一.特点
环隙式离心萃取器是一种高效的液-液萃取设备。它与箱式设备(如混合澄清槽、搅拌釜等)和塔式萃取 器(如脉冲萃取柱、转盘萃取塔
等)这两类萃取设备相比较,工作原理上的差别是前者在离心力场中实现两相混合液的分相, 而后两者都是在重力场中实现分相。 相对于重
力萃取设备(如混合澄清槽,萃取塔 等),离心萃取器具有许多显著优点:
1、分相性能好,处理能力大。
2、两相物流存留量小,接触时间短,适用于处理生物易失活以及易变性的物料如:抗菌素等。
3、适应的操作流比范围宽。
4、达到传质平衡速度快,传质效率高,达95%以上,停车后不破坏所建立的稳态。
5、设备紧凑,所需辅助设备少,占用厂房面积小。
6、适应能力强,不易随物料的变化,萃取效果发生变化,能处理两相密度差小和粘度大体系,并且破乳 能力强。
7、可间歇运行,也可连续运行,可单台运行,也可根据工艺需要多台串联运行,台数不限,安装、操作和维修简单,所需工作人员少,
可显著减轻工人的劳动强度和改善劳动环境,并且开停车方便,易实 现在线分析和自动控制等。
二.基本原理
作为完整的液-液萃取设备,环隙式离心萃取器具有以下两个功能:一是使两相液体迅速实现充分的混合,完成相际传质过程;二是使混合
液重新分离成两相液体,完成分相过程。
1.两相液体的混合
箱式萃取器和塔式萃取器是依靠搅拌桨的旋转,或脉冲式地向液体输入能量,或让两相液体自然逆流来使两相液体混合,而在环隙式离心萃取器内,是依靠转筒的旋转所引起的“泰勒效应”促使两相液体实现充分混合。
2.混合液的分相
环隙式离心萃取器是在离心力场中实现混合液的分相,而箱式萃取器和塔式萃取器是在重力场中实现混合液的分相,因此,它的分相能
力要比箱式萃取器和塔式萃取器强大得多。环隙式离心萃取器的许多优点,如分相迅速,级存留量少,级停留时间短等,都与此有关。
三.主要结构和工作过程
环隙式离心萃取器是由电机、传动段和工作段组成。两相液体的混合和分相在工作段进行,外壳上有两相各自的进、出口管和收集室。
环隙式离心萃取器的工作过程如下:当密度不同、互不相溶的两相液体分别从两个进料口进入环隙后,依靠高速旋转转筒的带动以及液层
间的摩擦,在环隙内实现剧烈而均匀的混合,萃取传质过程由此发生。在离心力的作用下,混合液从转筒底部的混合相口进入转筒进行分
相,重相被甩到转筒外缘,聚集到转筒壁处,通过靠近转筒壁的垂直孔道经重相堰流入重相收集室,从重相出口流出。而轻相则被挤向转
筒内侧,经轻相堰和水平通道流入轻相收集室,从轻相出口流出,流出的两相液体可进入各自的贮槽,也可流入到相邻的环隙式离心萃取
器以便完成多级萃取过程。
四.工作参数
通过20多年的努力,清华大学核能技术设计研究院已成功研制了各种规格的环隙式离心萃取器。其工作参数如下:
转筒直径(mm): 10、20、30、50、70、120、200、230、250
两相总通量(L/h):0.06~5000
转速(r/min): 1500~5000,转筒直径小的转速高,转筒直径大的转速低
级停留时间(sec):3~10
级存留体积(mL):4~10000
操作流比: 1/20~20/1
级效率: >95%
夹带量: <0.5%
采用的材质有不锈钢、钛和玻璃钢,视物料性质而定。另外,可根据用户特殊要求来设计离心萃取器。
五.应用领域
环隙式离心萃取器可应用于对物质的提取、分离和纯化,可代替传统的各种萃取釜和萃取塔。其应用领域包括制药行业、食品工业、
污水处理工业、化工行业、湿法冶金和核化工领域等以及萃取新工艺的科研工作。
到目前为止,微型离心萃取器已被国内几十家科研单位、高等院校和工厂采用,总数已达1000台以上,取得了良好的经济效益和社会效益,其中包括地应用于多项国家重点科研项目,例如:国家重点工业性试验项目高纯稀土分离的工业性试验研究;我国科学家提出
的处理高放废液的TRPO流程的实验验证等。