CN1758952A - 液－液萃取系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种液－液萃取系统，其包括外室和内室或通过膜分开的两个相对框架。该外室用于容纳萃取进料和液体萃取剂中的一种，并限定容纳区域。该内室用于在该内室下部中容纳萃取进料和液体萃取剂中的另一种。该内室由内部容纳框架的微孔膜套限定。最终组装后，至少该内室的下部位于该外室的容纳区域内，使得该微孔膜套在该内室和外室的内含物之间建立萃取界面。在一个实施方案中，该微孔膜套的流动区域浸在该外室所含的萃取进料内。

Description

液-液萃取系统和方法
领域
本发明涉及将溶解的溶质从第一种液体萃取进第二种液体的系统和方法。
背景
液-液萃取是将溶解在第一种液体中的溶质转移到基本上不与第一种液体混溶的第二种液体的常用技术。第一种液体中的溶质的溶液通常称作″萃取进料″，第二种液体通常称作″萃取剂″或″液体萃取剂″。当萃取进料与液体萃取剂接触时，根据溶质在两种液体中的相对溶解度，溶质在两种液体中分配。
实现液-液萃取的一种常规技术是将萃取进料和液体萃取剂直接混合。不幸的是，这种技术经常在混合物中形成永久分散体或乳液，从而使萃取过程就时间和最终结果而言极其没有效率。
已经发展了微孔膜萃取方法来解决上述分散体问题。特别地，微孔膜的一侧通常与萃取进料接触，微孔膜的相对侧与液体萃取剂接触。这样在萃取进料和液体萃取剂间在微孔膜的微孔内形成转移溶质的液-液界面。
通过微孔膜在萃取进料和液体萃取剂间提供大量分离的构思证实是可行的。然而，在工业上微孔膜液-液萃取的可行性通常取决于萃取速率(其是微孔膜的液-液界面表面积的函数)和取决于更换膜(如果其被损坏或污染)的容易性。常规微孔膜液-液萃取装置和方法使用有限的液-液界面表面积，并且不利于更换膜。这些固有的缺点防碍了微孔膜萃取的大规模商业应用。
许多商业应用，如从发酵的肉汤中得到乙醇，都可以非常有利地使用微孔膜液-液萃取技术。因此，从成本效益考虑，需要使用微孔膜的高产液-液萃取系统和方法。
概述
本发明的一个方面涉及一种液-液萃取系统，其包括外室和内室。该外室用于容纳萃取进料和液体萃取剂中的一种，并限定容纳区域。该内室用于在该内室的流动区域中容纳萃取进料和液体萃取剂中的另一种。就此而言，该内室由内部容纳框架的微孔膜套限定。最终组装后，至少该内室的流动区域位于该外室的容纳区域内，使得该微孔膜套在该内室和外室的内含物之间建立萃取界面。在一个实施方案中，该微孔膜套的流动区域浸在该外室所含的萃取进料内。在另一个实施方案中，每一个都由内部容纳框架的微孔膜套限定的多个内室中以并排的方式位于该外室内，其中相对的一对内室由隔板分开。
本发明另一方面涉及一种液-液萃取系统，其包括萃取剂框架、进料框架和微孔膜。每个框架限定入口、出口、具有多个开口区域的前表面和位于该入口和该出口间的多个流体通道。微孔膜密封在萃取剂框架和进料框架的各前表面间。使用这种结构，萃取剂框架和进料框架的各开口区域基本上对齐，并且该微孔膜在该萃取剂框架内的液体萃取剂和该进料框架的萃取进料间的开口区域处建立萃取界面。在一个实施方案中，每个萃取剂框架和进料框架限定格子结构，该格子结构包括组合形成多个室的多个横杆，每个室通过共用横杆部分形成的一个或多个孔流体连接。
本发明另一方面涉及一种将溶解的溶质从第一种液体萃取进第二种液体的方法。该方法包括提供外室和在该外室内设置内室。就此而言，该内室包括内部容纳框架的微孔膜套。该第一种液体分配到该外室，该第二种液体分配到该内室。就此而言，该第一种液体接触该微孔膜套的外部，该第二种液体接触该微孔膜套的内部。最后，该溶质通过该微孔膜套的孔从该第一种液体转移至该第二种液体。在一个实施方案中，该第二种液体连续流通该内室。在另一个实施方案中，该内室充入一定体积的该第二种液体，该体积在该内室中保持停留时间，在此期间内该溶质萃取进该第二种液体。在另一个实施方案中，在萃取操作后，更换该微孔膜套。
本发明另一方面涉及一种将溶解在第一种液体中的溶质萃取进第二种液体的方法。该方法包括提供萃取装置，其包括相对的第一和第二框架和微孔膜。每个框架限定多个开口区域和多个流体通道。该微孔膜密封在该第一和第二框架间。该第一种液体引入该第一框架，使得该第一种液体通过该第一框架通道。相似地，该第二种液体引入该第二框架，使得该第二种液体通过该第二框架通道。就此而言，该第一和第二种液体分别在该第一和第二框架的开口区域处接触该微孔膜。最后，溶质通过该微孔膜的孔从该第一种液体转移至该第二种液体。在一个实施方案中，该第一和第二种液体分别穿过由该第一和第二框架限定的弯曲流道。
附图简要说明
图1是本发明一个实施方案的液-液萃取系统的立体图；
图2是图1系统内室和隔板的分解图；
图3A是图2内室中心板的主视图；
图3B是图2内室外板的主视图；
图4是图1系统一部分沿线4-4的剖视图；
图5是本发明可选择实施方案的液-液萃取系统的分解图；
图6是最终组装后图5系统的立体图；
图7是图6系统一部分沿线7-7的剖视图；
图8是本发明另一个可选择实施方案的液-液萃取系统的分解立体图；
图9是本发明另一个可选择实施方案的液-液萃取系统的分解立体图；
图10是本发明另一个可选择实施方案的液-液萃取系统的分解图；
图11A是图10系统进料框架部分的立体图；
图11B是图10系统萃取剂框架部分的立体图；
图12是最终组装后图10系统的侧视图；
图13是本发明另一个可选择实施方案的液-液萃取系统的分解立体图；
图14A是图13系统进料框架元件的立体图；
图14B是图13系统萃取剂框架部分的立体图；
图15是最终组装后图13系统的侧视图；
图16是本发明另一个可选择实施方案的液-液萃取系统的分解立体图；
图17是图16系统框架元件的主视图；及
图18是最终组装后图16系统的侧视图。
详细说明
液-液萃取系统30的一个实施方案表明在图1中。系统30包括外室32、多个内室34、多个隔板组件36和液体萃取剂贮存器38。下面详细说明各元件。一般而言，外室32与萃取进料贮存器(图未示)流体连接，并含有一定体积的萃取进料40(图1中)。内室34与液体萃取剂贮存器38流体连接，将一定体积液体萃取剂42供应至每一内室34的内部。内室34位于外室32内，每个内室在外室32中的萃取进料40和各内室34内所含的液体萃取剂42间提供微孔膜界面。隔板组件36也位于外室32内，用于分离相邻一对内室34。萃取进料40内的溶质转移至(即萃取进)液体萃取剂42，随后以连续或定期方式从内室34中移出。
外室32可以是刚性结构槽的形式，包括从底部52延伸出的侧壁50，二者限定用于容纳所需体积的萃取进料40的容纳区域(图1中用54表示)。外室32还限定上部56，其包括与底部52相对的上部开口58。入口60靠近底部52，其与内部容纳区域54流体连接。相似地，出口62在上部56，其与内部容纳区域54流体连接。在一个实施方案中，入口和出口60、62与萃取进料贮存器(图未示)流体连接，使得可通过外室32连续供应萃取进料40。可选择地，入口60可与″新″(即未处理的)萃取进料40的贮存器流体连接，而出口62与萃取后的萃取进料(即已经过下面萃取过程的萃取进料)的单独贮存器流体连接。此外，入口和出口60、62的贮存器连接可以颠倒和/或端口60、62之一在下面取消。
在一个实施方案中，外室32的上部56限定的截面积与外室32其余部分相比是增加的，这样有助于从外室32内所含的萃取进料40中除去杂质(图未示)。特别地，上部56的壁可形成槽64，其部分地由相对于水平面成角度延伸的底壁66所限定。槽64与出口68流体连接。漂浮或升至所含的萃取进料40液面水平线(在图1中用70表示)的杂质收集在槽64内，其底壁66将杂质引导至出口68，而从外室32除去。在这种结构中，出口68位于出口62上方，从而不会干扰萃取进料40从外室32进入/移出。可选择地，可以使用其他结构从所含的萃取进料40中撇去至少一种杂质，或完全取消撇去特征。
内室34更详细地表明在图2中。特别地，每个内室34包括微孔膜套80和框架82。框架82保持在相应套80内。为清楚起见，应注意到图2还表明了隔板组件36，下文详述。
微孔膜套80可以包括在底部86彼此密封的相对主侧壁84a、84b和相对侧面88a、88b。此外，每个侧壁84a、84b限定上边缘90a、90b，至少在组装框架82之前，没有彼此连接，这样在套80内部提供用于插入/移出框架82的开口92。在一个实施方案中，套80设有封闭/密封装置(图未示)，用于选择性地封闭和/或密封开口92。例如，可使用带子封闭开口92，相应的再封闭带可沿侧壁84a、84b内部靠近上边缘90a、90b设置，上边缘90a、90b可加热彼此密封等。可选择地，开口92在全部时间可以保持为不受阻碍的。
尽管套80被表示作信封状，但是也可以使用其他结构。例如，可以设置连接主侧壁84a、84b的小侧壁，使套80的横截面更接近矩形。相似地，在底部86可提供额外部分微孔膜材料。此外，套80可带有侧和/或底部褶状物，以更容易容纳框架82。
套80优选在预定位置沿套80长形成一系列孔94(图2中所示)。孔94穿过侧壁84a、84b并对齐。下面详细说明，孔94包括有助于液体流进和流出内室34的管道孔94a、94b及促进隔板组件36与相应内室34组装的组装孔94c-94f，可能还带有衬垫(图未示)。总之，套80和内室34在孔94下限定延伸至底部86的流动区域100。使用时，流动区域100内含有和/或流动有液体萃取剂42(图1)。套80还可以包括与流动区域100相对的上部102。上部102长度以预期的萃取进料液面水平线70(图1)和外室32(图1)内的内室34位置为基础。在一个实施方案中，最终组装和操作后，调节上部102尺寸延伸在萃取进料液面水平线70上方，从而防止所含的萃取进料40(图1)进入内室34。可选择地，如果在上边缘90a、90b处密封套80，那么上部102可以是任何尺寸/长度，也可完全取消。
微孔膜套80用的材料可以采用任何形式。本发明的微孔膜材料通常在膜主表面上延伸有微米尺寸的孔(即微孔)。例如，结合图2实施方案，每个侧壁84a、84b限定外表面106(图2中在侧壁84a上)和内表面108(图2中侧壁84b)。因此，微孔在每个侧壁84a、84b上的外和内表面106、108之间延伸。总之，微孔可以是例如分离的或互联的。微孔膜材料可以从任何具有微孔的材料制成，例如微孔热塑性聚合物。套80用的微孔膜材料可以是柔性或刚性的。
微孔膜材料的微孔尺寸、厚度和组合通常决定了本发明的萃取速率。微孔膜的微孔尺寸应大至足以允许微孔内的萃取进料40(图1)和液体萃取剂42(图1)接触，但不能大到使萃取进料通过微孔膜溢流进萃取剂。
用于本发明的微孔膜材料可以是例如亲水或疏水性材料。通过本领域中公知的方法和公开于例如美国专利3,801,404(Druin等人)；3,839,516(Williams等人)；3,843,761(Bierenbaum等人)；4,255,376(Soehngen等人)；4,257,997(Soehngen等人)；4,276,179(Soehngen)；4,973,434(Sirkar等人)中的方法可以制备微孔膜，和/或商业上从供应商得到，例如Celgard，Inc.(Charlotte，North Carolina)，Tetratec，Inc.(Ivyland，Pennsylvania)，Nadir Filtration GmbH(Wiesbaden，Germany)或Membrana，GmbH(Wuppertal，Germany)。示例性亲水膜包括多孔聚酰胺(例如多孔尼龙)、多孔聚碳酸酯、多孔乙烯、乙烯醇共聚物和多孔亲水聚丙烯的膜。示例性疏水膜包括多孔聚乙烯、多孔聚丙烯(例如热引发相分离多孔聚丙烯)和多孔聚四氟乙烯的膜。
通常，有用的微孔膜材料的平均孔径(例如，根据ASTM E1294-89(1999)″Standard Test Method for Pore Size Characteristics of MembraneFilters Using Automated Liquid Porosimeter″)可以大于0.07微米(例如，大于0.1微米或大于0.25微米)和可以小于1.4微米(例如，小于0.4微米或小于0.3微米)，不过也可以使用具有较大或较小平均孔径的微孔膜。为降低乳液形成和/或穿过膜的溢流，微孔膜可以基本上没有直径超过100微米的孔、裂缝或其它孔。
套80用的微孔膜材料通常其孔隙度占微孔膜材料体积的至少20％(例如至少30％或至少40％)到80％、87％或95％。
通常，套80用的微孔膜材料其厚度至少25微米(例如，至少35微米或至少40微米)，和/或其厚度小于80微米(例如，小于60微米或小于50微米)，尽管可以使用任何厚度的膜材料。通常，套80用的微孔膜材料单独或与可选择的多孔支撑元件组合都应具有足够的机械强度，以承受在目标操作条件下对微孔膜套80所施加的任何压力差。
套80用的微孔膜材料可以包括至少一种疏水(即不能被水自发地浸润)材料。示例性疏水材料包括聚烯烃(例如，聚丙烯、聚乙烯、聚丁烯、上述任何物质与可选择地烯键式不饱和单体的共聚物)和其组合。如果微孔膜材料是疏水的，那么相对于液体萃取剂42(图1)，正压力可以施加到所含的萃取进料40(图1)上以有助于浸润微孔膜套80。
在本发明某些实施方案中，套80用的微孔膜材料可以是亲水性的，例如，平均孔径为0.2～0.45微米的亲水多孔聚丙烯膜材料(例如，Pall Life Sciences，Inc.，Ann Arbor，Michigan以商品名″GH POLYPROMEMBRANE″出售的产品)。套80用的微孔膜材料是亲水的，那么相对于所含的萃取进料40(图1)，正压力可以施加到所含的液体萃取剂42(图1)上，以有助于固定微孔膜套80内的液-液界面。示例性套80用的膜材料包括公开于美国专利3,801,404(Druin等人)；3,839,516(Williams等人)；3,843,761(Bierenbaum等人)；4,255,376(Soehngen)；4,257,997(Soehngen等人)；和4,276,179(Soehngen)；4,726,989(Mrozinski)；5,120,594(Mrozinski)；和5,238,623(Mrozinski)中的微孔膜。
调节框架82尺寸以选择性地保持在套80内。参考图3A和3B，框架82可以包括中心板110和相对的外板112(其中之一表示在图3B中)。外板112组装到中心板110的相对侧，经置于相应的套80内，外板组合可防止侧壁84a、84b彼此接触，并促进液体萃取剂42(图1)在内室34的流动区域100内的流动。
在一个实施方案中，中心板110由刚性材料制成，例如聚甲基丙烯酸甲酯，并限定流动区域114，其内形成有多个流体通道116。中心板110的流动区域114其尺寸相应于套80的流动区域100。流体通道116优选是延伸通过中心板110厚度的孔，从而使流体从中心板110一侧流到另一侧。中心板110还限定下部区域118和上部区域120。下部区域118设于流动区域114之下，而上部区域120设于流动区域114之上(相对于图3A的方向)。
记住上述约定，中心板110形成从上部区域120延伸至下部区域118的狭槽或导管122。导管122与上部区域120的入口124流体连接，以将液体萃取剂42(图1)输送进导管122。反之，导管122在下部区域118打开(例如，多个开口(图未示))。使用这种结构，在入口124进入导管122的液体通过导管122从上部区域120导入下部区域118，并释放进流动区域114。
中心板110在上部区域120中还形成出口126。如下面所详细说明的，进入流动区域114的液体萃取剂42(图1)通过导管122向上流到出口126。然后使用与出口126流体连接的单独管道(图未示)从内室34除去液体萃取剂42。
最后，中心板110形成一系列组装孔128(图3A中所示)。如下所述，设置组装孔128以有助于相应内室34和隔板组件36相互间及与外室32(图1)的组装。
外板112优选其尺寸和形状相应于图3B的中心板110。就此而言，每个外板112限定与上述流动区域114、100相应的流动区域130、下部区域132和上部区域134。流动区域130包括封闭部分136和打开部分138。封闭部分136其尺寸和形状与中心板110(图3A)的导管122(图3A)相应，使得最终组装板110、112后，封闭部分136盖住导管或狭槽122，从而防止流体流动。反之，打开部分138的特征是没有材料，这样不会防止流体相对于外板112向外流动。即，在中心板110的流动区域114(图3A)中释放的液体萃取剂(图未示)容易流过打开部分138。然而，在一个实施方案中，筛子或相似的带眼材料140被固定在打开部分138内。如下所述，当液体流过筛子140时，对液体产生混合作用，从而增强萃取过程。各种可选择的结构可作为筛子140(例如带格结构)，或者可以完全没有筛子140。
最后，每个外板112优选形成多个孔(图3B中的142)。多个孔142包括用于使适合管道分别通过中心板110(图3A)的入口124(图3A)和出口126(图3A)的管道孔142a、142b。孔142的其余部分是组装孔142c-142f，用于促进内室34/分离组装136的组装及与外室32(图1)的组装。
参照图2，每个隔板组件36用于置于相应一对内室34间，在一个实施方案中每一个包括顶部部分150和隔板152。作为参考，图2表了三个隔板组件36，包括外隔板组件36a、36b。每个隔板组件36通常结构相同，具有下述外隔板组件36a、36b的任选特征。然而，为易于说明，隔板组件36(包括外隔板组件36a、36b)的通用特征参见图2的一个隔板组件36(即隔板组件36a)，应该理解，除非另有所述，每个隔板组件36(包括外隔板组件36a、36b)包括通用特征。因此，在下面的说明中，″顶部部分150″和″隔板152″的特征在一个实施方案中同样适用于图2中所有相关元件。记住上述约定，在一个实施方案中，顶部部分150和隔板152作为分离元件。可选择地，顶部部分150和隔板152可以形成为一体板。
顶部部分150是用于组装内室34的刚性体，可形成有管道孔154a、154b和组装孔154c-154f。作为参考，在图2中外隔板组件36a的顶部部分150a的孔154a-154f，应该理解为：在一个实施方案中，每个顶部部分150(包括顶部部分150b)包括相似的特征。与内室34的各种元件相同，管道孔154a、154b提供连通内室34的管道(图未示)。反之，组装孔154c-154f用于如通过螺栓156组装顶部部分150/内室34，及可能地组装外室32(图1)。
隔板152也是刚性体，其结构可以配置成促进流体沿其长度流动。因此，在一个实施方案中，隔板152形成多个狭槽158和多个孔160。在图2中外隔板组件36a的隔板152a的狭槽158和孔160，应该理解为：在一个实施方案中，每个隔板152(包括隔板152b)包括相似的特征。狭槽158和孔160可以在隔板152厚度内延伸，例如，狭槽158以向上成角的方式延伸(如图2所示)。使用这种方向，当流体从隔板152底部充入时，狭槽158将流体导向其中心。最后，在一个实施方案中，在隔板152两侧(图2中表明隔板152、152a、152b的一侧)上设置筛子或其他带眼材料162。如前所述，筛子162对穿过筛子162的流体起到有益的混合作用。
如前所述，在一个实施方案中，每个隔板组件36的顶部部分150和隔板152是分离元件。使用这种实施方案，外隔板组件(图2中的36a和36b)的外隔板(图2中的152a和152b)与内室34、特别是微孔膜套80及任何中间隔板152相比宽度略大(图2中未显示)。使用这种结构，外隔板152a、152b如通过其外周的螺栓(图未示)彼此固定。可选择地，与任何中间隔板152相比，外隔板152a、152b可以有相同尺寸，并以不同方式组装(例如，如果每个隔板组件36形成为一体结构，那么顶部部分150的连接完全相应隔板152的连接)。
结合图1、2和4说明内室34和隔板组件36的组装。通过将一个框架82放入相应的一个套80中来组装每个内室34。然后通过将一个顶部部分(图4中的150c)置于两个内室间(图1和图4中的34a和34b)，这样组装成的内室34组装到隔板组件36。在一个实施方案中，衬垫(图未示)分别置于顶部部分150c和内室34a、34b间。另一个顶部部分(图4中的150a、150b)置于内室34a、34b的相对侧，衬垫(图未示)可能插在顶部部分150a和内室34a间，衬垫(图未示)也可能插在顶部部分150b和内室34b间。然后螺栓156分别通过套80的各组装孔94、128、142、154(图2、3A、3B)、中心板110、外板112和顶部部分150，从而连接各元件。通过将一个隔板(图4中的152c)置于内室34a、34b之间、相应的顶部部分150c之下来组装隔板152。外隔板152a、152b分别置于内室34a、34b的相对侧，并例如通过螺栓(图未示)连接到一起。
尽管在图1和图4中仅表明了两个内室34a、34b和三个隔板组件36，但是任何其他数量同样可以接受。例如，可以提供多于10个内室34(相应数量隔板组件36)。
然后将这样组装成的内室34/隔板组件36组装到外室32。例如，在一个实施方案中，其中框架80和隔板152是相对刚性的，内室34/隔板152可按图1所示装入外室32中，置于外室32的底部52上。可选择地，如通过用螺栓156连接到外室32，可更牢固地将内室34/隔板组件36与外室32固定。此外，可以设置单独连接机构，这样内室34/隔板152与外室的底部52隔开。
入口和出口管道170、172流体连接在液体萃取剂贮存器38和内室34间。特别地，入口和出口管道170、172分别流体连接到每个内室34中心板110的入口124和出口126(图3A所示)。在一个实施方案中，内室34串联地与入口和出口管道170、172流体连接；可选择地，内室34可并联地流体连接。总之，入口和出口管道170、172分别通过如前所述的各管道孔94a、142a、154a、和94b、142b、154b(图2、3A、3B)。
使用时，根据本发明一个方法，萃取进料40分配到外室32内，液体萃取剂42分配到内室34内。在一个实施方案中，最后萃取进料进入液面水平线70高于内室34的流动区域100；然而，每个套80的上部102延伸在萃取进料液面水平线70上方，使得套80不必须在其上部密封。可选择地，如果套80完全密封，那么全部套80可低于最终溶液进入液面水平线70。总之，每个内室34的至少流动区域100浸在所含的萃取进料40中。
萃取进料40和液体萃取剂42可以分别连续输送到外和内室32、34，并从其移出。就此而言，萃取进料40可以通过入口60(如通过泵182)进入外室32，并从外室32通过出口62移出(例如重力引流、泵等)。随着萃取进料40进入/流入外室32内，内室34产生体积压力。尽管各内室34内的一定体积液体萃取剂42优选抵销这种体积压力，但是与每个内室34相连的框架82(图2)可以防止相应套80的侧壁84a、84b彼此接触，从而不产生″死″流区。此外，隔板152防止相邻内室34接触，再一次避免减少流动区的可能性。隔板152中的狭槽158和孔160(图2)确保萃取进料40接触每个内室34的外表面。此外，当萃取进料40进入/流入外室32内时，优选与每个隔板152相连的筛子162(图2)对萃取进料40具有轻微的混合作用。
相似地，可能通过泵184，通过与相应中心板110(图3A)中的入口124(图3A)流体连接的入口管道170将液体萃取剂42引入每个内室34，通过与出口管道172流体连接的出口126(图3A)从内室34移出。如前所述，结合图3A，液体萃取剂42引向中心板110的下部区域118，从而引向每个内室34的内部流动区域100的底部。随后当液体萃取剂42进入微孔膜套80时，每个内室34内的流体通道116和筛子140产生弯曲的流动图案，使进入/流入的液体萃取剂42混合。
在一个实施方案中，每个内室34内的最终液体萃取剂液面水平线180(图4所示)低于最终萃取进料液面水平线70。可以选择液面水平线70/180使微孔膜套80具有所需的压差。因此，在其中萃取进料40和液体萃取剂42连续流过各自室32、34的实施方案中，通过调节液体萃取剂42的流速和/或液面水平线180可以达到所需的压差，例如通过出口管道172上的控制阀186和/或入口管道170上的泵184。可选择地，可以使用如美国专利RE 34,828中所述的其它压力/流动调节系统。最后，在一个实施方案中，管道188与液体萃取剂贮存器38的底部流体连接，并带有控制阀190。可选择的管道188/控制阀190提供了用于从液体萃取剂贮存器38中移出不希望进入的液体萃取料流的萃取进料的机械装置。
不管萃取进料40和/或液体萃取剂42连续送至各室32、34，和/或在其内流动，或停留时间内在室32、34的一个或两个内保持固定体积，穿过每个微孔膜套80的侧壁84a、84b都建立萃取界面。萃取进料40内的溶质通过侧壁84a、84b的孔转移至液体萃取剂42。最后，在一个实施方案中，萃取进料40中的杂质(图未示)通过槽64撇出。
随着时间的推移，由于无意中与系统30的其他元件接触和/或孔内材料的积聚，微孔膜套80可能开始变差。在这种情况下，套80是容易更换的元件。具有待更换的套80的内室34可以简单地与其余内室34/隔板组件36分开，并从中取出相连的框架82。就此而言，结合图2，如果在套80的上边缘90a、90b上临时密封，那么需除去密封以便于接近框架82。然后框架82插进新套80中，该内室34与其他元件再组装。与其中微孔膜有效地永久密封在壳体内、不容易更换的现有萃取装置相比，这是明显的改进。
图1系统30的额外特征涉及更彻底地从所含的萃取进料40中″清除″杂质。如前所述，外室32可以包括槽64(或相似的结构)，用于从萃取进料40中除去/撇去杂质。然而，随着时间的推移，萃取进料40中的杂质可能升到不可接受的水平。在这种情况下，例如可以通过用经萃取进料40再循环的适合烃基净化溶液萃取除去杂质，如十二烷。
上述系统30和相关操作方法极有益于大规模商业应用。因此，调节外室32尺寸以容纳需要的多个内室34，其中每个内室34可以是大尺寸。例如，在一个实施方案中，内室34其长度为15英尺(4.57米)，并提供多于30个内室34(和相应数量的隔板组件36)。使用这种或相似的结构，大体积的萃取进料可如需地被用于萃取过程，例如，从发酵肉汤中萃取乙醇，优选的液体萃取剂配方公开于相同转让一并提交的美国专利申请10/387697中，标题为″Method for Obtaining Ethanol″，代理机构卷号57637US002。可选择地，本发明的系统30和相关方法同样适用于各种其它萃取过程，适用于不同萃取进料和/或液体萃取剂。基本上任何溶剂都可用系统30(和下面所述的可选择系统)处理。
上述系统30仅是适于大规模应用的本发明液-液萃取系统和方法的一个实施例。例如，可选择的实施方案液-液萃取系统200表明在图5中。系统200与上述系统30(图1)相似，包括外室202和内室204。通常，萃取进料(图未示)含在外室202内，液体萃取剂(图未示)含在内室204内。内室204在所含的萃取进料和液体萃取剂之间建立微孔膜界面。萃取进料内的溶质转移到或萃取到液体萃取剂，随后周期性或连续地从内室204除去。
外室202优选是刚性结构容纳槽，并可采用各种形状/尺寸。总之，外室202包括从底部208延伸并一起限定容纳区域210的壁206(图5所示)。在一个实施方案中，端口212在外室202的底部，并与容纳区域210流体连接。外室202结构使得液体可通过端口212分配进容纳区域并从其除去。记住这一点，如图5所示，底部208可以成角以促进液体从外室202移出。最后，外室202的上侧214可以向容纳区域210打开。
内室204包括多孔膜套220、框架222和导管224。多孔膜套220可由上述套80(图2)的材料制成，并限定沿底部228和相对侧面230相互密封的相对主侧壁226a、226b。在一个实施方案中，衬底材料232(图5中用于侧壁226b)，例如软网或吹制微纤维织布，应用到侧壁226a、226b的内表面，以防止微孔膜材料因接触框架222而受损。与套80相同，侧壁226a、226b的上边缘234a、234b开始没有相互密封，从而可进入套220(从而内室204)限定的内部流动区域236，如插入框架222和导管224。最后，调节套220尺寸，使其长度大于外室202内萃取进料(图未示)的最终进入液面水平线。
框架222可以是刚性结构，由顶部元件240、底部元件242、相对的侧部元件244和多个横杆246(图5所示)限定。横杆246包括在相对的侧部元件244间延伸的至少一个水平横杆246a和在顶部和底部元件240、242间延伸的至少一个垂直横杆246b。就此而言，横杆246彼此交叉，产生多个开口区域248。通过在相应的水平横杆246b中形成的至少一个流体通道250使区域248相互流体连接。流体通道250是小孔，调节其尺寸，使得当液体萃取剂(图未示)进入内室204时产生非层流流动。可选择地，可以提供或多或少的横杆246和/或流体通道250。在一个可选择的实施方案中，完全没有横杆246。
导管224可与框架222连接，并限定位于框架222的底部元件242之下的引导端256。引导端256形成有助于流体流进和流出导管224的多个开口258。
结合图6，通过将框架222插进套220组装内室204，其中如图5所示的导管224的引导端256位于框架222之下。然后将内室204置于外室202内。在一个实施方案中，套220的底部228(图5)置于外室202的底部208上，由导管224和框架222的引导端256支撑。可选择地，内室204通过单独连接装置与外室202更稳定地连接。总之，导管224从内室204延伸，并与液体萃取剂的供应源/贮存器(图未示)流体连接。
使用时，参考图7，一定体积萃取进料260分配到外室202的容纳区域210(例如，通过上部开口侧214)，一定体积液体萃取剂262通过导管224(图5)分配到内室204的流动区域236。因此，随着液体萃取剂262从底部228(图5)进入内室204，液体萃取剂262流过框架222。随着液体萃取剂进入线(图7中的最终水平线264)通过每个垂直横杆246b(图5)，一部分液体萃取剂262通过相应的流体通道250。每个流体通道250的减小直径使通过其中的液体萃取剂262具有非层流流动，并给予液体萃取剂262有益的混合作用，这作为下述萃取中进入操作的一部分。
在一个实施方案中，除了为进入的液体萃取剂262提供弯曲/混合流动图案外，框架222还防止相对的侧壁226a、226b因所含的萃取进料260产生的压力而彼此接触。
如图7所示，萃取进料260的最终进入液面水平线(图7中的266)优选高于最终液体萃取剂进入液面水平线264，从而沿微孔膜套220的侧壁226a、226b产生所需的压差。内室204的流动区域236浸在所含的萃取进料260中。在一个实施方案中，上边缘234a、234b延伸在萃取进料进入液面水平线266上方，因此不需要密封套220。可选择地，如果完全密封微孔膜套220，那么其全部可浸在萃取进料260内。
然后将萃取进料260和液体萃取剂262的进入体积保持在预定停留时间，在此期间萃取进料260中的溶质(图未示)通过微孔膜套220萃取进液体萃取剂262。使用系统200(和上述系统30)，增大了萃取界面表面积，从而加速萃取过程。更特别地，萃取界面设在两个侧壁226a、226b上。
适合的停留时间尤其是萃取进料260和液体萃取剂262、及系统200尺寸的函数。就此而言，尽管系统200被表示成具有单个内室204，但是可以提供多个内室204，优选通过隔板(如参考图1系统30的隔板152)彼此分离。通常停留时间是1-15分钟。总之，系统200高度适用于如前所述的大规模萃取应用。
另一种实施方案的液-液萃取系统280表明在图8中。系统280包括外室282和内室284。外室282用于容纳一定体积萃取进料(图未示)，而内室284保持供应液体萃取剂(图未示)。因此，内室284是卷筒形状，并在所含的萃取进料和液体萃取剂间提供微孔膜界面。萃取进料内的溶质转移至液体萃取剂，随后连续地或周期性地从内室284除去。
外室282是刚性结构槽，其尺寸可接受内室284。因此，外室282限定容纳区域286，并优选形成上部开口侧288。
在一个实施方案中，内室284包括微孔膜套290、插入框架292(图8中所示)、隔离卷293、入口导管294和出口导管296(图8中部分表示)。此外，套290用的微孔膜材料可以采用上述任何形式，其中套290优选由沿相对侧面300、引导边缘302和后边缘(图8中未显示，但形成在卷筒中心)彼此密封的相对主侧壁298a、298b限定。侧壁298a、298b内表面可衬有保护性的筛子或带眼材料。总之，套290是延长体，其本身可缠绕形成卷筒形的内室284。内部流动区域306(图8所示)限定在套290内，从而内室284沿套290的缠绕层以螺旋方式延伸。
在一个实施方案中，插入框架292包括带有多个肋310的筛子或带眼材料304。插入框架292置于套290内，在相对侧壁298a、298b之间。经最后组装，在图8的实施方案中，每个肋310基本上沿套290的长度延伸。这样，最终形成卷筒形的内室284，肋310在缠绕套290的中心轴A的切线方向延伸。流体通道312限定在相邻的肋310之间，其中每个流体通道312在入口和出口导管294、296间延伸，并流体连接它们。就此而言，每个流体通道312限定流体开向入口导管294的引导端314和流体开向出口导管296的后端(图未示)。肋310由足够柔性的材料制成，例如聚氯丁烯，从而不会防碍内室284形成为卷筒，并可通过任何可接受的技术如缝合、热密封等与筛子304固定，经最后组装后在侧壁298a、298b间形成一致间距。在可选择的实施方案中，肋310可采用不同形式，或可没有，从而仅有筛子304插在套290内。
隔离卷293其长度和宽度基本上与套290一致，并用以在套290的连续卷之间提供小的分离(例如，图8中的卷层316a、316b)，从而促进液体在卷间的流动。在一个实施方案中，隔离卷293包括筛子或带眼材料，其中固定多个分离臂318。臂318在垂直方向(即平行于中心轴A)上延伸，使得液体在所需方向在套290的卷之间流动。臂318相对较薄，例如0.03-0.1英寸(0.76-2.5mm)，从而不会明显增大内室284卷的直径。可选择地，可以使用其他结构的隔离卷293(例如，一系列分开材料插在套290的卷间)或完全取消。如果使用，隔离卷293应足够柔性，从而不会防碍内室284形成为卷筒。
入口导管294在套290外部和接近引导边缘302的内部流动区域306间延伸。根据插入框架292包括肋310的实施方案，入口导管294在接近流体通道312的引导端314处形成多个开口320。如图8所示，入口导管294可以略微与流体通道312分开，使得通过开口320从入口导管294排出的液体(图未示)容易进入每个流体通道312。在一个实施方案中，入口导管294与相对开口320的液体萃取剂源(图未示)流体连接。使用其中没有提供肋310的可选择实施方案，入口导管294和特别是开口320与接近引导边缘302的内部流动区域306流体连接。
相似地，出口导管296在套290外部和接近套290后边缘(图未示)的内部流动区域306间延伸。″后边缘″被限定在套290的内缠绕层。根据插入框架292包括肋310的实施方案，出口导管296形成与流体通道312的后端(图未示)流体连接的多个开口(图未示)。因此，从流体通道312流出的液体(图未示)易于被出口导管296接收，然后将收集的液体导向分离的贮存器(图未示)。使用其中没有肋310的可选择实施方案，出口导管296与接近后边缘的流动区域306流体连接。
使用时，外室282充入萃取进料(图未示)。内室284置于外室282内，使得内部流动区域306浸在所含的萃取进料中。就此而言，隔离卷293在套290的各卷之间保持小间距，使得萃取进料易于在内室284的各缠绕层之间渗透。在一个实施方案中，内室284的芯322打开和/或设有一个或多个排放孔324，从而促进萃取进料在芯322内的流动。液体萃取剂(图未示)通过入口导管294引入内室284。如图8中箭头所示，液体萃取剂从入口导管294的开口320进入流体通道312。然后，流体通道312以螺旋方式将液体萃取剂沿套290的缠绕层引导至出口导管296。出口导管296收集并从套290中除去液体萃取剂。使用其中没有肋310的可选择实施方案，液体萃取剂以螺旋方式从入口导管294沿内部流动区域306流至出口导管296。
在一个实施方案中，液体萃取剂(图未示)从入口导管294连续流至出口导管296。可选择地，套290充入所需体积的液体萃取剂，并保持停留时间。总之，沿套290的两个侧壁298a、298b在所含的萃取进料(图未示)和液体萃取剂之间建立微孔膜萃取界面。特别地，萃取沿卷筒内室284的所有卷层进行，从而增大了萃取界面表面积。
另一种可选择实施方案的液-液萃取系统340表明在图9中。系统340与前述系统280(图8)相似，包括外室342和内室344。外室342优选与前述外室282(图8)相同。内室344包括微孔膜套350、隔离卷352、入口导管354和出口导管356。此外，套350用的微孔膜材料可以采用上述任何形式，其中套350优选由沿相对的上侧和下侧360a、360b、引导边缘362和后边缘(图9中未显示，但形成在卷筒中心)彼此密封的相对主侧壁358a、358b限定。侧壁358a、358b内表面可衬有保护性的筛子或带眼材料。总之，套350是延长体，其本身可缠绕形成卷筒形的内室344。内部流动区域366(图9所示)限定在套350内，从而沿套350的缠绕层以螺旋方式延伸。
在一个实施方案中，插入框架364置于套350内(在相对侧壁358a、358b之间)，其与部分入口和出口导管354、356一起提供用于支撑套350的内部框架。插入框架364可以是筛子或带眼材料，与图8系统280所述的相似。然而，可选择地，插入框架354可带有更复杂的内部框架或肋结构，从而在入口和出口导管354、356间建立流体通道(图未示)，如下所述。使用这种可选择的结构，最终组装后，肋(图未示)在缠绕套350的中心轴C的轴向方向上延伸。有效地是，肋可与下述隔离卷352的臂370相似。
隔离卷352与上述的隔离卷293(图8)相似，并用以在套350的连续卷之间提供小间距或分离(例如，图9中的卷层372a、372b)。在一个实施方案中，隔离卷352包括固定多个分离臂370的筛子或带眼材料。隔离卷352其长度和宽度基本上与套350相应。此外，可以使用其他结构提高套350卷间的间距，或没有隔离卷352。
入口导管354在套350外部和内部流动区域366之间延伸。特别地，入口导管354包括输送部分378和限定多个开口382的释放部分380。输送部分378与液体萃取剂源(图未示)流体连接。释放部分380靠近套350底部360b，并沿套350长度延伸。开口382优选等距间隔，每个开口382间隔1-20英寸(2.5-50.8cm)，并与内部流动区域366(例如，流体通道372的引导端374)流体连接。总之，入口导管354和特别是释放部分380优选用适合方式如缝合、热密封等与套350的侧壁358a、358b固定。
相似地，出口导管356在套350外部和内部流动区域366间延伸。出口导管356包括输送部分386和形成多个开口390的收集部分388。收集部分388靠近套350的顶部360a，并沿其长度延伸。开口390优选与入口导管354的开口382相同，并与内部流动区域366(和/或，如果有内部框架结构，那么与套350内的流体通道)流体连接。收集部分388可以适合方式与套350的侧壁358a、358b固定。输送部分386优选与贮存器(图未示)流体连接，使得从收集部分388流出的流体通过输送部分386分配到贮存器。
使用时，外室342充入萃取进料(图未示)。内室344置于外室342内，使得内部流动区域366浸在所含的萃取进料中。就此而言，隔离卷352在套350的各卷之间提供小间距，使得萃取进料易于在内室344的各缠绕层之间渗透。在一个实施方案中，内室344的芯392打开和/或设有一个或多个排放孔394，从而促进萃取进料在芯392内的流动。液体萃取剂(图未示)通过入口导管354引入内室344。如图9中箭头所示，液体萃取剂从释放部分378的开口382沿套350长度移动。随着内部流动区域366被充满，释放的液体萃取剂向上流到出口导管356的收集部分388(图9中箭头所示)。使用其中插入框架364包括肋(图未示)的可选择实施方案，相应的流体通道有助于将液体萃取剂从入口导管354引向收集部分388。总之，液体萃取剂通过孔390收集在收集部分388内。出口导管356通过输送部分386从套350收集并除去液体萃取剂。
在一个实施方案中，液体萃取剂(图未示)从入口导管354连续流至出口导管356。可选择地，套350充有所需体积的液体萃取剂，并保持停留时间。总之，沿套350的两个侧壁358a、358b在所含的萃取进料(图未示)和液体萃取剂之间建立微孔膜萃取界面。特别地，萃取沿卷筒内室344的所有卷层进行，从而增大萃取界面表面积。
本发明另一种实施方案的液-液萃取系统400表明在图10中。系统400包括第一进料框架402、第二进料框架404、萃取剂框架406、第一微孔膜408和第二微孔膜410。下面详细说明各元件。然而，通常第一微孔膜408密封在第一进料框架402和萃取剂框架406之间；而第二微孔膜410密封在第二进料框架404和萃取剂框架406之间。使用时，液体萃取剂(图未示)分配到萃取剂框架406，萃取进料(图未示)分配到第一和第二进料框架402、404中的每一个。在萃取剂框架406内的液体萃取剂和第一进料框架402内的萃取进料之间的第一微孔膜408处、在萃取剂框架406内的液体萃取剂和第二进料框架404内的萃取进料之间的第二微孔膜410处建立萃取界面。在这些萃取界面处萃取进料内的溶质转移至液体萃取剂。
第一进料框架402详细地表明在图11A中，应该理解进料框架402、404优选是相同的。在一个实施方案中，进料框架402具有格子状结构，限定第一或前表面和第二或后表面(在图11A中被隐藏)。多个横杆420在外框架结构422内延伸。通过互联，横杆420产生多个开口区域或室424，相对于前表面416和后表面打开。横杆部分426限定的相邻开口区域424通过形成在共用横杆部分426中的一个或多个流体通道428相互流体连接。例如，开口区域424包括第一、第二、第三和第四开口区域424a-424d。横杆部分426a限定第一和第二开口区域424a、424b的一部分，并包括与第一和第二开口区域424a、424b流体连接的流体通道428。相似地，限定部分第二和第三开口区域424b、424c的横杆部分426b包括与第二和第三开口区域424b、424c流体连接的流体通道428。第三和第四开口区域424c、424d；和第一和第四开口区域424a、424d相似地由流体通道428流体连接。尽管许多横杆部分426都表明为三个流体通道428，但是任何其他数量，或者更多或更少，都是可接受的。
特别地，不是每对相邻开口区域424都需要由流体通道流体连接。例如，相邻开口区域424e、424f彼此没有直接流体连接。可选择地，流体通道可以在每个横杆部分内。总之，进料框架402包括入口430、第一出口432和第二出口434。入口430流体连接至开口区域424g；第一出口432流体连接至开口区域424h；第二出口434流体连接至开口区域424i。使用这种优选结构，开口区域424/流体通道428在入口430和出口432、434间限定弯曲流道，如图11A中箭头所示。
在优选的实施方案中，进料框架402、404由刚性、非腐蚀性材料制成，如铝、不锈钢或刚性聚烯烃，例如高密度聚乙烯。如下所述，使用时，萃取进料(图未示)优选在相对较高压力下通过进料框架402、404。因此，进料框架402、404的材料和厚度应能够在相对高应力下保持完整性。
萃取剂框架406详细地表明在图11B中。萃取剂框架406基本上与前述进料框架402、404(图11A)相同，具有格子状结构，限定第一或前表面440和第二或后表面(在图10和图11B中被隐藏)。多个横杆420在外框架结构444内延伸，并限定多个开口区域或室446。在一个实施方案中，开口区域446相对于前表面440和后表面打开。此外，通过相邻开口区域446共用的横杆部分450形成一个或多个流体通道448。此外，在一个实施方案中，不是每个横杆部分450都提供流体通道448。总之，弯曲的流道限定在分别与开口区域446a、446b、446c流体连接的入口452和出口454、456内。
参考图10，微孔膜408、410优选是相同的，并根据框架402-406的尺寸来调节其尺寸。上述任何微孔膜材料可用作微孔膜408、410。
系统400的组装包括在第一进料框架402和萃取剂框架406间密封第一微孔膜408。就此而言，衬垫460可固定于第一进料框架402的后表面(在图10中被隐藏)。衬垫460由适合弹性材料制成，如聚氯丁烯或氯丁橡胶，用于密封进料框架402的前表面。衬垫460包括限定多个孔464的多个延长物462。延长物462的尺寸和位置与第一进料框架402的几个横杆420相应，使得最终组装后，衬垫延长物462与横杆420对齐，孔464通常与相应的开口区域424对齐。这样，组装衬垫460后能露出至少部分开口区域424。可以类似地提供相似的衬垫466、468、470，并固定于萃取剂框架406和第二进料框架404，如图10所示。
第一微孔膜408位于第一进料框架402/衬垫460和萃取剂框架406/衬垫466之间。就此而言，第一进料框架402的后表面(在图10中被隐藏)和萃取剂框架406的前表面440面对，这样对齐开口区域424、446。此外，每个开口区域424、446的至少一部分相对于第一微孔膜408保持露出，使得萃取界面可以穿过第一微孔膜408。相似地，第二微孔膜410在第二框架404/衬垫470和萃取剂框架406/衬垫468之间。第二进料框架404的前表面416和萃取剂框架406的后表面(在图10中被隐藏)面对，这样对齐开口区域424、446。开口区域424、446的至少一部分相对于第二微孔膜410保持露出，使得萃取界面可以穿过第二微孔膜410。
参考图12，这样组装成的框架402-406如通过螺栓482夹在板480a、480b之间，尽管同样可以接收其他形式的连接。第一板480a密封第一进料框架402的前表面416(图12中所示)，而第二板480b密封第二进料框架404的后表面(图12中的484)。因此，额外的密封材料(例如衬垫)可置于板480a、480b和相应的进料框架402、404之间以确保流体紧密密封。
使用时，萃取进料(图未示)进入第一和第二进料框架402、404的入口430(在图12中被隐藏)，液体萃取剂(图未示)进入萃取剂框架406的入口452。萃取进料和液体萃取剂流过各自框架402-406限定的弯曲流体通道，对各自液体流产生混合作用。在一个实施方案中，萃取进料和液体萃取剂连续地流过或再循环地通过相应的框架402-406，其中液体通过相应的框架402-406的各自第一出口432、454流出。可选择地，可以使用充入和释放方法，从而进料框架402、404充入一定体积萃取进料，萃取剂框架406充入一定体积液体萃取剂。相应框架402-406中的萃取进料和液体萃取剂体积保持停留时间，然后释放。就此而言，第二出口434、456位于每个框架402-406的同一侧，以有助于同时重力引导释放或从框架402-406排出所含的体积(即当系统400相对于图12的方向颠倒)。此外，第二出口434、456在充入或流动操作中可以保持打开(完全或部分地)，从而从各自框架402-406带走空气。
不论使用连续流动或充入和释放技术，第一进料框架402内的萃取进料(图未示)都在开口区域424与第一微孔膜408接触，第二进料框架404内的萃取进料(图未示)都在开口区域424与第二微孔膜410接触。相似地，萃取剂框架406内的液体萃取剂(图未示)都在开口区域446与第一和第二微孔膜408、410接触。由于开口区域424、446对齐，所以穿过第一和第二微孔膜408、410建立萃取界面，从而使得萃取进料(在进料框架402、404内所含的)内的溶质转移至液体萃取剂。
使用其中萃取进料(图未示)和液体萃取剂(图未示)连续通过各自框架402-406再循环的实施方案，通过控制萃取进料和/或液体萃取剂的流速，保持穿过多孔膜408、410的所需压差。结合图10，进料框架402、404的入口430与萃取剂框架406的入口452相对。这样，进料框架402、404中的一般流体流方向与萃取剂框架406相对，从而在相应的液-液萃取界面处的萃取进料和液体萃取剂间产生较大剪切。
尽管图10的系统400包括两个进料框架402、404和单个萃取剂框架406，但是多个其他结构也是可以接受的。例如，可以使用单个进料框架和单个萃取剂框架。可选择地，可以提供多个进料框架和萃取剂框架(例如，10个或更多)。因此，进料框架可以比萃取框架多，萃取框架可以比进料框架多，或二者相等。然而，每个进料框架面对一个萃取剂框架，反之亦然。
另一种可选择实施方案的液-液萃取系统500表明在图13中。系统500与前述系统400(图10)高度相似，包括第一进料框架502、第二进料框架504、萃取剂框架506、第一微孔膜508和第二微孔膜510。下面详细说明各元件。然而，一般地，第一微孔膜508密封在第一进料框架502和萃取剂框架506之间；而第二微孔膜510密封在第二进料框架504和萃取剂框架506之间。使用时，液体萃取剂(图未示)分配到萃取剂框架506，萃取进料(图未示)分配到第一和第二进料框架502、504中的每一个。在萃取剂框架506内的液体萃取剂和第一进料框架502内的萃取进料之间的第一微孔膜508处、在萃取剂框架506内的液体萃取剂和第二进料框架504内的萃取进料之间的第二微孔膜510处建立萃取界面。在这些萃取界面处萃取进料内的溶质转移至液体萃取剂。
第一进料框架502详细地表明在图14A中，应该理解在一个实施方案中进料框架502、504是相同的。进料框架502具有格子状结构，限定了第一或前表面516和第二或后表面(在图14A中被隐藏)。多个横杆518在外框架结构520内延伸，限定多个开口区域或室522。开口区域522相对于前表面516和后表面打开或露出。与前述进料框架402(图11A)相比，进料框架502包括较少数量的横杆518，因此开口区域522数量较少(尽管进料框架502的开口区域522其截面积比进料框架402的开口区域424(图11A)更大)。此外，一个或多个流体通道524形成在各横杆部分526中，更多限定的流道形成在进料框架502中。特别地，排列流体通道524以限定相对弯曲流道，如图14A中箭头所示。
进料框架502还包括入口530、主出口532和副出口534a-534d。每个端口530-534d与各自开口区域522流体连接。为更清楚起见，在一个实施方案中，每个副出口534a-534d包括单独控制阀536，用于选择性地控制相应副出口534a-534d的打开和关闭。
萃取剂框架506详细地表明在图14B中，在一个实施方案中，基本上与进料框架502、504(图14A)相同。因此，萃取剂框架506具有格子状结构，限定了第一或前表面540和第二或后表面(在图14B中被隐藏)。多个横杆542在外框架结构544内延伸，并限定多个开口区域或室546。开口区域546相对于前表面540和后表面打开或露出。一个或多个流体通道548形成在各横杆部分550中，被排列以限定相对弯曲流道，如图14B中箭头所示。最后，萃取剂框架506包括入口554、主出口556和副出口558a-558d，每个与各自开口区域546流体连接。与进料框架502相同，每个副出口558a-558d包括单独控制阀560。
参考图13，微孔膜508、510优选是相同的，并根据框架502-506的尺寸来调节其尺寸。上述任何微孔膜材料可用作微孔膜508、510。
系统500的组装包括在第一进料框架502和萃取剂框架506间密封第一微孔膜508。就此而言，衬垫570可固定于第一进料框架502的后表面(在图13中被隐藏)，衬垫572可固定于萃取剂框架506的前表面540。相似地，衬垫574固定于萃取剂框架506的后表面(在图14中被隐藏)，衬垫576可固定于第二进料框架504的前表面516。衬垫570-576与系统400(图10)所述的相似，并根据框架502-506的尺寸来调节其尺寸。
此外，每个衬垫570-576形成多个孔580，最终组装各自框架502-506后，至少部分地露出相应的开口区域522、546。因此，最终组装后，至少部分第一进料框架502的开口区域522相对于第一微孔膜508露出；至少部分萃取剂框架506的开口区域546相对于第一和第二微孔膜508、510露出；至少部分第二进料框架504的开口区域522相对于第二微孔膜510露出。由于最终组装后开口区域522、546对齐，所以可以建立穿过第一和第二微孔膜508、510的萃取界面。
参考图15，这样组装成的框架502-506如通过螺栓586夹在板584a、584b之间，尽管同样可以接受其他形式的连接。第一板584a密封第一进料框架502的前表面516(图15中所示)，而第二板580b密封第二进料框架504的后表面(图15中的588)。因此，额外的密封材料(例如衬垫)可置于板584a、584b和相应的进料框架502、504之间以确保流体紧密密封。
使用时，萃取进料(图未示)进入第一和第二进料框架502、504的入口530(图14A)，液体萃取剂(图未示)进入萃取剂框架506的入口554。萃取进料和液体萃取剂流过各自框架502-506限定的流体通道，使各自液体流发生混合作用。在一个实施方案中，进料框架502、504充入所需体积的萃取进料，萃取剂框架506充入所需体积的液体萃取剂。第一进料框架502的主出口532、第二进料框架504的主出口532和/或萃取剂框架506的主出口556在部分或完全充入操作中保持完全或部分打开，以允许空气从相应的框架502、504和/或506排出。所含体积保持停留时间，在此期间萃取进料中的溶质通过第一和第二微孔膜508、510萃取进液体萃取剂。停留时间之后，控制阀536、560打开，所含体积通过副出口534a-534d、558a-558d从框架502-506排出。
可选择地，萃取进料和/或液体萃取剂可通过各自框架502-506连续流动或再循环。因此，萃取进料通过各自主出口532从第一和第二进料框架502、504除去(例如通过泵)，而液体萃取剂通过主出口556从萃取剂框架506除去(例如通过泵)。
尽管图13的系统500包括两个进料框架502、504和单个萃取剂框架506，但是多个其他结构也是可以接受的。例如，可以使用单个进料框架和单个萃取剂框架。可选择地，可以提供多个进料框架和萃取剂框架(例如，10个或更多)。因此，进料框架可以比萃取框架多，萃取框架可以比进料框架多，或二者相等。然而，每个进料框架面对一个萃取剂框架，反之亦然。
本发明另一种可选择实施方案的液-液萃取系统600表明在图16中。系统600通常包括进料框架602、萃取剂框架604和微孔膜606。下面详细说明各元件。然而，一般地，微孔膜606密封在框架602、604间。使用时，萃取进料(图未示)进入进料框架602，液体萃取剂(图未示)进入萃取剂框架604。在进料框架602的萃取进料和萃取剂框架604的液体萃取剂之间穿过微孔膜606建立萃取界面。萃取进料内的溶质沿萃取界面萃取进液体萃取剂。
在一个实施方案中，进料框架602和萃取剂框架604相同。参考图17，更详细地表明了进料框架602，进料框架602是在其前表面608形成延伸的相对肩部607的板状体。入口区域610和出口区域612是前表面608中的凹陷。入口和出口614、616形成在框架602中，并分别与入口区域610和出口区域612流体连接。此外，多个肋618是相对于前表面108向外的突出物，以线性方式延伸限定多个通道620。每个肋618包括相对的第一和第二端部622、624，它们从各自端壁626、628偏移，限定部分入口区域610和出口区域612。使用这种结构，每个通道620相似地由分别在入口区域610和出口区域612终止的相对入口端632和出口端634限定。每个通道入口端632与入口614流体连接，每个通道出口端634与出口616流体连接。特别地，图17表明了最外通道620a、620b，它们分别被限定在最外肋618和密封衬垫630a、630b之间。在一个实施方案中，密封衬垫630a、630b不是由框架602物理形成。代替的是，经过其中衬垫(图17未示)压向前表面608最终组装后，衬垫沿密封衬垫630a、630b密封前表面608，从相应的最外肋618偏移。然后，此结构建立通道620a、620b。因此，相对于仅表示框架602的图17，密封衬垫630a、630b是可想象的。
使用上述结构，通道620在入口614和出口616间提供流体通道。在一个实施方案中，框架602用于产生经过通道620的相对较高流速，而且压力损失最小。因此，框架602和特别是限定通道620的表面由高光滑材料制成，如铝。相对于宽度和深度，通道620相对较小，在一个实施方案中宽度为0.4-1.4cm，例如0.9cm。此外，根据一个实施方案，通道620深度为0.02-0.15cm，例如0.08cm。此外，每个通道620的底部表面636在入口和出口端632、634向内逐渐收缩(相对于图17的平面)，并进入入口和出口区域610、612，从而限定了收缩的锥度，2.5cm的距离收缩0.1-1.0cm，例如2.5cm距离收缩0.5cm。最后，根据一个实施方案，每个肋618的第一和第二端部分622、624的宽度比中心部分638大。例如，每个肋618的中心部分638宽度为0.05-0.1cm，例如0.08cm；而第一和第二端部分622、624宽度为0.1-0.8cm，例如0.3cm。尽管已说明了各种进料框架602元件的优选特征和尺寸，但是其他结构也是可接受的。例如，可以使用其他尺寸，可以改变或取消某些特征(例如，通道端632、634的锥形；改变肋618的宽度；等)。
参考图16，根据框架602、604的尺寸调节微孔膜606的尺寸。上述的微孔膜材料都可用作微孔膜606。
在一个实施方案中，系统600还包括与进料框架602相连的衬垫640和与萃取剂框架604相连的衬垫642。衬垫640、642由适合的弹性材料制成，如聚氯丁烯或氯丁橡胶，并根据相应框架602、604的尺寸来调节尺寸。
每个衬垫640、642限定与框架602、604的前表面608形状相似的中心开口644、646。因此，经将衬垫640组装到进料框架602的前表面608和将衬垫642组装到萃取剂框架604的前表面(被隐藏在图16)，至少部分形成于其中的通道620保持打开。
最后，在一个实施方案中，萃取剂框架604可带有筛子或带眼材料650，并置于衬垫642和微孔膜606之间。筛子650限定多个相对较大开口652(例如，0.3cm×0.3cm方孔)，并由相对较强材料形成，如聚乙烯。筛子650用于支撑微孔膜606，利于施加较大的压力/力穿过膜606。如下所述，筛子650还略微妨碍均匀液体沿微孔膜606表面的流动，从而对流体产生混合作用。
系统600的组装包括以图16中所示的顺序排列的进料框架602、衬垫640、微孔膜606、筛子650、衬垫642和萃取剂框架604。由于框架602、604基本上相同，所以框架602、604的肋618和通道620对齐。框架602、604(因此其间的各元件)如通过螺栓654相互固定。参考图18，组装后的系统600高度紧凑，其进料框架602的端口614、616相对萃取剂框架604的入口和出口656、658延伸。在一个实施方案中，控制阀660与进料框架602的出口616相连，控制阀与萃取剂框架604的出口658相连。
使用时，萃取进料(图未示)通过入口和出口614、616连续循环地通过进料框架602。例如，入口和出口614、616可与萃取进料贮存器(图未示)流体连接，可以使用泵使萃取进料通过进料框架602连续循环。萃取进料通过进料框架602所需的流体压力可由适合的阀系统(包括例如控制阀660)保持，其可以包括压力计。相似地，液体萃取剂(图未示)通过入口和出口656、658连续循环地通过萃取剂框架604。例如，可以使用泵(图未示)使贮存器(图未示)的液体萃取剂连续循环到萃取剂框架604并从其出来。此外，液体萃取剂通过萃取剂框架604所需的流体压力可由适合的阀系统(包括例如控制阀662)保持，其可以包括压力计。
当萃取进料(图未示)和液体萃取剂(图未示)分别通过进料框架602和萃取剂框架604时，萃取进料和液体萃取剂沿开口通道620(图17)接触微孔膜606。由于框架602、604的通道620对齐，所以在微孔膜606处产生萃取界面，使得萃取进料中的溶质通过微孔膜606转移至液体萃取剂。通道620的相对平滑、浅的结构使萃取进料和液体萃取剂以相对较高流速(例如，至少4mL/sec)流过各自框架602、604，同时压降最小。筛子650(图16)使液体萃取剂以非层流方式在微孔膜606界面流动，使得溶质不容易收集在微孔膜606的孔内，并且液体萃取剂中含溶质的部分更容易从微孔膜606表面除去，被″新″液体萃取剂替换。
尽管已结合优选实施方案说明了本发明，但是本领域所属技术人员应该理解，在不脱离本发明精神和范围内，可以做出各种形式和细节上的变化。例如，各种萃取系统优选被描述为包括萃取进料元件和液体萃取元件；然而，这些元件可以颠倒。也就是说，上述实施方案中的任何一个中，优选含有/保持萃取进料的室或框架可以改为含有/保持液体萃取剂，反之亦然。

Claims (88)

1.一种液-液萃取系统，其包括：
用于容纳萃取进料和液体萃取剂中的一种的外室，该外室限定容纳区域；及
用于在其流动区域中容纳萃取进料和液体萃取剂中的另一种的内室，该内室由内部容纳框架的微孔膜套限定；
其中最终组装后，至少该内室的流动区域位于该外室的容纳区域内，使得该微孔膜套在该内室和外室的内含物之间建立萃取界面。
2.如权利要求1所述的系统，其中该微孔膜套包括与底部连接的相对主侧壁。
3.如权利要求2所述的系统，其中每个主侧壁包括外表面，及其中最终组装后，每个外表面的至少一部分相对于该外室的容纳区域露出。
4.如权利要求2所述的系统，其中该外室包括限定上侧和底部的侧壁，及其中该微孔膜套限定相对该底部的上部，及其中最终组装后，该微孔膜套的上部与该外室的上侧的接近，该微孔膜套的侧壁与该外室的侧壁分离。
5.如权利要求2所述的系统，其中该微孔膜套限定相对该底部的上部，及其中该相对的主侧壁在该上部没有连接。
6.如权利要求5所述的系统，其中该框架通过该上部可除去地保持在该微孔膜套内。
7.如权利要求1所述的系统，其中该内室与该外室可除去地相连。
8.如权利要求7所述的系统，其中该外室限定开口上侧和底部，及其中配置该系统使得该内室通过该开口上侧可插入在该外室内。
9.如权利要求1所述的系统，其中该微孔膜套包括相对的主侧壁，每个主侧壁包括内表面，及其中配置该框架以在该内表面间建立分离。
10.如权利要求1所述的系统，其中该内室由上部区域和下部区域限定，及其中该内室包括在该多孔膜套从该上部区域延伸至该底部侧面的液体导管，该导管在该下部区域向该流动区域打开，以将液体输送至该微孔膜套的内部。
11.如权利要求10所述的系统，其中配置该框架以在该流动区域内提供多个流体通道。
12.如权利要求1所述的系统，其中该框架包括外框架结构和在部分外框架结构间延伸的多个横杆。
13.如权利要求12所述的系统，其中该外框架结构包括相对的侧部元件、顶部元件和底部元件，及其中该横杆包括在该相对的侧部元件间延伸的至少一个水平杆和在该顶部元件和该底部元件间延伸的至少一个垂直杆。
14.如权利要求13所述的系统，其中该横杆包括在该相对的侧部元件之间延伸的多个水平杆，而且每个杆形成至少一个流体通道。
15.如权利要求1所述的系统，其中该框架包括限定相对的主表面和流动区域的中心板，及其中该中心板形成在该流动区域的主表面间延伸的多个孔，用于使液体在该主表面间流通。
16.如权利要求15所述的系统，其中该框架包括：
固定在该流动区域中第一主表面上方的第一筛子；及
固定在该流动区域中第二主表面上方的第二筛子。
17.如权利要求16所述的系统，其中该中心板还限定用于将液体输送至该流动区域底部的通道。
18.如权利要求17所述的系统，其中该框架还包括分别固定在该中心板相对主表面上的相对外板，该外板在该流动区域中打开并封闭该通道。
19.如权利要求1所述的系统，还包括：
多个内室，每个内室由内部容纳框架的微孔膜套限定；
其中最终组装后，至少多个内室中每个内室的流动区域位于该外室的容纳区域内。
20.如权利要求19所述的系统，其中该内室以并排方式排列，该系统还包括：
置于相邻内室间的隔板。
21.如权利要求20所述的系统，还包括：
多个隔板，每一隔板置于一对内室之间。
22.如权利要求20所述的系统，其中该内室的流动区域从底部延伸至进入线，及其中该隔板其长度不小于该内室流动区域的长度。
23.如权利要求20所述的系统，其中多个内室包括相邻的第一和第二内室，及其中配置该隔板使得最终组装后，该隔板防止该第一和第二室的微孔膜套相互接触。
24.如权利要求20所述的系统，其中该隔板形成多个流体通道，使得最终组装两个内室间的隔板后，该外室内的液体通过该流体通道与该内室相互作用。
25.如权利要求19所述的系统，还包括固定在第一和第二内室间的顶部部分。
26.如权利要求25所述的系统，其中该顶部部分形成第一和第二孔，该系统还包括：
与该第一和第二室流体连接并通过该顶部部分中的第一孔的出口管道；及
与该第一和第二室流体连接并通过该顶部部分中的第二孔的出口管道。
27.如权利要求1所述的系统，其中该外室在其上部形成槽。
28.如权利要求1所述的系统，还包括：
该外室内所含的萃取进料；及
该内室所含的液体萃取剂；
其中该外室内萃取进料的进入线高于该内室内液体萃取剂的进入线。
29.如权利要求28所述的系统，其中该微孔膜套包括底部和顶部，及其中最终组装后，该多孔膜套的顶部高于该外室内萃取进料的进入线。
30.如权利要求28所述的系统，其中该内室的流动区域浸在该萃取进料内。
31.如权利要求1所述的系统，其中该微孔膜套是可自身缠绕的延长体，使得该内室是具有轴的卷筒。
32.如权利要求31所述的系统，还包括置于该微孔膜套缠绕层间的隔离卷。
33.如权利要求31所述的系统，其中该微孔膜套的未缠绕长度限定相对主侧壁，每个主侧壁包括内表面，该内室还包括：
与至少一个主侧壁的内表面相邻的带眼材料。
34.如权利要求31所述的系统，其中该框架包括多个分开的肋，每个肋相对于该卷筒的轴在轴向方向延伸。
35.如权利要求31所述的系统，其中该框架包括多个分开的肋，每个肋相对于该卷筒的轴在切线方向延伸。
36.如权利要求31所述的系统，其中该内室限定在该卷筒外部的外边缘和在该卷筒内部的内边缘，及其中该内室还包括入口管道，以将液体输送至与该外边缘相邻的微孔膜套内部。
37.如权利要求31所述的系统，其中该内室限定顶部和底部，还包括入口管道，以将液体输送至与该内室底部相邻的微孔膜套内部。
38.如权利要求37所述的系统，其中该内室还包括在该微孔膜套内沿其长度延伸并与该内室顶部相邻的出口管道，该出口管道与该套内部流体连接，并用于将液体从该内室输送至出口。
39.如权利要求38所述的系统，其中该出口管道限定置于该微孔套内的收集部分，该收集部分形成多个流体开口。
40.一种液-液萃取系统，其包括：
萃取剂框架和进料框架，每个框架限定：
入口，
出口，
具有多个开口区域的前表面，
位于该入口和该出口间的多个流体通道；及
密封在该萃取剂框架和该进料框架的各前表面间的微孔膜；
其中该萃取剂框架和该进料框架的各开口区域基本上对齐，并且该微孔膜在该萃取剂框架内的液体萃取剂和该进料框架的萃取进料间的开口区域处建立萃取界面。
41.如权利要求40所述的系统，还包括：
在该萃取剂框架前表面和该微孔膜之间固定的第一衬垫；及
在该进料框架前表面和该微孔膜之间固定的第二衬垫。
42.如权利要求40所述的系统，其中该进料框架限定相对该前表面的后表面，该系统还包括：
第二萃取剂框架，其限定入口、出口、具有多个开口区域的前表面和位于该入口和该出口间的多个流体通道；及
密封在该第二萃取剂框架前表面和该进料框架后表面间的第二微孔膜。
43.如权利要求40所述的系统，其中该萃取剂框架限定相对该前表面的后表面，该系统还包括：
第二进料框架，限定入口、出口、具有多个开口区域的前表面和位于该入口和该出口间的多个流体通道；及
密封在该第二进料框架前表面和该萃取剂框架后表面间的第二微孔膜。
44.如权利要求40所述的系统，其中该萃取剂框架和进料框架每个限定格子结构，该格子结构包括组合形成多个室的多个横杆，该多个室限定多个开口区域。
45.如权利要求44所述的系统，其中多个室包括相邻的第一和第二室，及其中限定该第一和第二室中每一个一部分的横杆部分，形成与该第一和第二室流体连接的至少一个流体通道。
46.如权利要求45所述的系统，其中该横杆部分形成与该第一和第二室流体连接的多个流体通道。
47.如权利要求44所述的系统，其中每个室通过形成在中间横杆部分中的至少一个流体通道，与至少一个相邻室流体连接。
48.如权利要求44所述的系统，其中该流体通道从该入口到该出口建立弯曲的流道。
49.如权利要求40所述的系统，其中该萃取剂框架和该进料框架每一个限定从该入口到该出口的流体流动方向，该入口与该出口相对。
50.如权利要求49所述的系统，其中最终组装后，该萃取剂框架的流体流动方向与该进料框架的流体流动方向相反。
51.如权利要求40所述的系统，其中该进料框架和萃取剂框架每一个包括入口和多个出口，及其中最终组装后，排列该进料框架和萃取剂框架以通过各自出口促进重力引导的流体流动。
52.如权利要求40所述的系统，其中该萃取剂框架形成在该入口和该出口间延伸并与其流体连接的多个通道，该通道限定该开口区域和该流体通道。
53.如权利要求52所述的系统，其中相对该前表面的多个通道是关闭的。
54.如权利要求52所述的系统，其中多个通道以线性方式延伸。
55.如权利要求52所述的系统，其中多个通道每一个由高度光滑的侧壁限定。
56.一种将溶解的溶质从第一种液体萃取进第二种液体的方法，该方法包括：
提供外室；
在该外室内设置内室，该内室包括内部容纳框架的微孔膜套；
将该第一种液体分配到该外室；
将该第二种液体分配到该内室；
其中该第一种液体接触该微孔膜套的外部，该第二种液体接触该微孔膜套的内部；及
通过该微孔膜套的孔将该溶质从该第一种液体转移至该第二种液体。
57.如权利要求56所述的方法，其中该微孔膜套包括相对的主侧壁，及其中该第一种液体与两个主侧壁的外部接触。
58.如权利要求56所述的方法，其中该外室包括从底部延伸的壁，及其中该外室中内室的特征是该微孔膜套不与该壁接触。
59.如权利要求56所述的方法，其中该内室限定具有上部和下部的流动区域，及其中将该第二种液体分配到该内室包括将该第二种液体从液体源输送至该流动区域下部。
60.如权利要求59所述的方法，其中分配该第二种液体还包括从该下部到该上部充入该内室的流动区域。
61.如权利要求60所述的方法，其中在充入该流动区域的步骤中，部分体积的第二种液体通过形成在该框架中的限制流动的流体通道。
62.如权利要求61所述的方法，其中在充入该流动区域的步骤中，部分体积的第二种液体通过该限制流动的流体通道使该第二种液体非层流流动。
63.如权利要求59所述的方法，还包括：
停止充入该内室的步骤，使得一定体积的第二种液体含在该内室内；及
在停留时间后从该内室除去大部分体积的第二种液体，在停留时间内溶质从该第一种液体转移至该第二种液体。
64.如权利要求63所述的方法，其中该停留时间至少为一分钟。
65.如权利要求63所述的方法，还包括：
在从该内室除去含有溶质的第二种液体后，用第二体积的第二种液体补充到该内室。
66.如权利要求59所述的方法，还包括：
停止将该第一种液体分配到该外室，使得一定体积的第一种液体含在该外室内；及
在停留时间后从该外室除去大部分体积的第一种液体，在停留时间内溶质从该第一种液体转移至该第二种液体。
67.如权利要求66所述的方法，其中该停留时间至少为一分钟。
68.如权利要求59所述的方法，还包括：
使该第二种液体连续流过该内室的流动区域。
69.如权利要求68所述的方法，还包括：
在该内室内建立连续流动的步骤中，产生弯曲流道。
70.如权利要求59所述的方法，还包括：
在该外室上部从该第一种液体中撇去至少一种杂质。
71.如权利要求56所述的方法，还包括：
提供多个内室，每一个内室包括容纳框架的微孔膜套；
在该外室内设置多个内室中的每一个；及
将该第一种液体分配到多个内室中的每一个。
72.如权利要求56所述的方法，还包括：
更换该微孔膜套。
73.如权利要求56所述的方法，其中该微孔膜套是可自身缠绕的延长体，使得该内室限定具有轴的卷筒。
74.如权利要求73所述的方法，其中该内室从外部缠绕层缠绕到内部缠绕层，该内室还包括从与外部缠绕层相邻的微孔膜套延伸的入口和从与内部缠绕层相邻的微孔膜套延伸的出口，及其中分配该第二种液体包括将该第二种液体从该入口导向该出口。
75.如权利要求74所述的方法，其中该框架限定相对于该卷筒的轴在切线方向延伸的多个通道，及其中将该第二种液体从该入口导向该出口还包括使该第二种液体通过多个通道。
76.如权利要求74所述的方法，其中该内室还包括与该入口流体连接的入口导管和与该出口流体连接的出口导管，其中每个入口和出口导管的一部分位于该微孔膜套内，及其中将该第二种液体从该入口导向该出口包括从该入口导管释放该第二种液体和从该出口导管接收该第二种液体。
77.如权利要求76所述的方法，其中该卷筒限定顶部和底部，及其中该第二种液体在邻近底部处被释放和在邻近顶部处被接收。
78.一种将溶解的溶质从第一种液体萃取进第二种液体的方法，该方法包括：
提供萃取装置，其包括相对的第一和第二框架和微孔膜，每个框架限定多个开口区域和多个流体通道，该微孔膜密封在该框架间；
将该第一种液体引入该第一框架，使得该第一种液体通过该第一框架通道；
将该第二种液体引入该第二框架，使得该第二种液体通过该第二框架通道；
其中该第一和第二种液体分别在该第一和第二框架的开口区域处接触该微孔膜；及
通过该微孔膜的孔将该溶质从该第一种液体转移至该第二种液体。
79.如权利要求78所述的方法，其中该第一框架包括入口和出口，及其中将该第一种液体引入该第一框架包括产生该第一种液体从该入口到该出口的弯曲流道。
80.如权利要求78所述的方法，其中该第二框架包括入口和出口，及其中将该第二种液体引入该第二框架包括产生该第二种液体从该入口到该出口的弯曲流道。
81.如权利要求78所述的方法，其中每个框架包括入口和出口，该方法还包括：
使该第一种液体从该第一框架入口连续流到该第一框架出口；及
使该第二种液体从该第二框架入口连续流到该第二框架出口。
82.如权利要求79所述的方法，其中该第一和第二种液体在相反方向流动。
83.如权利要求78所述的方法，还包括：
用一定体积的第一种液体充入该第一框架；
用一定体积的第二种液体充入该第二框架；及
在停留时间后，从该第二框架除去大部分体积的第二种液体。
84.如权利要求83所述的方法，还包括：
在停留时间后，从该第一框架除去大部分体积的第一种液体。
85.如权利要求83所述的方法，其中从该第一框架除去该第一种液体包括：
从该第一框架重力引流该第一种液体。
86.如权利要求78所述的方法，其中该萃取装置还包括第三框架，其限定多个开口区域和多个流体通道和密封在该第三框架和该第二框架间的第二微孔膜，该方法还包括：
将该第一种液体引入该第三框架，使得该第一种液体通过该第三框架通道；
其中该第一和第二种液体分别在该第二和第三框架的开口区域处接触该微孔膜；及
通过该第二微孔膜的孔将该溶质从该第三框架中的第一种液体转移至该第二种液体。
87.如权利要求78所述的方法，其中该萃取装置还包括第三框架，其限定多个开口区域和多个流体通道和密封在该第三框架和该第一框架间的第二微孔膜，该方法还包括：
将该第二种液体引入该第三框架，使得该第二种液体通过该第三框架通道；
其中该第一和第二种液体分别在该第一和第三框架的开口区域处接触该微孔膜；及
通过该第二微孔膜的孔将该溶质从该第一种液体转移至该第三框架中的第二种液体。
88.如权利要求78所述的方法，其中该第一和第二框架限定与入口和出口流体连接的多个通道，该方法还包括：
使该第一和第二种液体分别连续加压流过该第一和第二框架通道。
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