[实用新型]膜萃取－反萃一体化设备

说明书

本实用新型是属于膜分离技术。

近几年来，将膜分离过程与萃取过程相结合形成了一种新型分离技术，较之于常规的溶剂萃取法有许多优点。根据所采用的膜的类型，可分为液膜萃取法(通常称为液膜法)和固体膜萃取法(通常称为膜萃取法)。

具有分离选择性的人造液膜是Martin在六十年代初发现的。液膜分离技术是美籍华人黎念之(N.N.Li)博士在1968年提出的。液膜可分为乳化液膜和支撑液膜，其分离过程有类似二级萃取之处，但它又优于溶剂萃取。液膜过程是将原料液中的溶质直接输送到回收液中，也就是说，提取作用和解析作用是同时在一级内连续进行的。这不同于溶剂萃取法要求萃取和反萃取两个分离级。操作过程由二步合并为一步，无论就节省工序和降低成本来说，都是可取的。由于一次完成提取和解吸，通过移去被络合的溶质，液膜过程推动了络合作用的平衡状态向形成络离子的方向移动。这就消除了溶剂萃取法中固有的萃取平衡的限制，大大地提高了分离效率。液膜中起分离作用的流动载体或增溶添加剂，其含量约占总组成的百分之几。很少的载体或添加剂却能产生很高的分离效果，并且迅速地提高溶质的浓度。液膜过程损失有机物少，操作温度范围广，操作浓度的区间大。

但是，液膜作为一项正在发展中的新技术，不可避免地有着正待克服的严重缺点。首先，选择液膜的基本前提是它不溶于邻接的原料液和回收液，而一定程度的互溶又是不可避免的。这就引起了液膜的不稳定性和有关的膜寿命问题，因而直接影响到实际分离效果，同时造成了液膜体系的溶解损失，以及因溶解损失带来的污染环境等弊害。正因为如此，所以目前成功地应用液膜的范围还是比较窄的，特别是工业化的实例尚不多见。其次，由于液膜稳定性及液膜分离后的破乳等技术问题尚未很好解决，所以还难以实现工业化。

鉴于乳化液膜和支撑液膜存在的问题和不足，近年来人们又提出了膜萃取法。其传质过程是在把料液相和萃取相分开的微孔膜表面进行的，因此不存在通常萃取过程中的液滴的分散与聚合现象，可以减少萃取剂在料液中的夹带损失，不形成直接接触的液-液两相流动，可使选择萃取剂的范围大大改变，两相在膜两侧分别流动，使过程免受“返混”的影响和“液返”条件的限制，料液相与萃取相在膜两侧同时存在，可以避免膜内溶剂的流失。同时，传质效率大大提高。

膜萃取的研究工作始于80年代初，1985年D.O.Cooney和C.L.Jin使用中空纤维膜组件对含酚水溶液进行实验。Sirkar及其合作者对平板膜萃取和小型膜萃取器萃取的传质机制进行了广泛的研究。但是发展至今，膜萃取过程未见工业应用，未有适合工业化生产的科学合理的膜设备报导。

本实用新型的目的是设计一种效率高、成本低、装置简单的膜萃取-反萃设备。

膜萃取-反萃设备主要是三部分组成：中空纤维萃取(反萃取)柱，萃取剂循环装置和反萃剂循环装置。它们如下循环串联：萃取剂储槽→萃取柱→反萃柱→萃取剂储槽；另一循环是：反萃剂储槽→反萃柱→反萃剂储槽。即萃取液流经萃取柱，萃取液经过萃取流出萃取柱后再流入连接的反萃柱，经过反萃后的萃取剂到达萃取剂储槽经循环泵再进入萃取柱循环使用，萃取剂储槽连接在萃取柱的一个进口，随时添加萃取剂，反萃剂储槽一端与反萃柱的一个进口连接，反萃液经过反萃后，从反萃柱的一个出口流出，经反萃柱出口流回反萃液储槽，反萃液中萃取物达到一定浓度后再予置换。反萃柱的另一对进出口是上述萃取柱出来的萃取液进入反萃柱的进出口。该设备工作时，萃取柱中中空纤维膜内走待处理液，膜外走萃取液，如此则反萃柱中也是膜外走从萃取柱中来的萃取液，膜内走反萃液，待处理液体经过如此循环，其中的萃取物进入反萃液中。也可与上述走向相反方法进行萃取与反萃。膜内待萃液与膜外萃取液逆向流动，使其充分接触，提高萃取效率。萃取柱和反萃取柱内是中空纤维膜组件，即中空纤维紧密排列、固定，其进出口从柱中引出。萃取柱和反萃柱各有两对进出口，分别是膜内腔和膜外壁的待萃液和萃取液或者是萃取液和反萃液的进出口。

本实用新型的设备中有萃取剂循环装置和反萃取剂循环装置，即萃取剂储槽中萃取液进入萃取柱时的控制装置，它们是从萃取剂储槽进入萃取柱时有循环泵、阀门和压力表，从反萃柱出来的萃取液经流量计和阀门后进入萃取剂储槽；同理，反萃取储槽也有同样装置一套。如果该装置用于废水处理，则如本实用新型图所示，废水从萃取柱下端进入膜纤维内，从上端流出；萃取剂从上端流入膜间隙，从下端流出进入反萃柱，同理，废水进、出萃取柱也需阀门、压力表和流量计一套装置。