[发明专利]一种以中空纤维复合膜为液膜载体的液膜萃取方法

说明书

技术领域

本发明属于液膜技术领域，特别涉及一种以中空纤维复合膜为液膜载体的液膜萃取方法。

背景技术

萃取技术是一种常用的分离技术，目前，常规的工业萃取分离过程，萃取和反萃取需要在两个不同的设备中分别进行，对工艺的操作要求很高，且由于受到传质平衡的影响，所需要的分离设备体积一般较大。因此国内外的许多研究者提出了同级萃取与反萃取的液膜萃取分离技术，目前能够实现同级萃取与反萃取的液膜分离技术主要有：乳化液膜、支撑液膜、中空纤维包容液膜、中空纤维封闭液膜、中空纤维更新液膜等。

液膜技术是一种萃取分离过程，这种技术是以中空纤维复合膜为液膜载体，萃取相通过压力和吸附作用填充到中空纤维复合膜的聚合物膜层和编织管层的孔隙内，并附着在复合膜表面形成液膜，当载体两侧分别流过料液相和反萃相时，即可通过液膜作用实现同级萃取与反萃取的分离。在上述液膜技术中，支撑液膜技术目前研究最多，其是指将液膜材料附着在多孔惰性聚合物的孔隙内从而形成液体薄膜，在支撑体两侧分别流过料液相和反萃相，通过液膜作用实现一定的萃取分离效果。然而支撑液膜在实际运行中液膜的稳定性较差，有学者在研究支撑液膜稳定性的过程中发现，由于液膜材料仅依靠表面张力和毛细管作用力吸附在支撑体的孔道内，在运行过程中容易造成液膜在料液和反萃液中的流失、且会堵塞膜孔道，影响运行的稳定性。

为了解决支撑液膜的稳定性问题，张卫东教授提出了中空纤维更新液膜技术，所谓的中空纤维更新液膜是指在料液相中混合一定量的萃取相，料液相和反萃相在膜两侧逆流通过时，料液相中以液滴存在的萃取相能够不断补充到中空纤维膜表面。但是，其料液相与萃取相需先搅拌混合后再用泵将其压入膜器中，料液相与萃取相的混合液的在低流速下，萃取相在料液相中分相、分层严重，萃取相很难在料液相中以液滴存在，从而使得萃取相吸附到纤维膜表面的几率很小，在运行过程中仍存在液膜流失的问题。且现有的支撑液膜和更新液膜技术中，萃取相都是依靠表面张力和毛细管作用力自然地吸附在支撑体的孔道内，这样并不能保证在支撑体的所有孔隙内均充满萃取相，有碍于传质系数和传质通量的提高。

发明内容

为了解决上述液膜技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种以中空纤维复合膜为液膜载体的液膜萃取方法，通过改变支撑载体的结构和改善液膜的附着方式，来增强液膜的稳定性，提高传质系数和传质通量。

本发明利用中空纤维复合膜为液膜载体，萃取相通过泵的压力及虹吸和吸附作用填充到中空纤维复合膜的孔隙内而形成液膜，在载体两侧分别流过料液相溶液和反萃相溶液，通过液膜作用实现同级萃取与反萃取的分离效果。在萃取与反萃取的过程中，料液相与萃取相经混合器混合后，更多的萃取相以液滴的形式均匀分散在料液相中得到料液相溶液，料液相溶液中的萃取相液滴不断地补充到中空纤维膜的表面，从而使得中空纤维膜上的液膜损失量较小，有利于改善液膜的稳定性。

本发明是通过以下技术方案来实现的，其具体步骤如下：

一种以中空纤维复合膜为液膜载体的液膜萃取方法，该方法是通过管体状的中空维复合膜膜组件和一个管式混合器来实现；

所述中空维复合膜膜组件包括玻璃管体以及封装在该玻璃管体中的中空纤维复合膜；所述中空纤维复合膜的中空通道为管程，中空纤维复合膜外表面与玻璃管之间的空腔为壳程；所述中空维复合膜膜组件两端分别设管程入口、管程出口；玻璃管的侧壁分别设有壳程入口、壳程出口；

所述混合器的两端分别设料液进口和料液出口，混合器的顶部设有投药口；

该方法包括下述步骤：

1）将中空纤维复合膜膜组件管程出口端封死，用泵将萃取相从中空纤维复合膜膜组件管程入口端注入，使萃取相在压力作用下从中空纤维复合膜膜组件内的中空纤维复合膜的内部渗透到中空纤维复合膜的外表面；

2）将经步骤1）处理过后的中空纤维复合膜膜组件在萃取相中浸泡12-24小时，使中空纤维复合膜膜组件的中空纤维复合膜的孔隙内全部充满萃取相，并使得在中空纤维复合膜的内外表面形成一层液体薄膜；

3）将混合器连接在中空纤维复合膜膜组件管程入口的前端，用泵将料液相送入混合器料液进口，同时将萃取相从混合器投药口投入，萃取相体积流量为料液相体积流量的1/10—1/40，萃取相在混合器的作用下以小液滴的形式分散于料液相中形成料液相溶液，料液相溶液从中空纤维复合膜膜组件管程入口进入，在中空纤维复合膜膜组件的管程内以0.5-1.0m/min流动；