CN115634781A

CN115634781A - 一种新型泡沫分离提纯装置

Info

Publication number: CN115634781A
Application number: CN202211381998.5A
Authority: CN
Inventors: 曾作祥; 梁斐; 孙莉; 徐菊美; 薛为岚
Original assignee: East China University of Science and Technology
Current assignee: East China University of Science and Technology
Priority date: 2022-11-07
Filing date: 2022-11-07
Publication date: 2023-01-24

Abstract

本发明公开了一种采用泡沫分离技术的分离提纯装置。主要设备包括空气压缩机、泡沫分离塔和泡沫收集器。泡沫分离塔由液相段和泡沫段组成，泡沫段中等距离安装有若干多孔塔板，在泡沫上升过程中可以不断破泡和鼓泡，使泡沫夹带的溶液充分回流，同时重新生成较大的气泡,可降低气泡持液量，提高泡沫分离的富集比。本发明的装置可用于回收废水中的表面活性剂。

Description

一种新型泡沫分离提纯装置

技术领域

本发明属于化工分离设备领域，具体涉及一种新型泡沫分离提纯装置。

背景技术

泡沫分离是膜分离技术的一种, 它是以泡沫作为分离介质, 以被分离组分在泡-液之间的浓度差为基础的, 利用在溶液中的鼓泡来达到富集物质目的的一种新型分离技术。泡沫分离技术已经广泛应用于矿物浮选和处理废水中的表面活性剂以及食品工业和生化领域。

为了提高被分离组分的富集比，泡沫段的泡沫排液过程是关键。常规的泡沫分离塔中泡沫的排液，完全是依据气泡间隙液体在重力作用下自发流动回到液相主体的过程实现的。但是塔内气体向上流动，气流与液流呈逆向流动，导致自发排液阻力大，效果较差。在泡沫段添加内构件来强化排液过程，可以有效提高待分离组分的富集比。

为了实现上述目的，本发明提出了一种在泡沫段添加若干带筛孔的多孔塔板的一种新型泡沫分离提纯装置。

发明内容

所述的一种新型泡沫分离提纯装置，主要包括空气压缩机、泡沫分离塔和多孔塔板，其特征在于：所述空气压缩机的输出端连接有稳压阀，且稳压阀的输出端连接有转子流量计，且转子流量计输出端与连接于泡沫分离塔底。所述泡沫分离塔的中部有加液口，且泡沫分离塔的底端连接有排液口，所述多孔塔板安装于泡沫分离塔的内部，且均匀分布在泡沫分离塔的中上段，所述泡沫分离塔的顶端连接到泡沫收集器。所述泡沫分离塔分为泡沫段和液相段。液相段高度与泡沫段高度的比例范围为1:1.5~2。所述多孔塔板等距分布在泡沫分离塔的泡沫段，且两块塔板之间的板间距范围为80~150 mm。

所述多孔塔板的内部开有筛孔和降液口。所述的多孔塔板为玻璃材质，开孔率为10%，且筛孔的孔径范围为1~1.5 mm；筛孔均匀分布于多孔塔板上。

所述泡沫分离塔的材质为玻璃材质，其内径为35 mm，外径为45 mm；泡沫分离塔的塔高为1500 mm，所述多孔塔板的直径为35 mm，厚度为3 mm；加液口与降液口的直径均为7mm。

所述泡沫分离塔的液相段和泡沫段比例与多孔塔板的板间距应根据待分离的溶质浓度选择；所述泡沫分离塔的尺寸是可放大的，放大时泡沫分离塔塔高、内径、多孔塔板直径、筛孔直径、板间距之间的比例固定不变，按照相同倍数放大；所述泡沫分离塔的尺寸不建议缩小。

相对于现有技术，本发明所述的新型泡沫分离提纯装置具有以下优势：

多孔塔板能将泡沫间隙的液体刮下，强化泡沫排液。排出的液体通过降液管流到下方，最终回到液相，可降低泡沫的持液量，显著提高泡沫分离的富集比。

随着塔板数的增加，塔板强化泡沫排液的效果也显著增强。且最底层塔板可以同时起到气体分布的作用，优化了全塔结构，易于加工操作。

附图说明：

图1是本发明新型泡沫分离提纯装置的结构示意图。

附图标记说明：

1、空气压缩机；2、稳压阀；3、转子流量计；4、泡沫分离塔；5、加液口；6、多孔塔板；601、筛孔；602、降液口；7、泡沫收集器；8、排液口。

具体实施方式

下面将参考附图和实施例详细说明本发明的优选实施方式。

一定量的待分离溶液从加液口5加入到泡沫分离塔中，空气压缩机1将空气加压并泵入气路中，经稳压阀2调节压力后的空气通过转子流量计3计量并经塔底进入泡沫分离塔4中，首先在液相段中产生大量气泡，该气泡不断向上移动，在泡沫段形成泡沫层；泡沫不断堆叠，泡沫层高度不断增加直至充满整个泡沫段，然后沿导管进入泡沫收集器7中，实现溶质的分离纯化。当泡沫收集器7中不再能收集到新鲜的泡沫后，关闭空气压缩机1，将残余溶液经过排液口8排出收集。

所述多孔塔板6上开有若干筛孔601，中间位置有降液口602。泡沫在通过多孔塔板6时，较大的气泡会被破碎，气泡间的液体会留在塔板上。塔板上积聚一定量的液体后会从降液口602向下流动，最终回到液相。该过程降低了泡沫的持液量，提高了富集比，使分离效率得到提升。

分离技术的分离效率由富集比E和回收率R来评价分离效果：

回收率：

富集比：

式中，C _i表示分离前表面活性剂溶液的初始浓度，V _i表示分离前加入的表面活性剂溶液的体积，C _e表示分离后分离柱中表面活性剂溶液的浓度，V _e表示分离后分离柱中表面活性剂溶液的体积，C _f表示分离结束时收集器中泡沫溶液的表面活性剂浓度。

具体实施例

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例一

实验采用模拟表面活性剂废水十二烷基磺酸钠（SDS）水溶液为体系，SDS浓度为500 mg/L，实验为间歇操作，每批废水处理量为150 mL；表面活性剂废水经加液口（5）注入塔内，液相段高度500 mm，泡沫段高度1000 mm，气速为1.0L/min，实验温度维持在25℃，操作时间为32 min，残留液体样品从底部排液口收集。最后得到本实施例中SDS的回收率为97.79%，富集比为1.791，分离效果较好。

实施例二

实验采用模拟表面活性剂废水十二烷基磺酸钠（SDS）水溶液为体系，SDS浓度为200 mg/L，实验为间歇操作，每批废水处理量为150 mL；表面活性剂废水经加液口（5）注入塔内，液相段高度500mm，泡沫段高度 750mm，气速为1.2L/min，实验温度维持在（25±1）℃，操作时间为40 min，液体样品从底部排液口收集。最后得到本实施例中SDS的回收率为94.56%，富集比为2.877，分离效果较好。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种新型泡沫分离提纯装置，主要包括空气压缩机、泡沫分离塔和泡沫收集器，其特征在于：所述空气压缩机的输出端连接有稳压阀，且稳压阀的输出端连接有转子流量计，转子流量计输出端与泡沫分离塔底连接；所述泡沫分离塔由泡沫段和液相段组成，加液口位于两段之间，塔底端连接有排液口，塔顶端连接到泡沫收集器；所述泡沫段等距离安装有多孔塔板；所述液相段与泡沫段的高度之比为1:1.5~2；所述多孔塔板的板间距范围为80~150mm。

2.根据权利要求1所述的一种新型泡沫分离提纯装置，其特征在于：所述多孔塔板开有筛孔和降液口；所述的多孔塔板为玻璃材质，开孔率为10%，且筛孔的孔径范围为1~1.5 mm。

3.根据权利要求1所述的一种新型泡沫分离提纯装置，其特征在于：所述泡沫分离塔的材质为玻璃材质，且泡沫分离塔的内径为35 mm，外径为45 mm；泡沫分离塔的塔高为1500mm，所述多孔塔板的直径为35 mm，厚度为3 mm；加液口与降液口的直径均为7 mm。