[发明专利]一种三相溶剂气助萃取方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种三相溶剂气助萃取方法。

技术背景

液-液萃取是一重要的分离过程的化工单元操作，在化学工业中有着广泛的应用背景。近年来，在传统的有机溶剂-水溶液两相萃取的基础上，许多新型的萃取技术不断涌现，例如胶团、反胶团萃取，浊点萃取，双水相萃取，液-液-液三相萃取技术等。这些萃取技术从分离介质本身入手，利用成相物质的物理化学特性进行调控，达到目标组分的选择性分配。然而，在包含有机溶剂的萃取体系中，常规的完全混合型萃取技术，往往不能解决有机溶剂在水相的溶解损失和对水相的二次污染，萃取过程受相平衡限制而难于进一步提高其分离效率，而提高萃取效率和降低有机溶剂相的溶解损失往往是相互矛盾的。

由有机溶剂-高聚物-盐水组成的液-液-液三相体系，是近年来提出并发展起来的一种新型的萃取分离技术。该萃取体系特别适用于多组分复杂体系如生物发酵体系、多组分废水体系、天然产物体系及多金属体系中目标组分的一步分离纯化。从传质模式上入手也是一种改善三相体系萃取分离效果的一种好的方式。气助溶剂萃取就是利用气泡表面的粘附、气泡液膜夹带、气相携带及液液界面分子扩散等机理，在气体辅助作用下，完成溶质从水相向有机溶剂相或者聚合物相的传递过程，所适用的分离溶质为具有一定挥发性的和疏水性的少量有机物或离子型物质。气助溶剂萃取的传质模式同样可以应用到三相体系中来，这样既充分利用了气助溶剂萃取的优势如减少有机溶剂损失和对水相的二次污染，又可利用三相体系的优势实现多组分的一步富集分离纯化。研究三相萃取和气助溶剂萃取的耦合技术，提出新的萃取方法，开发新的萃取设备，将促进溶剂萃取技术的进步与发展，同时解决已有技术存在的问题和不足。气助三相萃取技术与设备的研究将是一个崭新的研究方向，不仅能够实现多组分溶质的精细分离而且能够解决一般的混合萃取工艺中有机溶剂相在水相的残留问题，对三相萃取热力学和动力学的研究提供了理论上的可能性，具有较好的理论意义和广阔的应用背景。

发明内容

本发明的目的在于开发一种新的三相溶剂气助萃取方法，采用本发明的方法能够实现多组分目标物质的一步分离，同时减少有机溶剂的用量，降低有机溶剂在水相中溶解而造成的二次污染。

本发明的三相溶剂气助萃取方法是在使用一种三相溶剂气助萃取设备上进行的，其中，所述设备包括底部带有气体入口的气浮柱，所述气浮柱由下至上依次包括下相传质区、中相传质区和上相传质区，其中，所述下相传质区包括位于下相传质区底部的气体分布器，在所述下相传质区中填充有盐水相，所述盐水相中含有待分离的疏水性有机物或离子型物质；所述中相传质区中填充有聚合物相；所述上相传质区中填充有有机溶剂相；

将气体从所述的气浮柱底部的所述气体入口通入气浮柱中，通入的气体通过所述的气体分布器后进入所述的下层盐水相中进行鼓泡，产生的气泡携带着所述盐水相中的所述的待分离的疏水性有机物或离子型物质向上传递，下层盐水相中的待分离的疏水性有机物或离子型物质经过所述的中相传质区和所述的上相传质区，下层盐水相中的疏水性有机物或离子型物质被萃取到中相传质区中填充的聚合物相中和上相传质区中填充的有机溶剂相中，完成三相溶剂气助萃取过程。

所述下相传质区的体积占气浮柱的总体积的60～90％，优选为70～80％；中相传质区的体积占气浮柱的总体积的5～20％，优选为10～20％；上相传质区的体积占气浮柱的总体积的5～20％，优选为10～20％。

在本发明中，需要控制通入的气体的速度为大于0ml/min小于等于40ml/min；优选通入的气体的速度为10～30ml/min。如果通入的气体的速度过快，则很容易导致有机溶剂相返混入聚合物相中，如果通入的气体的速度过慢，又不利于提高传质速率，因此，需要控制通入的气体的速度为大于0ml/min小于等于40ml/min；优选通入的气体的速度为10～30ml/min。所述的气体可以选自任何不与盐水相、聚合物相和有机溶剂相中物质反应的任何气体，优选情况下，所述的气体选自惰性气体(如氮气、氩气)或者空气中的一种或多种。

所述下相传质区中填充的盐水相是由水和无机盐组成，其中盐水相中的无机盐的质量百分浓度范围为20～40％。

按照本发明，由于不同的待分离的物质具有不同的疏水性(溶解度不同)，因此，可以根据待分离物质的种类来选择能满足其要求的盐、聚合物和有机溶剂。一般情况下，所述盐水相中的无机盐可以选自盐析能力较强的各种盐，例如，可以选自硫酸盐、磷酸盐、碳酸盐中的一种或多种。