專利名稱：一種以中空纖維復(fù)合膜為液膜載體的液膜萃取方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于液膜技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種以中空纖維復(fù)合膜為液膜載體的液膜萃取方法。
背景技術(shù)：
萃取技術(shù)是一種常用的分離技術(shù)，目前，常規(guī)的工業(yè)萃取分離過(guò)程，萃取和反萃取需要在兩個(gè)不同的設(shè)備中分別進(jìn)行，對(duì)工藝的操作要求很高，且由于受到傳質(zhì)平衡的影響，所需要的分離設(shè)備體積一般較大。因此國(guó)內(nèi)外的許多研究者提出了同級(jí)萃取與反萃取的液膜萃取分離技術(shù)，目前能夠?qū)崿F(xiàn)同級(jí)萃取與反萃取的液膜分離技術(shù)主要有乳化液膜、支撐液膜、中空纖維包容液膜、中空纖維封閉液膜、中空纖維更新液膜等。液膜技術(shù)是一種萃取分離過(guò)程，這種技術(shù)是以中空纖維復(fù)合膜為液膜載體，萃取相通過(guò)壓力和吸附作用填充到中空纖維復(fù)合膜的聚合物膜層和編織管層的孔隙內(nèi)，并附著在復(fù)合膜表面形成液膜，當(dāng)載體兩側(cè)分別流過(guò)料液相和反萃相時(shí)，即可通過(guò)液膜作用實(shí)現(xiàn)同級(jí)萃取與反萃取的分離。在上述液膜技術(shù)中，支撐液膜技術(shù)目前研究最多，其是指將液膜材料附著在多孔惰性聚合物的孔隙內(nèi)從而形成液體薄膜，在支撐體兩側(cè)分別流過(guò)料液相和反萃相，通過(guò)液膜作用實(shí)現(xiàn)一定的萃取分離效果。然而支撐液膜在實(shí)際運(yùn)行中液膜的穩(wěn)定性較差，有學(xué)者在研究支撐液膜穩(wěn)定性的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，由于液膜材料僅依靠表面張力和毛細(xì)管作用力吸附在支撐體的孔道內(nèi)，在運(yùn)行過(guò)程中容易造成液膜在料液和反萃液中的流失、且會(huì)堵塞膜孔道，影響運(yùn)行的穩(wěn)定性。為了解決支撐液膜的穩(wěn)定性問題，張衛(wèi)東教授提出了中空纖維更新液膜技術(shù)，所謂的中空纖維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兩側(cè)逆流通過(guò)時(shí)，料液相中以液滴存在的萃取相能夠不斷補(bǔ)充到中空纖維膜表面。但是，其料液相與萃取相需先攪拌混合后再用泵將其壓入膜器中，料液相與萃取相的混合液的在低流速下，萃取相在料液相中分相、分層嚴(yán)重，萃取相很難在料液相中以液滴存在，從而使得萃取相吸附到纖維膜表面的幾率很小，在運(yùn)行過(guò)程中仍存在液膜流失的問題。且現(xiàn)有的支撐液膜和更新液膜技術(shù)中，萃取相都是依靠表面張力和毛細(xì)管作用力自然地吸附在支撐體的孔道內(nèi)，這樣并不能保證在支撐體的所有孔隙內(nèi)均充滿萃取相，有礙于傳質(zhì)系數(shù)和傳質(zhì)通量的提聞。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述液膜技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種以中空纖維復(fù)合膜為液膜載體的液膜萃取方法，通過(guò)改變支撐載體的結(jié)構(gòu)和改善液膜的附著方式，來(lái)增強(qiáng)液膜的穩(wěn)定性，提高傳質(zhì)系數(shù)和傳質(zhì)通量。本發(fā)明利用中空纖維復(fù)合膜為液膜載體，萃取相通過(guò)泵的壓力及虹吸和吸附作用填充到中空纖維復(fù)合膜的孔隙內(nèi)而形成液膜，在載體兩側(cè)分別流過(guò)料液相溶液和反萃相溶液，通過(guò)液膜作用實(shí)現(xiàn)同級(jí)萃取與反萃取的分離效果。在萃取與反萃取的過(guò)程中，料液相與萃取相經(jīng)混合器混合后，更多的萃取相以液滴的形式均勻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斷地補(bǔ)充到中空纖維膜的表面，從而使得中空纖維膜上的液膜損失量較小，有利于改善液膜的穩(wěn)定性。本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的，其具體步驟如下一種以中空纖維復(fù)合膜為液膜載體的液膜萃取方法，該方法是通過(guò)管體狀的中空維復(fù)合膜膜組件和一個(gè)管式混合器來(lái)實(shí)現(xiàn)；所述中空維復(fù)合膜膜組件包括玻璃管體以及封裝在該玻璃管體中的中空纖維復(fù)合膜；所述中空纖維復(fù)合膜的中空通道為管程，中空纖維復(fù)合膜外表面與玻璃管之間的空腔為殼程；所述中空維復(fù)合膜膜組件兩端分別設(shè)管程入口、管程出口 ；玻璃管的側(cè)壁分別設(shè)有殼程入口、殼程出口 ；
所述混合器的兩端分別設(shè)料液進(jìn)口和料液出口，混合器的頂部設(shè)有投藥口 ；該方法包括下述步驟I)將中空纖維復(fù)合膜膜組件管程出口端封死，用泵將萃取相從中空纖維復(fù)合膜膜組件管程入口端注入，使萃取相在壓力作用下從中空纖維復(fù)合膜膜組件內(nèi)的中空纖維復(fù)合膜的內(nèi)部滲透到中空纖維復(fù)合膜的外表面；2)將經(jīng)步驟I)處理過(guò)后的中空纖維復(fù)合膜膜組件在萃取相中浸泡12-24小時(shí)，使中空纖維復(fù)合膜膜組件的中空纖維復(fù)合膜的孔隙內(nèi)全部充滿萃取相，并使得在中空纖維復(fù)合膜的內(nèi)外表面形成一層液體薄膜；3)將混合器連接在中空纖維復(fù)合膜膜組件管程入口的前端，用泵將料液相送入混合器料液進(jìn)口，同時(shí)將萃取相從混合器投藥口投入，萃取相體積流量為料液相體積流量的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，料液相溶液從中空纖維復(fù)合膜膜組件管程入口進(jìn)入，在中空纖維復(fù)合膜膜組件的管程內(nèi)以O(shè). 5-1. Om/min 流動(dòng)；4)用泵將反萃相送入到中空纖維復(fù)合膜膜組件殼程入口，使其在中空纖維復(fù)合膜組件的殼程間與料液相溶液呈逆流通過(guò)，流速控制在O. 6-1. 2m/min ;調(diào)節(jié)管程、殼程壓力差，防止相間滲漏，穩(wěn)定運(yùn)行I小時(shí)后，取樣分析。進(jìn)一步的，所述中空纖維復(fù)合膜包括聚合物膜層和編織管支撐層，是通過(guò)在編織管支撐層表面均勻涂覆聚合物材料制備得到的。進(jìn)一步的，所述編織管材料為聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯，編織管外徑為1. 0-2. Omm，密度為40-80目，錠數(shù)為12 — 36錠。進(jìn)一步的，所述聚合物材料為聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯或聚丙烯中的一種，聚合物膜層的厚度為O. 05-0. 1mm，聚合物膜層的平均孔徑為O. 05-0. 5 μ m。進(jìn)一步的，所述料液相是CuSO4. 5H20、Na2HAsO4. 7H20或NiSO4. 6H20的水溶液，所述對(duì)應(yīng)于料液相的反萃相分別是H2S04、NaCl、H2S04或NaOH的水溶液，所述萃取相是有機(jī)溶劑。進(jìn)一步的，所述對(duì)應(yīng)于反萃相的有機(jī)溶劑分別為CP150、三辛基甲基氯化銨Aliquat-336、磷酸二異辛酯P2O4或磷酸三丁脂TBP中的一種與航空煤油按照體積比為1-2 7-9的比例混合的溶劑。本發(fā)明的有益效果(I)用具有較高孔隙率的中空纖維復(fù)合膜為液膜載體，使更多的液膜材料填充在編織管層和聚合物膜層的孔隙內(nèi)，從而大大提高了液膜的附著量，且中空纖維復(fù)合膜內(nèi)表面的編織管內(nèi)壁為凹凸不平的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、比表面積高，增強(qiáng)了料液相溶液與液膜的接觸幾率，提高了傳質(zhì)系數(shù)。(2)用泵將萃取相從膜器管程入口端注入，使萃取相在壓力作用下從中空纖維復(fù)合膜內(nèi)部滲透到復(fù)合膜的外表面，可有效保證復(fù)合膜的大部分孔隙內(nèi)都充滿萃取相，提高了液膜與料液和反萃液的作用面積、提高了傳質(zhì)通量。(3)在萃取與反萃取的過(guò)程中，料液相與萃取相同時(shí)進(jìn)入混合器混合后，萃取相以液滴的形式分散在料液相并及時(shí)進(jìn)入到膜組件中，減弱了料液相中萃取相的分相、分層，保證萃取相液滴不斷地補(bǔ)充到中空纖維膜的表面，從而使得中空纖維膜上的液膜損失量較小，改善了液膜的穩(wěn)定性。(4)由于制備中空纖維復(fù)合膜的聚合物材料和編織管材料都具有很強(qiáng)的疏水性，在表面力的作用下，料液相溶液中的萃取相液滴能不斷地粘附到復(fù)合膜的表面并包容于編織管層內(nèi)部孔隙中，保證了液膜載體上的液膜量，提高了萃取與反萃取過(guò)程液膜的穩(wěn)定性。(5)以中空纖維復(fù)合膜為載體的液膜技術(shù)，所使用的中空纖維復(fù)合膜其聚合物膜層非常薄，降低了萃取過(guò)程傳質(zhì)阻力，提高了傳質(zhì)系數(shù)和傳質(zhì)通量，傳質(zhì)系數(shù)數(shù)量級(jí)均為10_5。且在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行下液膜的損失很小，極大地提高了液膜的穩(wěn)定性，有利于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化運(yùn)行。


圖1為本發(fā)明所用的中空纖維復(fù)合膜膜組件結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明中所述混合器結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明中所用膜組件內(nèi)的單根中空纖維復(fù)合膜的縱剖面圖；圖4為復(fù)合膜編織管支撐層表面結(jié)構(gòu)放大圖。圖中1、中空纖維復(fù)合膜膜組件，2、管程入口，3、管程出口，4、殼程入口，5、殼程出口，6、混合器，7、料液進(jìn)口，61、料液出口，8、投藥口，9、聚合物膜層，10、編織管支撐層，11、有機(jī)相液膜層，12、復(fù)合膜孔隙通道，13、料液相中萃取相液滴，14、編織管的纖維絲。
具體實(shí)施例方式下面通過(guò)附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。實(shí)施例1中空纖維復(fù)合膜膜組件I和混合器6均為自制，如圖1、圖2所示，通過(guò)管體狀的中空維復(fù)合膜膜組件I和一個(gè)管式混合器6來(lái)實(shí)現(xiàn)；中空維復(fù)合膜膜組件I包括玻璃管體以及封裝在該玻璃管體中的中空纖維復(fù)合膜；中空纖維復(fù)合膜包括聚合物膜層和編織管支撐層，是通過(guò)在編織管支撐層表面均勻涂覆聚合物材料制備得到的。中空纖維復(fù)合膜的中空通道為管程，中空纖維復(fù)合膜外表面與玻璃管之間的空腔為殼程；中空維復(fù)合膜膜組件I兩端分別設(shè)管程入口 2、管程出口 3 ;玻璃管的側(cè)壁分別設(shè)有殼程入口 4、殼程出口 5 ;混合器6的兩端分別設(shè)料液進(jìn)口 7和料液出口 61，混合器6的頂部設(shè)有投藥口 8 ；采用I #膜，結(jié)構(gòu)參數(shù)見表I。
試驗(yàn)體系以CuSO4. 5H20的水溶液為料液相、以CP150(洛陽(yáng)市中達(dá)化工有限公司)/航空煤油=2 :8(體積比)為萃取相、以H2SO4水溶液為反萃相。將中空纖維復(fù)合膜膜組件I的管程出口 3端封死，用蠕動(dòng)泵將萃取相從中空纖維復(fù)合膜膜組件I管程入口 2端注入，使萃取相在壓力作用下從中空纖維復(fù)合膜膜組件I內(nèi)的中空纖維復(fù)合膜的內(nèi)部滲透到中空纖維復(fù)合膜的外表面，再將膜中空纖維復(fù)合膜組件I在萃取相中浸泡24小時(shí)，使中空纖維復(fù)合膜膜組件I的聚合物膜層和編織管支撐層的孔隙內(nèi)全部充滿萃取相，并使得在中空纖維復(fù)合膜膜組件I的內(nèi)外表面形成一層液體薄膜。將混合器6連接在中空纖維復(fù)合膜膜組件I管程入口 2的前端，先用蠕動(dòng)泵將料液相通入混合器6料液進(jìn)口 7，同時(shí)將體積流量為料液相體積流量1/30的萃取相從混合器6投藥口 8投入，萃取相在混合器6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，料液相溶液從中空纖維復(fù)合膜膜組件I管程入口 2進(jìn)入，在中空纖維復(fù)合膜膜組件I管程內(nèi)流動(dòng)，流速為1. Om/min，流量為13. 6ml/min ；同樣用蠕動(dòng)泵將反萃相通入到中空纖維復(fù)合膜膜組件I殼程入口 4，使其在中空纖維復(fù)合膜束間(殼程)與料液相溶液呈逆流通過(guò)；流速為O. 8m/min，流量為12. 2ml/min。試驗(yàn)前調(diào)節(jié)管程、殼程壓力差，已做相間滲漏試驗(yàn)確保無(wú)相間滲漏。穩(wěn)定運(yùn)行I小時(shí)后，取樣分析。采用碘量法測(cè)定膜器管程、殼程入口及出口 Cu2+濃度，管程入口 Cu2+濃度Xfin=1000ppm、管程出 口 Cu2+ 濃度 Xf°ut=716ppm、殼程入 口 Cu2+ 濃度 Xsin=Oppm、殼程出 口 Cu2+ 濃度 Xs°ut=279ppm、此操作條件下計(jì)算得出總傳質(zhì)系數(shù)Kf=L 21 X 10-5m/so圖3所示，為本發(fā)明所用中空纖維復(fù)合膜膜組件I內(nèi)的單根中空纖維復(fù)合膜的縱剖面圖；其中，有機(jī)相液膜層11內(nèi)側(cè)有復(fù)合膜孔隙通道12，聚合物膜層9在編織管支撐層10表面并包裹到編織管支撐層10纖維絲表面，料液相中萃取相液滴13在由編織管支撐層10和聚合物膜層9構(gòu)成的單根中空纖維復(fù)合膜中流動(dòng)。圖4為復(fù)合膜編織管支撐層表面結(jié)構(gòu)放大圖。由圖4可看出，放大的編織管支撐層為由編織管的纖維絲14構(gòu)成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。實(shí)施例2采用表I中的4 #膜，將實(shí)施例1中的管程流速改為O. 7m/min,流量為2. 8ml/min,殼程流速為1. Om/min,流量為10. lml/min，其他條件不變，測(cè)得管程入口 Cu2+濃度Xfin=2200ppm、管程出 口 Cu2+ 濃度 Xf°ut=1927ppm、殼程入 口 Cu2+ 濃度 Xsin=Oppm、殼程出 口 Cu2+濃度Xs°ut=268ppm、此操作條件下計(jì)算得出總傳質(zhì)系數(shù)Kf=O. 96X l(T5m/s。實(shí)施例3中空纖維復(fù)合膜膜組件I和混合器6均為自制，采用2 #膜，結(jié)構(gòu)參數(shù)見表I。試驗(yàn)體系以Na2HAsO4. 7H20水溶液為料液相、以三辛基甲基氯化銨(Aliquat-336)/航空煤油=2 8為萃取相、以NaCl水溶液為反萃相。將中空纖維復(fù)合膜膜組件I管程出口 3端封死，用蠕動(dòng)泵將萃取相從中空纖維復(fù)合膜膜組件I管程入口 2端注入，使萃取相在蠕動(dòng)泵的壓力作用下從中空纖維復(fù)合膜膜組件I內(nèi)的中空纖維復(fù)合膜的內(nèi)部滲透到中空纖維復(fù)合膜的外表面，再將中空纖維復(fù)合膜膜組件I在萃取相中浸泡12小時(shí)，使中空纖維復(fù)合膜膜組件I的聚合物膜層和編織管支撐層的孔隙內(nèi)全部充滿萃取相，并使得在中空纖維復(fù)合膜膜組件I的內(nèi)外表面形成一層液體薄膜。將混合器6連接在中空纖維復(fù)合膜膜組件I管程入口 2的前端，先用蠕動(dòng)泵將料液相通入混合器6料液進(jìn)口 7，同時(shí)將體積流量為料液相體積流量1/40的萃取相從混合器6投藥口 8投入，萃取相在混合器6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，料液相溶液從中空纖維復(fù)合膜膜組件I管程入口 2進(jìn)入，在中空纖維復(fù)合膜膜組件I管程內(nèi)流動(dòng)，流速為O. 6m/min,流量為12. 7ml/min ;同樣用蠕動(dòng)泵將反萃相通入到中空纖維復(fù)合膜膜組件I殼程入口 4，使其在中空纖維復(fù)合膜束間(殼程)與料液相溶液呈逆流通過(guò)；流速為O. 6m/min，流量為10. 8ml/min。試驗(yàn)前調(diào)節(jié)管程、殼程壓力差，已做相間滲漏試驗(yàn)確保無(wú)相間滲漏。穩(wěn)定運(yùn)行I小時(shí)后，取樣分析。采用氫化物原子吸收光譜法測(cè)定膜器管程、殼程入口及出口 As5+濃度，管程入口 As5+濃度 Xfin=1400ppm、管程出 口 As5+ 濃度 Xf°ut=1035ppm、殼程入 口 As5+ 濃度 Xsin=0ppm、殼程出 口As5+濃度Xs°ut=356ppm、此操作條件下計(jì)算得出總傳質(zhì)系數(shù)Kf=L 17X l(T5m/s。實(shí)施例4中空纖維復(fù)合膜膜組件I和混合器6均為自制，采用2 #膜，結(jié)構(gòu)參數(shù)見表I。試驗(yàn)體系以NiSO4. 6H20為料液相、以磷酸二異辛酯(P2O4)/航空煤油=3 7為萃取相、以H2SO4水溶液為反萃相。將中空纖維復(fù)合膜膜組件I管程出口 3端封死，用蠕動(dòng)泵將萃取相從中空纖維復(fù)合膜膜組件I管程入口 2端注入，使萃取相在壓力作用下從中空纖維復(fù)合膜膜組件I內(nèi)的中空纖維復(fù)合膜的內(nèi)部滲透到中空纖維復(fù)合膜的外表面，再將中空纖維復(fù)合膜膜組件I在萃取相中浸泡12小時(shí)，使中空纖維復(fù)合膜膜組件I的聚合物膜層和編織管支撐層的孔隙內(nèi)全部充滿萃取相，并使得在中空纖維復(fù)合膜膜組件I的內(nèi)外表面形成一層液體薄膜。將混合器6連接在中空纖維復(fù)合膜膜組件I管程入口 2的前端，先用蠕動(dòng)泵將料液相通入混合器6料液進(jìn)口 7，同時(shí)將體積流量為料液相體積流量1/10的萃取相從混合器6投藥口 8投入，萃取相在混合器6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，料液相溶液從中空纖維復(fù)合膜膜組件I管程入口 2進(jìn)入，在中空纖維復(fù)合膜膜組件I管程內(nèi)流動(dòng)，流速為O. 5m/min,流量為10. 5ml/min ;同樣用蠕動(dòng)泵將反萃相通入到中空纖維復(fù)合膜膜組件I殼程入口 4，使其在中空纖維復(fù)合膜束間(殼程)與料液相溶液呈逆流通過(guò)；流速為1. 2m/min，流量為17. 4ml/min。試驗(yàn)前調(diào)節(jié)管程、殼程壓力差，已做相間滲漏試驗(yàn)確保無(wú)相間滲漏。穩(wěn)定運(yùn)行I小時(shí)后，取樣分析。采用丁二酮肟分光光度法測(cè)定膜器管程、殼程入口及出口 Ni2+濃度，管程入口 Ni2+濃度Xfin=800ppm、管程出口 Ni2+濃度Xf°ut=516ppm、殼程入口 Ni2+濃度Xsin=0ppm、殼程出口 Ni2+濃度Xs°ut=277ppm、此操作條件下計(jì)算得出總傳質(zhì)系數(shù)Kf=L 51X10_5m/s。實(shí)施例5中空纖維復(fù)合膜膜組件I和混合器6均為自制，采用3 #膜，結(jié)構(gòu)參數(shù)見表I。試驗(yàn)體系以K2Cr2O7水溶液為料液相、以磷酸三丁脂(TBP) /航空煤油=1 9為萃取相、以NaOH水溶液為反萃相。將中空纖維復(fù)合膜膜組件I管程出口 3端封死，用蠕動(dòng)泵將萃取相從中空纖維復(fù)合膜膜組件I管程入口 2端注入，使萃取相在壓力作用下從中空纖維復(fù)合膜膜組件I內(nèi)的中空纖維復(fù)合膜的內(nèi)部滲透到中空纖維復(fù)合膜的外表面，再將中空纖維復(fù)合膜膜組件I在萃取相中浸泡24小時(shí)，使中空纖維復(fù)合膜膜組件I的聚合物膜層和編織管支撐層的孔隙內(nèi)全部充滿萃取相，并使得在中空纖維復(fù)合膜膜組件I的內(nèi)外表面形成一層液體薄膜。將混合器6連接在中空纖維復(fù)合膜膜組件I管程入口 2的前端，先用蠕動(dòng)泵將料液相通入混合器6料液進(jìn)口 7，同時(shí)將體積流量為料液相體積流量1/20的萃取相從混合器6投藥口 8投入，萃取相在混合器6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，料液相溶液從中空纖維復(fù)合膜膜組件I管程入口 2進(jìn)入，在中空纖維復(fù)合膜膜組件I管程內(nèi)流動(dòng)，流速為O. 8m/min,流量為2. 6ml/min ;同樣用蠕動(dòng)泵將反萃相通入到中空纖維復(fù)合膜膜組件I殼程入口 4，使其在中空纖維復(fù)合膜束間(殼程)與料液相溶液呈逆流通過(guò)；流速為O. 7m/min,流量為8. lml/min。試驗(yàn)前已做相間滲漏試驗(yàn)確保無(wú)相間滲漏。穩(wěn)定運(yùn)行I小時(shí)后，取樣分析。采用二苯碳酰二肼分光光度法測(cè)定膜器管程、殼程入口及出口 Cr6+濃度，管程入口 Cr6+濃度Xfin=700ppm、管程出口 Cr6+濃度Xf°ut=481ppm、殼程入口 Cr6+濃度Xsin=Oppm、殼程出口 Cr6+濃度Xs°ut=212ppm、此操作條件下計(jì)算得出總傳質(zhì)系數(shù)Kf=O. 82 X IO-Vsο表I中空纖維復(fù)合膜及膜組件結(jié)構(gòu)參數(shù)

權(quán)利要求
1.一種以中空纖維復(fù)合膜為液膜載體的液膜萃取方法，其特征在于，該方法是通過(guò)管體狀的中空維復(fù)合膜膜組件(I)和一個(gè)管式混合器(6)來(lái)實(shí)現(xiàn)； 所述中空維復(fù)合膜膜組件(I)包括玻璃管體以及封裝在該玻璃管體中的中空纖維復(fù)合膜；所述中空纖維復(fù)合膜的中空通道為管程，中空纖維復(fù)合膜外表面與玻璃管之間的空腔為殼程；所述中空維復(fù)合膜膜組件(I)兩端分別設(shè)管程入口(2)、管程出口(3);玻璃管的側(cè)壁分別設(shè)有殼程入口(4)、殼程出口(5)； 所述混合器(6)的兩端分別設(shè)料液進(jìn)口(7)和料液出口(61)，混合器(6)的頂部設(shè)有投藥口(8)； 該方法包括下述步驟 1)將中空纖維復(fù)合膜膜組件(I)管程出口(3)端封死，用泵將萃取相從中空纖維復(fù)合膜膜組件(I)管程入口(2)端注入，使萃取相在壓力作用下從中空纖維復(fù)合膜膜組件(I)內(nèi)的中空纖維復(fù)合膜的內(nèi)部滲透到中空纖維復(fù)合膜的外表面； 2)將經(jīng)步驟I)處理過(guò)后的中空纖維復(fù)合膜膜組件(I)在萃取相中浸泡12-24小時(shí)，使中空纖維復(fù)合膜膜組件(I)的中空纖維復(fù)合膜的孔隙內(nèi)全部充滿萃取相，并使得在中空纖維復(fù)合膜的內(nèi)外表面形成一層液體薄膜； 3)將混合器(6)連接在中空纖維復(fù)合膜膜組件(I)管程入口(2)的前端，用泵將料液相送入混合器(6)料液進(jìn)口(7)，同時(shí)將萃取相從混合器(6)投藥口(8)投入，萃取相體積流量為料液相體積流量的1/10 —1/40，萃取相在混合器(6)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，料液相溶液從中空纖維復(fù)合膜膜組件(I)管程入口(2)進(jìn)入，在中空纖維復(fù)合膜膜組件(I)的管程內(nèi)以O(shè). 5-1. Om/min流動(dòng)； 4)用泵將反萃相送入到中空纖維復(fù)合膜膜組件(I)殼程入口(4)，使其在中空纖維復(fù)合膜組件(I)的殼程間與料液相溶液呈逆流通過(guò)，流速控制在O. 6-1. 2m/min ;調(diào)節(jié)管程、殼程壓力差，防止相間滲漏，穩(wěn)定運(yùn)行I小時(shí)后，取樣分析。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種以中空纖維復(fù)合膜為液膜載體的液膜萃取方法，其特征在于，所述中空纖維復(fù)合膜包括聚合物膜層和編織管支撐層，是通過(guò)在編織管支撐層表面均勻涂覆聚合物材料制備得到的。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種以中空纖維復(fù)合膜為液膜載體的液膜萃取方法，其特征在于，所述編織管材料為聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯，編織管外徑為1.0-2. Omm，密度為40-80目，錠數(shù)為12 — 36錠。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種以中空纖維復(fù)合膜為液膜載體的萃取方法，其特征在于，所述聚合物材料為聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯或聚丙烯中的一種，聚合物膜層的厚度為O.05-0. 1mm，聚合物膜層的平均孔徑為O. 05-0. 5 μ m。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種以中空纖維復(fù)合膜為液膜載體的液膜萃取方法，其特征在于，所述料液相是CuSO4. 5H20,Na2HAsO4. 7H20、NiS04. 6H20或K2Cr2O7的水溶液，所述對(duì)應(yīng)于料液相的反萃相分別是H2S04、NaCUH2SO4或NaOH的水溶液，所述萃取相是有機(jī)溶劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種以中空纖維復(fù)合膜為液膜載體的液膜萃取方法，其特征在于，所述對(duì)應(yīng)于反萃相的有機(jī)溶劑分別為CP150、三辛基甲基氯化銨、磷酸二異辛酯或磷酸三丁脂中的一種與航空煤油按照體積比為1-2 :7-9的比例混合的溶劑。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種以中空纖維復(fù)合膜為液膜載體的液膜萃取方法。該液膜技術(shù)利用中空纖維復(fù)合膜為液膜載體，將萃取相填充、附著在中空纖維復(fù)合膜的孔隙內(nèi)和表面而形成液膜，在載體兩側(cè)分別流過(guò)料液相溶液和反萃相，通過(guò)液膜作用實(shí)現(xiàn)同級(jí)萃取與反萃取的分離效果。中空纖維復(fù)合膜是由編織管層和聚合物膜層構(gòu)成；同時(shí)利用混合器將萃取相與料液相在進(jìn)入膜器前充分混合，改善了萃取相液滴在料液相中的分散效果，增強(qiáng)了液膜與料液相溶液的接觸幾率、提高了傳質(zhì)效率。利用此液膜技術(shù)實(shí)現(xiàn)的非平衡萃取，克服了中空纖維支撐液膜和更新液膜技術(shù)中存在的液膜附著量低、液膜不穩(wěn)定、傳質(zhì)效率低等問題，傳質(zhì)系數(shù)和傳質(zhì)通量得到了提高，傳質(zhì)系數(shù)數(shù)量級(jí)均為10-5。
文檔編號(hào)B01D61/38GK103007574SQ20121057124
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月25日
發(fā)明者王磊, 孫兵, 容志勇, 李貴軍, 張穎, 吳子平, 苗瑞, 柴續(xù)斌, 呂永濤, 周剛, 王旭東, 黃游, 孟曉榮, 黃臣勇 申請(qǐng)人:西安建筑科技大學(xué), 蘇州中色德源環(huán)保科技有限公司