[发明专利]一种纳米纤维管状膜膜萃取装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种膜萃取装置，一种纳米纤维管状膜萃取装置。膜萃取，又称固定膜界面萃取，是膜技术和液液萃取过程相结合的新的分离技术，是膜分离过程中的重要组成部分，属于膜分离分析技术领域。

技术背景

膜萃取装置在工业上、环保领域、日常生活中具有广泛的应用。例如用于工业废水处理、石油中除硫等，是其它方法无法比拟的。目前对膜萃取有很多研究，比如清华大学用中空纤维膜器研究膜萃取水中的镉离子(“化学工程”2002年05期)；中国科学院生态环境研究中心利用平板膜制作一种膜萃取天然水中污染物现场采样装置(中国专利CN02116560.2)。这些装置只能作为试验室研究应用，但在实际工业应用存在许多缺点。比如中空纤维膜器，在处理粘稠物料时不仅流动困难，还容易堵塞。平板膜器在处理大量物料时，需要庞大设备，很不经济。本发明装置采取纳米纤维管状膜器，不仅克服了上述膜器的缺点，还提高了单位膜面的萃取效率。该装置能广泛应用于工业领域和废水处理，回收资源。

发明的内容

本发明针对中空纤维膜器和平板膜器的缺点，提出纳米纤维管状膜作为膜萃取装置的主要部件，设计一种纳米纤维管状膜萃取装置。纳米纤维管状膜的制备方法在“一种用于膜蒸馏的管状膜制备方法”专利中已有描述(申请号201010202032.1)。用于膜萃取的管状膜，根据具体萃取的物料和萃取剂的不同，选择其性能是疏水的或亲水的，或者双性膜，即一面是亲水性的另一面是疏水性的。双性膜在用水溶液作萃取剂萃取除去石油中杂质时，可以防止油滴漏入水相。双性膜的制备能用专利(申请号201010202032.1)方法实现。纳米纤维管状膜膜萃取装置如图1和2所示。图1表示管状膜器示意图，1表示膜器腔体，2为管状膜，按前专利所述由管状膜支架和外层纳米纤维膜组成，纳米纤维膜层按需要选择是疏水性的或亲水性的或一面疏水另一面亲水的双性膜。管状膜两端开口，液体或气体可从一端进入从另一端流出。管状膜两端由两个分隔板固定，纳米纤维膜段处于两隔板之间。各管状膜之间相距均匀地分布固定在隔板上，连接处密封。两隔板将管状膜器腔体分成三部分，两端的腔体由管状膜连接相通。液体或气体从进口3通过管状膜由出口4流出。膜器腔体中间部分与两端部分密封不相通。中间腔体有进液或气口5，出液或气口6，通常为循环萃取剂的通道。由管状膜将3和4循环的液相或气相与5和6循环的相分开，物质交换只在两相界面进行。图2图示了管状膜膜萃取工作时液体或气体的循环路线。整个管状膜膜萃取装置由管状膜组成管状膜器如图1；物料储液罐和萃取剂储罐7；流速可调的循环泵8和9和相应的管道组成。结构简单，便于操作。根据被处理物质的量来设计管状膜器和相应部件大小，依据流体粘度和单位体积内膜面积量的综合考虑设计管状膜的直径，适宜在10至20mm范围。

附图说明

图1是管状膜器结构示意图，1为膜器腔体，2为管状膜，3是物料进口，4是物料出口，5是萃取剂进口，6为萃取剂出口。

图2表示膜萃取物料和萃取剂循环路线示意图，7为萃取剂储液罐，8为流速可调的萃取剂循环泵，9为流速可调的物料循环泵。

具体实施方式

常规的萃取过程是两个液相直接接触，利用各个被分离的组分在两相的分配系数不同，可以把各组分分离。膜萃取虽然比常规萃取优越，但仍以常规萃取原理为基础，基本原理是根据两相分配系数不同进行组分分离。所以实施膜萃取时，首要条件是根据被萃取化合物的性质选择萃取液的组成。其次是根据两相性质选择用于膜萃取的膜材料性质。有的体系若是相同相的萃取，比如水体系用水溶液作萃取剂，用常规方法很难实施。如果用膜萃取，只要膜能将相同相分割成两相，比如疏水膜可将水相分割成两相，便可实施膜萃取过程。以实例说明管状膜萃取的具体实施过程。

实例1