[发明专利]错流式膜组件

说明书

背景技术

本公开涉及错流式膜组件及用其将已溶解溶质从第一液体萃取到 第二液体的系统。

液-液萃取是一种将第一液体中的已溶解溶质转移到与第一液体 基本不混溶的第二液体中的常用技术。第一液体中溶质的溶液通常被 称为“进料溶液”，第二液体通常被称为“萃取剂”或“液体萃取剂”。 当进料溶液与液体萃取剂接触时，溶质会趋向于根据该溶质在两种液 体中的相对溶解度在这两种液体之间进行自我分配。

一种实现液-液萃取的传统方法是直接混合进料溶液和液体萃取 剂。遗憾的是，该技术通常更引起混合物中形成永久的分散体或乳状 液，致使萃取工艺在时间和最终结果方面的效率都极为低下。

已经开发出一种微孔膜萃取方法，以解决上述分散体等问题。具 体地讲，微孔膜一面通常与进料溶液接触，而其另一面与液体萃取剂 接触。从而在微孔膜的微孔内形成进料溶液与液体萃取剂之间的液-液 界面，溶质通过该界面进行转移。

通过微孔膜在进料溶液与液体萃取剂之间形成粗略分离，这一想 法已被证明是可行的。但是，在工业环境中，微孔膜液-液萃取的可行 性通常取决于萃取速度(其又取决于微孔膜提供的液-液界面表面积) 和在膜被损坏或污染的情况下替换膜的难易程度。传统的微孔膜液-液 萃取装置和方法使用具有有限液-液界面表面积的设计，这样不利于膜 的替换。这些固有的低效性影响了微孔膜萃取的大规模商业应用。

许多商业应用(例如，从发酵的进料液中获取乙醇)使用微孔膜 液-液萃取技术可获得有益效果。因此，需要采用可维持高性价比的微 孔膜的高生产率液-液萃取系统。

发明内容

本发明提供了错流式膜组件以及用其将已溶解溶质从第一液体萃 取到第二液体的系统。在一些实施例中，这些膜组件可用于将已溶解 的溶质(诸如乙醇)从第一液体(诸如水)中优先萃取到第二液体。

本发明的一个方面涉及液-液萃取元件，该元件包括第一层对和第 二层对，该第二层对设置成与所述第一层对邻近以形成层叠层。所述 第一层对包括第一聚合物微孔膜和以第一流动方向取向的第一流动通 道层，所述第一流动方向上具有设置在所述萃取元件第一相对侧上的 流体入口和流体出口。所述第二层对包括第二聚合物微孔膜和以第二 流动方向取向的第二流动通道层，所述第二流动方向不同于所述第一 流动方向并具有设置在所述萃取元件第二相对侧上的流体入口和流体 出口。所述第一微孔膜设置在所素第一流动通道与所述第二流动通道 之间。

本发明的另一方面涉及将已溶解溶质从第一液体萃取到第二液体 的方法。该方法包括：提供液-液萃取元件，使具有已溶解溶质的第一 液体流过所述第一流动通道层，使第二液体流过所述第二流动通道层， 然后通过第一和第二微孔膜将所述溶质从所述第一液体转移到所述第 二液体中。所述萃取元件包括多个第一层对和多个第二层对，每个第 二层对交替在第一层对之间交替，从而形成层叠件。所述第一层对包 括第一聚合物微孔膜和以第一流动方向取向的第一流动通道层，第一 流动方向上具有设置在所述萃取元件第一相对侧上的流体入口和流体 出口。所述第二层对包括第二聚合物微孔膜和以第二流动方向取向的 第二流动通道层，第二流动方向不同于所述第一流动方向并具有设置 在所述萃取元件第二相对侧上的流体入口和流体出口。所述第一微孔 膜设置在所述第一流动通道与所述第二流动通道之间。

上述发明内容并非旨在描述本发明所公开的每个实施例或本公开 的每项具体实施。以下附图、具体实施方式和实例更具体地举例说明 了这些实施例。

附图说明

结合附图对本公开的各种实施例所做的以下详细描述将有利于更 完整地理解本发明，其中：

图1为示例性错流式膜组件的示意透视图；

图2为设置在框架内的示例性错流式膜组件的示意透视图；

图3A为示例性错流式膜组件壳体的示意性剖视图；

图3B为设置在组件壳体内的示例性错流式膜组件的示意性剖视 图；以及

图4为示例性液-液萃取工艺的示意性流程图。

虽然本发明可有各种修改和替代形式，但其具体特点将通过附图 中实例的方式示出并详尽叙述。然而应当理解，其目的不在于将本发 明限定为所述具体实施例。相反，其目的在于涵盖本发明精神和范围 内的所有修改形式、等同物及替代形式。

具体实施方式