CN113648677A - 一种萃取装置及其方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种萃取装置及其方法和应用，所述萃取装置包括萃取装置本体和分液塞，所述萃取装置本体一端设置有排放口，另一端设置有分液塞，所述分液塞的形状与所述萃取装置本体相配合；所述分液塞的上表面和下表面中的至少一面为圆台挖空部，所述分液塞还设置有贯穿其上表面与下表面的中心通孔，所述中心通孔经过所述圆台挖空部的上底面。本发明所述萃取装置在萃取的过程中，不需要加压加热，即可有效保证萃取效率，进而实现了高效的异位污染治理。

Description

一种萃取装置及其方法和应用

技术领域

本发明涉及萃取技术领域，具体涉及一种萃取装置及其方法和应用。

背景技术

近年来，由于人口急剧增长，工业迅猛发展，环境污染愈发严重，环境中污染物日益增多，尤其是土壤、矿渣和沉积物中有机污染物的增多，直接或间接地影响着生物体的健康，而目前对土壤、矿渣和沉积物中有机污染物的治理多以原位微生物降解为主，但某些污染物如六六六、微塑料等无法通过原位生物降解治理。

与其它有机污染物治理的方法相比，萃取的优点在于常温操作、节省能源、操作方便，但由于土壤、矿渣和沉积物容易产生胶结，导致直接萃取的效率较低，因此，寻找一种能提高土壤、矿渣和沉积物萃取效率的方法成为当今研究的热点，如专利CN201610604037.4公开了一种修复有机污染土壤的装置，该装置能提高萃取的效率，但使用过程中需要加热、加压，装置结构相对复杂，失去了萃取本身常温操作等优点。

因此，寻找一种既不需加压加热，又能有效保证萃取效率的萃取装置，对于萃取技术领域具有相当的必要性。

发明内容

针对上述萃取装置存在的缺陷或不足，本发明旨在提供一种萃取装置及其方法和应用，以求在不需加压加热等复杂条件下，仍可有效保证萃取效率，实现高效的异位污染治理。

本发明的首要目的是提供一种萃取装置。

本发明的另一目的是提供一种萃取方法。

本发明的又一目的是提供上述萃取装置在化工生产或萃取土壤、矿渣或沉积物中污染物的应用。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种萃取装置，具体包括萃取装置本体(1)和分液塞(2)，所述萃取装置本体(1)一端设置有排放口(105)，另一端设置有分液塞(2)，所述分液塞(2)的形状与所述萃取装置本体(1)相配合；所述分液塞(2)的上表面和下表面中的至少一面为圆台挖空部，所述分液塞(2)还设置有贯穿其上表面与下表面的中心通孔(201)，所述中心通孔(201)经过所述圆台挖空部的上底面。所述萃取装置还包括支架(101)。

在本发明的萃取装置中，所述分液塞(2)的上表面和下表面中的至少一面为圆台挖空部，可加快静置过程中萃取溶液相与水相的分离。

优选地，所述分液塞(2)的上表面和下表面均为圆台挖空部。进一步优选地，两个所述圆台挖空部的上底面直径和所述中心通孔(201)的直径均相等，且所述圆台挖空部的下底面与所述中心通孔(201)垂直。

优选地，所述萃取装置本体(1)与所述分液塞(2)之间还设置有配合使用的密封圈(204)。所述密封圈(204)使所述萃取装置本体(1)与所述分液塞(2)能更好地配合使用。

优选地，所述分液塞(2)还设置有抽液管(205)，所述抽液管(205)的一端位于所述中心通孔(201)的内壁，另一端位于所述分液塞(2)的外侧。

优选地，所述萃取装置还包括用于搅拌所述萃取装置本体(1)内混合物的搅拌器(3)。所述搅拌器(3)包括相连接的搅拌器动力部件(301)和搅拌器转轴(302)。所述搅拌器动力部件(301)用于控制所述搅拌器转轴(302)的转动与停止。所述搅拌器转轴(302)上还设置有搅拌叶片。所述搅拌器动力部件(301)带动所述搅拌器转轴(302)和搅拌叶片转动。

优选地，所述分液塞(2)与所述萃取装置本体(1)通过分液塞升降部件连接。所述分液塞升降部件用于控制所述分液塞(2)的升降。进一步优选地，所述分液塞升降部件包括相连接的分液塞升降动力部件(207)和分液塞升降部件本体。作为一个实例，所述分液塞升降部件本体包括同步齿轮(208)、联动的升降丝杆(210)，以及同步皮带(209)；所述分液塞(2)上设置有与所述升降丝杆(210)相啮合的螺母(206)，所述升降丝杆(210)通过转动轴承固定于所述支架(101)上，所述升降丝杆(210)的另一端设置有同步齿轮(208)，同步皮带(209)通过各个同步齿轮(208)驱动升降丝杆(210)。

所述搅拌器(3)与所述萃取装置本体(1)可拆卸连接，或通过搅拌器升降部件连接。作为本发明的一种优选方案，所述搅拌器升降部件包括相连接的搅拌器升降动力部件(303)和搅拌器升降部件本体(304)，用于控制所述搅拌器(3)插入或移出所述萃取装置本体(1)。作为本发明的另一种优选方案，所述搅拌器(3)与所述萃取装置本体(1)通过搅拌器摇臂可拆卸连接，可解决上部空间不足的限制。

所述萃取装置本体(1)外部设置有液位管(106)，所述液位管(106)内部设置有液位传感器(107)。所述液位传感器(107)用于记录待萃取物在所述萃取装置本体(1)内的高度，根据其记录的高度数据，计算并控制所述分液塞(2)放下的高度，使萃取溶剂与水的分界面刚好没过所述抽液管(205)的管口，使得两液相的分界面最小，有利于提高回收萃取溶剂的纯度。

所述萃取装置本体(1)还设置有物料进口。优选地，所述物料进口为位于所述萃取装置本体(1)外侧的T形管，所述T形管两端分别连接萃取物进液管(103)和萃取溶剂进液管(104)。

所述排放口(105)位于萃取装置本体底部(102)。优选地，所述萃取装置本体底部(102)为圆锥体，可加快静置过程中固体颗粒的沉降，也使得萃取残留物的排放更容易、彻底。

优选地，所述萃取装置本体底部(102)还设置有超声波发生器。所述超声波发生器用于加强萃取效果。

此外，本发明还请求保护使用上述装置进行萃取的方法，其中，作为一种可以选择的方案，具体步骤如下：

S1.将待萃取物和萃取溶剂加入到萃取装置本体(1)中充分混合；

S2.静置5～15min后，放下分液塞(2)，使萃取溶剂与水的分界面没过所述抽液管(205)的管口；

S3.再静置15～60min后，从抽液管(205)处抽取上层溶液。

该方法的步骤S2中，根据液位传感器(107)记录的待萃取物在所述萃取装置本体(1)内的高度数据，计算并控制所述分液塞(2)放下的高度，使萃取溶剂与水的分界面刚好没过所述抽液管(205)的管口。步骤S3中，静置15～60min使水相与溶剂相充分分离后，从抽液管处抽取管口上方的萃取溶剂，将其进行过滤后，可送入蒸发或其它分离设备进行净化处理，以实现循环利用。

作为一种更优选的污染物萃取方法，步骤如下：

S1.将土壤、矿渣或沉积物加水粉碎，粗滤除去石块和草木等大颗粒，将粗滤得到的固液混合物经待萃取物进液管(103)进入萃取装置本体(1)，并从萃取溶剂进液管(104)加入轻质萃取溶剂；

S2.插入搅拌器(3)搅拌，使固体、水和萃取溶剂等充分混合，停止搅拌并提起搅拌器(3)；

S3.静置5～15min后，根据液位传感器中记录的待萃取物在所述萃取装置本体(1)内的高度数据，计算并控制所述分液塞(2)放下的高度，使萃取溶剂与水的分界面没过所述抽液管(205)的管口；

S4.再静置15～60min后，所述萃取装置本体(1)内混合物明显分层，从抽液管(205)处抽取其管口上方的萃取溶剂；

S5.起提分液塞(2)，通过待萃取物进液管(103)加水，放入搅拌器(3)搅拌，从排放口(105)排尽剩余物。

该方法首先将土壤、矿渣或沉积物加水粉碎，使易胶结的待萃取物能更好地分散到液体中，实现了较佳的萃取效果。

进一步优选地，在步骤S3所述静置前还进行超声波5～10min。

本发明的萃取装置可应用于化工生产中，也可萃取固体或含固体污染物，如土壤、矿渣或沉积物中的溶解态物质，又如土壤、矿渣或沉积物中的固体颗粒，如微塑料等有机污染物，可有效实现异位高效污染治理，因此，上述萃取装置在化工生产或萃取土壤、矿渣或沉积物中污染物的应用也应在本发明请求保护的范围内。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1.本发明所述萃取装置在萃取的过程中，不需要加压加热，即可有效保证萃取效率，进而实现了高效的异位污染治理；

2.萃取装置本体底部的锥形结构起到了斜板沉淀器的作用，加快了静置沉降过程中固体颗粒的沉降，也使得泥浆排放更为容易和彻底；

3.分液塞的圆台挖空部结构与斜板沉淀器加快固液分离原理相类似，加快了静置过程中萃取溶液相与水相的分离，有利于提高萃取溶剂的回收效率；

4.分液塞中直径较小的中心通孔(201)缩小了水相与萃取溶剂相最终的分界面积，提高了回收萃取溶剂的纯度；

5.本发明首先将胶结在一起的土壤、矿渣或沉积物粉碎并分散于液体中，能更好地保证污染物萃取效果。

附图说明

图1是萃取装置的立体示意图；

图2是分液塞的的立体剖面示意图；

其中：

1-萃取装置本体，101-支架，102-萃取装置本体底部，103-待萃取物进液管，104-萃取溶剂进液管，105-排放口，106-液位管，107-液位传感器；

2-分液塞，201-中心通孔，202-上表面圆台挖空部，203-下表面圆台挖空部，204-密封圈，205-抽液管，206-螺母，207-分液塞升降动力部件，208-同步齿轮，209-同步皮带，210-升降丝杆；

3-搅拌器，301-搅拌器动力部件，302-搅拌器转轴，303-搅拌器升降动力部件，304-搅拌器升降部件本体。

具体实施方式

以下实施例为本发明较佳的实施方式，但并不对本发明的保护范围做任何形式的限定。实施方式中简单参数的替换不能一一在实施例中赘述，但并不因此限制本发明，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，应被视为等效的置换方式，都应包含在本发明范围内。

实施例1一种萃取装置

如图1和2所示，本实施例提供了一种萃取装置，该装置包括萃取装置本体(1)、分液塞(2)和用于搅拌萃取装置本体内混合物的搅拌器(3)；

所述萃取装置本体(1)一端设置有排放口(105)，另一端设置有分液塞(2)，所述分液塞(2)的形状与所述萃取装置本体(1)相配合；所述分液塞(2)的上表面和下表面均为圆台挖空部，所述分液塞(2)还设置有贯穿其上表面与下表面的中心通孔(201)，所述中心通孔(201)经过所述圆台挖空部的上底面，两个所述圆台挖空部的上底面直径和所述中心通孔(201)的直径均相等，且所述圆台挖空部的下底面与所述中心通孔(201)垂直；所述分液塞(2)还设置有抽液管(205)，所述抽液管(205)的一端位于所述中心通孔(201)的内壁，另一端位于所述分液塞(2)的外侧；所述萃取装置本体(1)与所述分液塞(2)同轴，所述分液塞(2)可沿着所述轴向方向上下移动；所述萃取装置本体(1)与所述分液塞(2)之间还设置有密封圈(204)；所述分液塞(2)与所述萃取装置本体(1)通过分液塞升降部件连接，所述分液塞升降部件包括相连接的分液塞升降动力部件(207)和分液塞升降部件本体，所述分液塞升降部件本体包括同步齿轮(208)、联动的升降丝杆(210)，以及同步皮带(209)；所述分液塞(2)上设置有与所述升降丝杆(210)相啮合的螺母(206)，所述升降丝杆(210)通过转动轴承固定于所述支架(101)上，其远离排放口(105)的一端设置有同步齿轮(208)，同步皮带(209)通过各个同步齿轮(208)与升降丝杆(210)相连接；

所述搅拌器(3)与所述萃取装置本体(1)通过搅拌器升降部件连接，搅拌器升降部件包括相连接的搅拌器升降动力部件(303)和搅拌器升降部件本体(304)，用于控制所述搅拌器(3)插入或移出所述萃取装置本体(1)；

所述萃取装置本体(1)外部设置有液位管(106)，所述液位管(106)内部设置有液位传感器(107)；所述萃取装置本体(1)还设置有物料进口，所述物料进口为位于所述萃取装置本体(1)外侧的T形管，所述T形管两端分别设置有待萃取物进液管(103)和萃取溶剂进液管(104)；所述排放口位于所述萃取装置本体底部(102)，所述萃取装置本体底部(102)包括倒扣的圆台部，所述萃取装置本体底部(102)还设置有超声波发生器；所述萃取装置还包括支架(101)。

实施例2一种萃取装置

同实施例1的装置，区别在于，带有动力的搅拌器安装在机械臂上，分液塞提升高度较高时，通过机械臂将搅拌器先横向转到萃取桶中，再竖起插入混合液中搅拌。

实施例3萃取方法

使用实施例1～2的装置进行萃取时，步骤如下：

S1.将土壤、矿渣或沉积物加水粉碎，粗滤除去石块和草木等大颗粒，将粗滤得到的固液混合物经待萃取物进液管(103)进入萃取装置本体(1)，并从萃取溶剂进液管(104)加入轻质萃取溶剂；

S2.插入搅拌器(3)搅拌，使固体、水和萃取溶剂等充分混合，停止搅拌并取出搅拌器(3)；

S3.采用超声波发生器进行超声波5～10min，再静置5～15min后，根据液位传感器中记录的待萃取物在所述萃取装置本体(1)内的高度数据，计算并控制所述分液塞(2)放下的高度，使萃取溶剂与水的分界面刚好没过所述抽液管(205)的管口；

S4.再静置15～60min后，所述萃取装置本体(1)内混合物明显分层，从抽液管(205)处抽取其管口上方的萃取溶剂，再起提分液塞(2)，放入搅拌器(3)搅拌，从排放口(105)排尽剩余物。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种萃取装置，其特征在于，包括萃取装置本体(1)和分液塞(2)，所述萃取装置本体(1)一端设置有排放口(105)，另一端设置有分液塞(2)，所述分液塞(2)的形状与所述萃取装置本体(1)相配合；所述分液塞(2)的上表面和下表面中的至少一面为圆台挖空部，所述分液塞(2)还设置有贯穿其上表面与下表面的中心通孔(201)，所述中心通孔(201)经过所述圆台挖空部的上底面。

2.根据权利要求1所述萃取装置，其特征在于，所述分液塞(2)的上表面和下表面均为圆台挖空部。

3.根据权利要求1所述萃取装置，其特征在于，所述分液塞(2)还设置有抽液管(205)，所述抽液管(205)的一端位于所述中心通孔(201)的内壁，另一端位于所述分液塞(2)的外侧。

4.根据权利要求1所述萃取装置，其特征在于，所述萃取装置还包括用于搅拌所述萃取装置本体(1)内混合物的搅拌器(3)。

5.根据权利要求1所述萃取装置，其特征在于，所述分液塞(2)与所述萃取装置本体(1)通过分液塞升降部件连接。

6.根据权利要求4所述萃取装置，其特征在于，所述搅拌器(3)与所述萃取装置本体(1)可拆卸连接，或通过搅拌器升降部件连接。

7.根据权利要求1所述萃取装置，其特征在于，所述萃取装置本体(1)外部设置有液位管(106)，所述液位管(106)内部设置有液位传感器(107)。

8.一种萃取方法，其特征在于，使用如权利要求1～7任一所述装置进行萃取。

9.根据权利要求8所述萃取方法，其特征在于，步骤如下：

S1.将待萃取物和萃取溶剂加入到萃取装置本体(1)中充分混合；

S2.静置5～15min后，放下分液塞(2)，使萃取溶剂与水的分界面没过所述抽液管(205)的管口；

S3.再静置15～60min后，从抽液管(205)处抽取上层溶液。

10.权利要求1～7任一所述萃取装置在化工生产或萃取土壤、矿渣或沉积物中污染物的应用。

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