数的处理，更加优化的将溶液分成ak值不同的溶液，进入循环进入氧化铝的生产系统，有效的提高氧化铝的收率和生产效率。
本发明对分离领域有及其深远地影响，可以将本发明专利的方法应用到所有的液体的物质富集分离领域，如，环保排污液体重金属或其他有害物质的富集和分离、海洋化工中稀贵物质的富集和分离、同位素的富集和分离、冶金过程物质的富集和分离、药物化工药品的纯化分离、生化制品中杂质的分离等领域，涉及的范围极为广泛。
附图说明
图1为隧道分离机结构图。
图2为图1的局部放大图。
具体实施方式
实施例1 海水中锂的低成本分离方法得到高含锂溶液;
背景技术和实际意义：现有的从海水中分离锂的方法，常规情况下采用吸附剂，解吸剂和吸附膜来完成，以及需要配套的动力设备，运输海水进行吸附。本发明专利是采用离心分离完成，节能高效。将海水中的锂进行富集后成为高含量锂溶液，再进行后面纯化工作，能有效的减少工作量，提高纯化效率。
分析：海水中锂的分离，由于海水中除了目标分子团簇锂以外，还有多种物质，如水，气体，80种化学金属元素，常量元素的Mg, Ca, Br, Sr等，以及微量元素Li,Fe, Cu,As, Cd, Cs, Hg, U 等；包含的物质的含量远超过3种，所以在预处理时，需要按照初始处理（4）来进行预处理；加热主要目的时排除海水种的气体，超声和微波将溶液的物质充分的分散后，隧道离心时，分子量大的金属物质比较多的富集在重相，分子量小的金属物质比较多的富集在轻相；
第一步：待分离的100kg海水于恒温电加热油浴锅中(厂家成都烨牛轻工机械有限公司, 型号200L，最高温度320度 )，取100ML该溶液混合后与250ml的烧杯中，用10ml大肚移液管的取样10ml用蒸馏水稀释50000倍，在0.5%酸度下(盐酸), 采用火焰原子吸收分光光度法（普析通用AS990），波长在670.8nm处, 用标准曲线法检测液体中锂的含量为0.17mg/kg；
第二步：将海水热到在60℃的温度恒温10min, 将加热到60度的海水分别通过微波发生器（微波安装在油浴锅和隧道分离设备中间的管道上)和超声波发生器(深圳市科必特超声波设备有限公司，大功率3000W 20－180KHZ ，超声波镇子安装在油浴锅外壁上)10min后;
第三步：在60℃下，通过转速为10000r/min隧道分离设备（螺旋管内经1cm,内置螺旋管总长50M)，通过选择2：1分液盘的大小, 控制重相∶轻相量的比例为2∶１，进液流速为3.3L/min，重相溶液67kg, 置于一边待用，轻相溶液33kg，将轻相溶液再次通过转速为10000r/min隧道分离设备，液体流速为1.65L/min分离1次，分离出的重相溶液22kg与第一次分离得到的重相溶液67kg合并得到A液体，分离出的轻相溶液11kg为Ｂ液体，采用第一步的火焰原子吸收分光光度法测试A液体中锂的含量为0.03mg/kg，Ａ液量体积为89kg, B液体中锂的含量为1.29mg/kg，Ｂ液体积为11kg。
实施例2 低成本制备氘含量为130ppm以下的低氘水
背景技术和实际意义：现有的制备低氘水的方法中，有通过化学方式的化学交换法和电解法，通过物理方式的蒸馏法等,但化学方法产生的低氘水不适于作饮用水，蒸馏方法又需要高温来制备成本较高。氘含量低于130ppm的水，比如天然冰川水、高原水或者经过现代高科技工艺精馏后的低氘饮用水。如对比专利中，一种低氘水的制备方法(CN110156106A) 涉及一种低氘水的制备方法，先将水打散形成小分子团水，然后将处于小分子状态的水通过冷凝装置冷凝，利用重水、半重水和水的冷凝点的不同，在冷凝装置中重水、半重水凝固，水则从冷凝装置中流出形成低氘水。本发明专利采用的低成本制备氘含量为130ppm以下的低氘水的方法，具有环保，节能以及低成本的优势。
分析：制备氘含量为130ppm以下的低氘水，其主要是分离氘（原子团簇），氘和氢的分子量差别为1，小于50，所以选择初始处理（2）进行处理；这里采用降温至10度，保持温度、静置1小时的操作；
第一步, 取待分离100kg的常规市政供应水于10℃的恒温夹层锅中(夹层中可以通入不同温度的水,循环保温)，取100ML送样检测，采用核磁共振氢谱, 用10PPM的低氘水作为标样, 测试水中氘的含量为150ppm;
第二步, 在夹层中通入制冷的10度的水,循环,测试夹层果中的市政供应水温度达到10度时,保持温度，静置1小时；
第三步将上述10℃溶液，通过转速为5000r/min隧道分离设备(专利号:ZL201820548227.3, 螺旋管内经1cm,内置螺旋管总长50M)，通过选择1：9分液盘的大小,控制轻相∶重相重量的比例为1∶9，当进液流速为10L/min，重相溶液测试氘的含量为143ppm; 当进液流速调整为3.3L/min时，重相溶液水的氘的含量降为128ppm, 溶液中的氘含量检测,与采用10PPM的低氘水(来源: 外购)作为标准样,核磁共振谱仪(型号:德国Bruker 公司，Avancell-800 MHZ ),核磁共振氢谱测试的结果,均采用外送测样完成,检测单位是川大测试中心。
实施例3 污水中氯化铅富集和分离
背景技术和实际意义：可以将污水中的总铅含量降至0.2mg/L（2017年1月1日起执行的水污染物极限排放值中总铅的排放量，通过本发明专利的会溶液中所含目标物进行富集和分离的方法，可以有效的降低污水中重金属的含量，这里主要以氯化铅为例子说明。可将铅超标的污水处理成铅允许排放的溶液。
分析：污水中氯化铅的分子团簇的富集，目标物为氯化铅分子团簇，其与主要是与水，氯化铅的分子量为278，水的分子量为18，差值为260大于50，选择初始处理（1）处理；首先滤去不溶性杂质，
第一步, 取100ML水样采用定型中速滤纸过滤后, 取样10ml稀释50000倍，采用石墨炉原子吸收分光光度法（普析通用），波长在283.3nm处, 用标准曲线法检测液体中铅的含量为0.1%；；
第二步, 将水输送通过不锈钢过滤器（厂家济南航泰，型号HT-03）过滤后，称重为100kg，过滤时间10 min；过滤后的水样100L于 250L的夹层锅中，在夹层锅外壁出液口位置安装超声波发生器，超声阵子4个，平均分配在夹层锅出口位置周围一圈，安装微波发生器（微波是一种电磁波，在电场和磁场中传波）在夹层锅出液口和隧道设备中间的管道上，水样通过超声波发生器(深圳市科美达超声波设备有限公司，型号KMD-K2 )和微波发生器，然后再循环进入夹层锅进液口，循环10min后，设置夹层锅的温度为50度，保持20min ;
第三步,通过转速为10000r/min隧道分离设备(ZL 201820548227.3, 螺旋管内经1cm,内置螺旋管总长100M)，通过选择1：1分液盘的大小, 控制重相∶轻相重量的比例为1∶１，进液流速为3.3L/min，轻相溶液50kg, 放置一边待用, 重相液体50kg，将重相50L溶液通过转速为10000r/min隧道分离设备，通过选择1：1分液盘的大小, 控制重相∶轻相重量的比例为1∶１液体流速为2.5L/min分离1次，分离出的重相溶液为A液体，A液25Ｌ,测试溶液中氯化铅的含量为0.35%（测试方法同第一步中的方法）；将第一次分离的轻相溶液50kg与第二次分离的轻相溶液25kg合并得到B液体，B液75kg，测试溶液中氯化铅的含量为0.017%（测试方法同第一步中的方法）.。
实施例4 拜耳法氧化铝种分母液氢氧化钠的分离
背景技术和实际意义：拜耳法氧化铝生产过程中，种分母液中含有氧化铝生产过程中50%的量，是循环到下一次生产过程中溶出过程，氧化铝的收率仅有50%，如果能有效的利用种分母液中的氧化铝，氧化铝的收率将大大提高，种分母液是由精液进行种分后的母液，种分母液不具备种分条件，而精液具备种分条件（以山西河津铝厂样品为例，ak值=1.5+0.3，ak值越低，分解种分效率越高，当ak值为3.0时，基本不进行种分），如果将种分母液分成可种分的精液和以及高ak值的循环母液，不仅提高氧化铝的收率，也在下一次循环过程中，提高了溶出效率。在氧化铝生产过程中具有是重要的意义。
分析：分离拜耳法氧化铝生产过程中的种分母液，其中的主要分子团簇有，氧化纳，氧化铝，水，铝酸钠，硅酸钠等分子团簇，选择初始处理(4)进行处理，本实施例中，选择配置摩尔比（这里是减少系统中的水分），升高温度（溶液的粘度较大，通过升高温度后，溶液粘度变小，便于操作），搅拌（溶液系统温度和粘度的均匀），再进行分离，当分离的溶液的ak值在1.2-1.8之间，在55-65度之间可进行有效的再次种分，有效提高氧化铝的收率，分离的溶液的ak值较高时，作为循环母液进入溶出系统，有利于提高溶出系统对矿石的溶出率。
第一步, 取待分离拜耳法氧化铝生产过程中的种分母液采用化学滴定方法，采用化学滴定法测试，溶液中氧化钠含量为160 g/kg，氧化铝的含量为75.2 g/kg，计算得到溶液的ak值（铝酸钠溶液中所含苛性碱与氧化铝的摩尔比叫做铝酸钠溶液的苛性比值，是氧化铝生产中的重要指标数据）为3.5；
第二步, 将500ｋg待分离溶液于电加热夹层锅内（设备内部采用防腐材料进行处理，并安装了电子秤），真空浓缩减少149ｋg水分（通过称重剩余液量来确定减少量），再搅拌60min，设置夹层锅的温度为90度，在90度下恒温30min，过程中开启搅拌，搅拌速度为10r/min；
第三步, 351kg的第二步处理后溶液，通过转速为10000转/min隧道分离设备（设备内部做防腐处理,螺旋管内经2cm,内置螺旋管总长50M），通过选择2：3分液盘的大小, 控制重相∶轻相中重量的比例为2∶3，进液流速为3.3L/min ，得到的轻相溶液，称重为211ｋg，用化学滴定法检测轻相溶液中氧化钠含量为262g/kg，氧化铝的含量为67g/kg，计算得到轻相溶液的ak值为6.47；得到的重相溶液称重为140ｋg，用化学滴定法检测重相溶液中氧化钠含量为176g/kg，氧化铝的含量为168g/kg，计算得到重相溶液ak值为1.72。
实施例5： 氧化铝生产中溶液中ak值较高时，氢氧化钠的分离
背景技术和实际意义：高压水化学法生产氧化铝，由于溶出液的苛性比高达9-10。而Al2O3浓度仅为70-80g/L，因而单位产品物料流最和蒸发量都很大，再加上溶液的Na2O浓度高达400-500g/L，蒸发、分离和脱硅都较困难，因而仍未获得工业应用。这里采用ak为11的溶液进行说明，可以提高一部分溶液的ak值，用于继续循环溶出，一部分溶液的ak值低时，再一次分离降低ak值后进入种分环节得到氧化铝，使得ak值较高的溶液，生产氧化铝变成可能。
分析：分离拜耳法氧化铝生产过程中的种分母液，其中的主要分子团簇有，氧化纳，氧化铝，水，铝酸钠，二氧化等分子团簇，选择初始处理(4)进行处理，本实施例中，选择配置摩尔比（这里是由于氧化纳浓度高，粘度大，增加系统中的水分），升高温度（溶液的粘度较大，通过升高温度后，溶液粘度变小，便于操作），搅拌（溶液系统温度和粘度的均匀），再进行分离，
第一步, 取待分离的拜耳法生产氧化铝过程中的高钠液体进行分析检测，溶液中氧化钠含量为300 g/kg，氧化铝的含量为45 g/kg，得到ak值为11；
第二步 , 将500ｋg待分离溶液于电加热夹层锅内（设备内部采用防腐材料进行处理，并安装了电子秤），增加69ｋg水分，再通过超声和搅拌60min，设置夹层锅的温度为80度，在80度的温度下保持30min, 过程中开启搅拌，搅拌速度为10r/min；
第三步 , 将上述溶液，在80度下，通过转速为12000转/min隧道分离设备（设备内部做防腐处理,螺旋管内经2cm,内置螺旋管总长50M）分离20min，通过选择1：3分液盘的大小, 控制重相∶轻相重量的比例为1∶3，进液流速为3.3L/min，轻相溶液，称重为426ｋg，测试轻相溶液中氧化钠含量为310g/kg，氧化铝的含量为33g/kg，计算溶液的ak值为15.4；重相溶液，称重为143ｋg，测试重相溶液中氧化钠含量为125g/kg，氧化铝的含量为59g/kg ，计算得到溶液ak值为3.5。
实施例6 甲醇溶液10%提高到25%的一种低耗能方法
背景技术和实际意义：在生产过程中，经常需要使用不同的甲醇浓度，如果需要低浓度，可以稀释，但是如果需要提高甲醇的浓度就需要加热回收，再稀释，此过程相对简单易操作，但是比较耗能，本发明提供一种不需要加热就能将低浓度的甲醇溶液提高浓度，减少液量的方法，具有低耗能的优势。
分析：甲醇溶液10%提高的25%的一种低耗能方法，其中的目标分子团簇为甲醇分子，具有微弱极性，一般认为是非极性分子，而系统中除了甲醇分子团簇，其余主要是水分子团簇，水是极性分子，选择初始处理（3）进行处理，先超声20分钟，降温至20度，保持温度30分钟，再进行分离；
第一步,取１００L待分离的甲醇溶液于夹层锅中，取其中的100ML溶液在150ml的量筒中，使用酒精浓度计（规格：0--40度），测试甲醇浓度为1０％。
第二步, 将超声波发生器(深圳市科美达超声波设备有限公司，型号KMD-K2 )安装在夹层锅出液口周围，安装2个超声波阵子，循环液体超声20min后，设置夹层锅的温度为20度，在20℃的温度下保持30min；
第三步, 通过转速为10000r/min隧道分离设备(螺旋管内经1cm,内置螺旋管总长100M)，通过选择1：1分液盘的大小, 控制重相∶轻相体积比例为1∶1，进液流速为4L/min，轻相溶液50L，重相溶液50L, 取轻相溶液50L, 再通过转速为10000r/min隧道分离设备(螺旋管内经1cm,内置螺旋管总长100M，，通过选择1：1分液盘的大小, 控制重相∶轻相重量的比例为1∶1，进液流速为2L/min，轻相溶液，量体积为25L，用浓度计测试甲醇浓度25%，将第一次的重相溶液50L与第二次分离的重相溶液25L合并重相液体，称重为75L浓度计测试甲醇浓度为5%。
Claims (2)
1.对溶液中分子团簇的分离实现不同物质的富集和分离，其特征在于，工艺步骤如下：
1）对溶液分析确定对溶液的初始处理方式并进行初始处理（1）或（2）或（3）或（4）：
(1)当溶液中所含目标物质的分子量或原子量与溶液所含其他物质的分子量或原子量的差别大于等于50时,采用有超声、升温、微波、搅拌、电场、磁场、配置摩尔比方式中的一种或几种对溶液初始处理,
(2)当溶液中所含目标物质的分子量或原子量与溶液所含其他物质的分子量或原子量的差别小于50时,采用降温、保温、搅拌、静置的方式中的一种或几种对溶液的初始处理，
(3) 当溶液中所含目标物质的分子是极性分子或是非极性分子，而溶液所含其他物质的分子是非极性分子或是极性分子，采用降温、保温、搅拌、静置，超声，微波的方式中的一种或几种对溶液初始处理，
(4)当溶液中包括目标物质有3种或者3种以上的分子团簇或原子团簇，选择初始处理（1）或初始处理（2）中的一种或几种方式结合对溶液初始处理，
采用微波、升温、降温、保温、超声、搅拌、电场、磁场、静置、配比系统中的物质摩尔比方式中的一种或者几种，在一定时间内进行溶液初始处理时，控制的温度在-30℃-2000℃，不同物质的选择不同的温度范围，溶液系统的沸点越低，选择的温度越低，沸点越高，选择的温度越高，超声的频率是介于20-100KHZ，搅拌的速度在1r/min-5000r/min，配比物质的摩尔比是通过增加或者减少液体系统中的溶质或者溶剂来进行，操作的时间是1min-120h不同的溶液系统选择不同时间，电场、磁场选择交变或者恒定,
2）对初始处理后的溶液进行分离，采用隧道分离机将溶液分为含目标物质的两组份或多组份,分离过程时间1min-120h，目标物质在各组分溶液中的含量有很大差异，从而达到目标物在溶液中的的富集和分离。
2.根据权利要求1所述的对溶液中分子团簇的分离实现不同物质的富集和分离，其特征在于，所述隧道分离机的机架(1)与电机(2)和腔体(13)固连,机架的上端与主轴(4)动配合，电机与主轴传动连接，腔体内有转鼓(8), 转鼓的上端与主轴相接,转鼓的下端与腔体密封动配合，分液环(14)与腔体(13)上端固定连接、与主轴 和转鼓密封动配合，分液环的轻液盘(5)和重液盘(6)分别与腔体连接, 转鼓内有螺旋管(7)，螺旋管的上端与第1、2管道连接,第1管道沿转鼓内壁与重液盘(6)动配合,第2管道沿主轴与轻液盘（5）动配合, 螺旋管（7）的下端是开口, 螺旋管的下端与转鼓相连, 分液环的轻液盘和重液盘分别与轻液出口（5-1）和重液出口（6-1）连接，打开电源开关，电机（2）运行，带动压带轮组（3），主轴（4）、转鼓（8）转动，液体由进液口（10）进入，先调整流速，待轻液出口和重液出口有液体流出时，将流速调整成工艺参数中所需要的流速, 液体流入转鼓中，再进入螺旋管（7），液体逐渐上行，在螺旋管最顶端，液体分成两股从第1、2管流出，第1管内靠近主轴的液体通过分液盘限流流出至轻液出口, 第2管内靠近转鼓内壁的远离主轴的液体通过分液盘限流流出至重液出口。
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