нов. 1ен пакет упорядоченных плепконосите- лей 2 и 3, распределительный резервуар 5 для приемпой фазы, установленные в верхнем конце, и отводной коллектор для обработанной фазы 6 и 7, при этом пленко- носители ограничены разделительными сетками 15. При осуществлении способа не- смегпивающпеся с органической фазой водные растворы стекают по гидрофильным поверхностям, разделенным фостранством, заполненным органической фазой, которая находится в движении, при этом смачиваемые поверхности припимают, транспортируют и отдают обе жидкие фазы по капиллярно-гравитационному пути. 2 с. и 2 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к способам и устройствам для осуществления массопереноса между тремя жидкими фазами и применяется для извлечения веществ из их растворов при различных производственных процессах. Цель - повышение интенсивности массопереноса и степени извлечения вещества. Извлечение веществ осуществляют путем массопереноса между тремя жидкими фазами, одна из которых (органическая фаза) не смешивается с другими двумя (водные растворы, содержащие извлекаемые компоненты). Способ осуществляется в устройстве, содержащем корпус 1, в котором установлен пакет упорядоченных пленконосителей 2 и 3, распределительный резервуар 5 для приемной фазы, установленные в верхнем конце, и отводной коллектор для обработанной фазы 6 и 7, при этом пленконосители ограничены разделительными сетками 15. При осуществлении способа несмешивающиеся с органической фазой водные растворы стекают по гидрофильным поверхностям, разделенным пространством, заполненным органической фазой, которая находится в движении, при этом смачиваемые поверхности принимают, транспортируют и отдают обе жидкие фазы по капиллярно-гравитационному пути. 2 с. и 2 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение касается метода и устройства для осуществления массопереноса между
тремя жидкими фазами, может быть применено для извлечения веществ из их растворов при различных производственных процессах в гидрометаллургии, в гальванотехнике, химической промышленности, фар.ма- цевтической промьпиленности, биотехнологии гп1щевой промышленности, при обработке сточных вод, в медицинской промьпплен- ности и т. д.
Известен метод одновременного контакта и массопереноса между тремя жидкостями, причем одна из двух фаз диспергируется тонко в промежуточной жидкости посредством образования стабильной микро- эмульсии. Третья, подлежащая обработке фаза, обрабатывается этой эмульсией.
Иедостатки т. н. эмульсионного метода сводятся к тому, что стабилизация эмульсии требует употребления эмульгатора, что требует введения двух вспомогательных операций: создание микроэмульсии и разру1нение после основного процессасепарации
(Euvir. Sci and Techn., 1977, 11, 602).
Известен другой метод, при котором обмен между двумя фаза.ми осуществляется посредством их непрерывного контакта с фазой-посредн 1ком, которая циркулирует между двумя камерами, разделенными пористой стенкой, пропускающей только эту жидкость, но не и другие две, которые диспергированы каждая в своей камере.
Недостатком этого метода является то, что со вре.менем свойства пористой перегородки изменяются и она начинает пропускать и капли других двух фаз. Этот метод не может обеспечить полное физическое раз- граниче}1ие обеих смешиваемых фаз, а пх частичное смешивание понижает степень желанного разделения (извлечения) (Proced CHISA 79 aг I.azne, 1979).
Известен третий метод, при котором обе фазы, между которыми осуществляется обмен веществ, разделены между собой пористой полимерной или другой мембраной, напоенной фазой-посредником.
Недостатком этого метода является то, что он показывает очень низкие скорости переноса из-за небольшой относительно активной межфазной поверхности и низкие значения коэффициентов .массопереноса че
5
рез лишенную движения в по)ах мембранную жидкосгь (Spec. Sci and Techn., 1980, 15, 1171).
Известно устройство для разде, 1ения жидко-жидких дисперсий, содержапшх три пос- следовательно распо.юженпых сепарирующих с. юя, первьп из которы.ч является коалесцируюшим, второй иеноразрушаю- шим, третий отводящим дисперсную фазу (авторское свидетельство НРБ ,.Ь 29607).
Недостатка.ми известного устройства являются относпте;|ьно невысокая степень извлечения веществ из растворов и неконт- ролируе.мость процесса, осуществляе.мого в устройстве.
Задачей изобретения является создание метода и устройства для осуществления массоиереноса между тремя жидкими фазами при 11ОЛН )М отсутгтвии механического смешивания обеих водных фаз, при высокой интенсивности массопереноса и шлсокой степени извлечения 1кмцес1в из растворов.
Задача согласно изоб|)етеник) реп1ается посредством метода ocynieci в,1ения массопереноса между гремя жи.ткими (()азами, одна нз которых является Н( смеп1ииаемой с двумя 5 другими и служи: н качестве посредника (фаза S), причем обо смешиваемые жидкости стекаются по вертикальным, с.мачи- ваемым ими твердым иоверхнги тямн, разделенных пространством, заня1ым т) фа- зой-посреднико.м. Ириве.тение эюй фазы в при}1удител1.ное движение .ioiio,-| нительно интенсифицирует процесс пс рен1)са.
0
0
5
0
5
Задача решаетс я с помощью устройства, KOTOpcje состоит ич ко)пуса, н кс тором установ.чен пакет из упо)ЯД(1че1Пйз1. (п.лен- ко) носите. 1ей, резе)вуарои .1иге.:1ей входных жидкос1е11 и кол. 1екто) устройств для сбора и выв(.чи вы од1;|.1 растворов.
Ве)тпкальн1 |1 П()Г.)сти могут бьгп плоскопаралле, 1ьпым и и.ш ко|щеит)ически расположенными и oiiH принимают, транспортируют и отдают обе жидкие фа.ии, движущиеся под формой 11,;|енки но л(фно-гравитацио1тому пути. Третья жидкость -- органическая фаза S .занимает пространство между стекающими водяны.ми пленками. Пленк()носите;1И смачиваются только жидкой фазой, подлежа;цей экст)акции (фаза F), и соответственно той, посредством которой осуществляется реэкс 1 ракционной процесс (фаза R). Уровни обеих водных фаз (F и R) поддерживан тся на желанной высоте посредством pery. к;- ших уровень водосливов для каждой из фаз.
Преимущества метода и устройства согласно изобретению заключаются в следующем: полное отсутствие взаимного соприкосновения и соответствующего мехи)1ичес- кого смеи1ивания обеих водных фаз; высокая интенсивность массопереноса, ocyiueciнляс- мого между тремя находящимися в дви/Kf НИИ жидкими фазами, имеюишми больлпую относительную новерхность; высокая ciei:ein извлечения BeuiecTB из растворов, которая контролируется с номощью времени пребывания воздушных нленок и движения ироме- жуточной фазы; создается возможпость использовать в качестве нромежуточнон фазы нетипичные экстрагенты или нейтраль- ные жидкости с незначител1 пыми добавками жидких или твердых высокоселектир, ных агентов-посредников и легко MacniT;i6n- ровать устройство, так как увеличение ею производительности 11ропорциона. |ia t- меру и количеству испо.пьзуемых и. р рикл. м, ных пленконосителей.
На че 1теже показана обпи1Я ci- ройства.
Устройство состоит из корпуса 1, п; К.. i упорядоченных плеиконосителс - 2 и делительных сеток 15, распре тел ;i резервуара 4 для об)абатываемо(1 BO.IDI- iria .ibi, раснределительнг)го ре и рлуар; 5 ;;1Я приемной фа ,ы, от полного кол.ч.ектора о л,1я обраба гываемой фазы, отво.тпо;) К1 ллек10 1 7 для конпентрщюванпого раствора ii,: 0 дукта, ниркч ляиионн(М ) насоса М, ni.).i- ных HiTync poB 9 н К) для водных фаз, DXDл- ног о П1гуцера 11 и 12. распреде, геля 1 i для органической и выходного iiirv iie- ра 14 для органической фазы.
Устройство 1)аботает следующим i) юм.
Фаза F. нод:1ежащая обработке, iiociv :iaej в резервуар-распреде.ште.и, 4. огкхда п; капил:1ярпо-гравита1и10нп.ому пути ст1. по ве)тикально распо. юженному ni neTHOvv числу тексти. 1ьны: гид)офиль ных по/и и-п 2, собирается в кол:1екторе б .т.чи 5той i| и отводится чере П туцер 9. Раствор-приемник аналогичным способом из резер)у;1ра- распределителя 5 по каииллярно-гравпга- пиопному пути стекает по нечетному числу вертикальных гидроф ильных полотен 3 п посредством ко. 1лекгора 7 ,для этой фазы и отводного Н1туне 1а И) отводится вне устройства. Промежуточная органическая фа: .а посредник (фаза S) заполняет просграрстно между гидрофильными вертикал :ыми по- лотнамн, ограничен1|.лми П1.и)фпл.. (la.i- делительными сетками, 15, изгогов. 1;з олеофя.тьного но.тимера. Она .1ирует пе
О 0 5
0 с
5
0
5
прерывно посре;и Г ом ценг;1ис. с а ;.
Пример I. Мо двум исргикм
({ШЛЬПЫМ ГК ЮСКнМ . Iffll ,|, JK
пу ги стек;.к)| ii)() см ч вп ; c.Tb())ai a пинка е начальП 1И . 0.2- г л (фазл |-;. Мм т;н М
гам. уПО11ЯДО-;еННЫМ ЧГНОС ;1 i e.Ililic IiepBI,r,
стекает 1)%,-яый р.иствор с еб. о е ч се} )пой кисло 1Ы (.«ак ; i П|ннл ран. ; между лептами 1азде.Т;;етси .ткзми ч за . iHTO 2%-ным раствором д..| si н.т; експлс ос- форН(Л1 кис.ют Ы t; жидких )а;рипах (( чС,;,, 4)аза S). Па ,.е вьггекас раствор, содержап1ий (),(12 ) г/пинка, и второй раствор, который содержит 3,5 r/.i цинка п|Ч1 огс гст- -.iiM .тяции органической (j)a;-ii)i. и соот- BCTCTBCHiKJ растис-ры, со.1ержа1цие li.(K)2 и 3.9 г/.т цинка п{)и па.чичии пирк .тицип. Пример 2 При ni ii(.Ti.iOBa пИи Г(п1 же процедуры. прпме)а 1, вхо.П,1ч нодпых (ас1во- 1ОВ, содержапи1х ИХ i л ({н-по.тл. и ( оот - вегсгвенно 4., -ного |1а(л :ipa едко: . на i ра на выходе по.:|учается ра.см .ор, в Korcipi/M фепо.:|
снпжен на ,. .) 2 г/.т фепи. (|р анпнеска : п,1рафппо 5 ( Пример .) ф||. ;Ы1Ы ми ID. io и ртикалг мымн I a ми обрап: ы Держит 0.21)1 , ii.l . H I /.i ма1н;; ; к лчесгве по;
р.:- ГИОр i: | iloii 1 1-/.1 и . ТА . (:ivHlHaЯ аГ аН
M( 75с см . С .)., образоватсм - . , ojrrcHu,, .-.л. . ,, .. по li ./v . iTc С1 ма.Тпнай cKv)|uic 11.. П.4 м . 1. т j)().4a (( I га li п ни
I I содержит СООТВСГ . nU llHC
ii. 1 29 Г; .1 K-..i6a.ibra i I). 1
i ИеМНаЧ 4- - (Ф I Me П. i.dl ll Г/, I K,)6a 1 Таким )М еил nU
се leK : ивпое ичв.теценп ог1ПС1г: рированн но jiai ты 1 ого же Мет;;..;;;
)ж.ан1И}| око
скач ,Ч 1.4 а ; 1.. V
.ia ;u ii i oi;)
5
0
примесей.
Пример 4. с i pofic nil) 11: .л временно п непрерьи-пю с.-щГи) (рП 3.5), Koropi.ie .-(мерла: ( (фаза I ) и 2 н. Bo.uii.:;i р кислоты (()1аза R) в Д1 6|| Н -10:1. В качестве ф лЫ .ii иснпч1 : с ся ;i, - н:-:и р:и i и
i ЛеИ11О И)Й и . ilH Ч)| л П KiiC. г I
парафинах i ,..-. -5 ). из ycTpoik i i a i. iK: )e в C HII содержанием с1-|,иь::;: (i. iiOiM ( гспень и.в.течс--.е.1 паи .
I S I
1 1
lUli
IIiniMci 5. В ycipoHciHo iiocTViiaioi oa 1н1вре ич111о и MiMijiepbiBno с.лаГюии . Ю гиый водный раствор аммиака ( I ), содер- жа11Ь1Й 0,45 г/л аммиака и 1 и, водный раствор cepiKJii кислоты ( R) в дебшном соотношении 15:1. В качестве фазы-ипсред ника 1фа.(ы S) .) гея нормальные :iapa(f)HHi)i (f - Держание аммнака к (f)a.u V нослс ее выхода и, устройства сведено д( 0,04 : /.I
Пример . В ус|)()йсгво ностуиает слабо кнс.Н)1Й (|)ii 5,2) водный раствор сульфата меди ((JKi;ui |- ), содержаи1ий 200 мг/ л, кото- р|)|й коит aKTiijiyer с фазой-11ос едником (S) 5/Y, p;iCTBOpOM емеси (1:11 /uiHo- ловоИ и олеиновой кислот ii ш)рмалыИ)1х парафинах (f.i; (-.л), фаза-приемник (R) нредставлнет собой 2 н. водный расгвор а:и)т- ной KHCJioTiii, которая также проходит пере:) устройство. С д(огио1иение фаз F:F равно 40:1. Достигаегея стенень извлечения меди 99,5%.
Пример 7. Промышленные воды, соде|)- жашие 0,250 i /л кобальта (фаза ), нронус- как)1ся чере:1 устройство одновременно с 8%-ным раствором серной кислоты (фаза R) с дебитом в 0 раз меньин дебита про- мьпнленных вод. В качестве фазы-носредни- ка (S) исиользуется 2%-ный раствор этил- гексилфос орной кислоты в керосине. Выходящие растворы являются обраб(п аииыми водами, соде)жани1ми менее (),005 i /л ко ба.мьта, и коицент|)ированным (более 7 г/л) серно-кнслым раствором кобальта.
Пример iV. (точные и 1омывные воды, содержащие 50 мг/л кадмия с )Н 6 ( за I ), 11|)онус как)тся через устройство неирс рывно и одиовременно с фазой-ириемииком (R) 10%-ным водным раствором серной кислоты. В качестве фазы-носредника S ис- нользуется 5%-ный раствор смеси (1:1) олеиновой и лино,1овой кислот в нормал1, иарафинах ((|:j С,:.-,). При отнон1ении фа: l :R: 18 обраб танные воды, выходящие и. устройства, содержат менее 0,1 мг/л кадмия.
Пример .V. Расгвор бензойной кислоты в воде- (фаза }) с концентрацией 0,1 г/л пропускается через устройство непрерывно и па раллельио в().;и1ому раствору гидроокиси натрия (фаза R) концентрацией 20 г/л и деби- том в 40 раз меньше дебита фазы - В качестве промежуточной фазы используется керосин (фаза S).
Пример 10. Природные воды, содержащие 40 мг/л элементарного йода (фаза F), иронускаются через устройство параллельно и одновременно с 4%-ным воднь51м раствором гидроокиси натрия (фаза R), имеющим в 30 раз меньший дебит, при участии гексана в качестве промежуточной фазы S. Выходяшие и: устройства воды содержат менее 1 мг/л йода.
Пример II. Кислые нриродные воды, со- держапгие 60 бора (фаза F), нропус
5 0
5 0
5
0
З
каются через устройство параллельно и одновременно с водным раствором гидрис.жиси натрия (фаза R) при соотношении дебн- тов 40:1. Посредством фазы-посредника S (насыщенного раствора додецилового алко голя в октане) концентрация бора в вода.х F снижается до 12 мг/л и в то же время получается богатый алкальный раствор те- траборяга натрия.
Пример 12. Кислые воды, содержащие 5 I/л (приблизительно) азотной кислоты (фаза F), пропускаются через уст)ойст- во параллельно и одновременно с фазой R10%-ным водным раствором гидроокиси натрия. Соотношение между дебитами обеих фаз F:R равно 50. В качестве про- межуточной фазы (фазы S) используется 2%-ный раствор трибути.тфосфата в нормальных парафинах (С,; Ci-,). Обработанные воды на выходе и:( устройства содержат 0,045 /.т кислот 1)1.
Пример 13. Кис.:11ле 1ТромыБные воды (фа:)а I- ), содержащие хром (VI) под (Jiop- Moii аниона в концентрации 220 мг/л, пропускаются через устройство параллельно и одновременно с 20%-ны водным )аствором гидроокиси нат)ия ( R). Фазное соотно- Mienne двух нроходяптих че)ез устройство pacriiopoB равно 120:1 В качестве иро.ме- :жуг(.1чной i{ia3T)i S используется 1%-иый раствор т)иокти.тамина н 110|1маллзных нах (С;) (.,-,). Оба Водных расг: ,оров, кого- ()ле иь ходят H:i устр(.1йства. ccj, )Т зетсгвеино 0,0008 и 26,3 i /л Х)ома.
Пример 14. Сернокис.ть1Й pacTyc.iji (фа- ia f-i. содержащий 0,015 г/,т рении (V ll), нроп /с:чается чере устройстпо иарал.телыю И одновременно с 2 н. в:)дным раствором гичроокиси натрия (фа,.а R) в дебитном со- отно1нении 5(J:1. 1сиол1)3уется про.чежуточ- иая фаза S, которая яи.тяется 2%-нь1м рагт- вором т рибутилфосфя та в но)ма.тьпых naj;a- финах (C.i.i - С;-,). Peiniii изьлекает ся израст- 1(ц.м - на и ъто1 )аствор содержит на выходе vi3 устройства 0,0003 г/л рения.
Пример 15. Промыннтенные ыг;ды, содер- жан1ие 0,7 |-./л .молибдена (фаза i ), обраба- ты:1с 1отч-я в устройстве 2%-ным водным раст- воро:м гидроот;иси нат)ия (фаза R) носред- ством фаз1л1-посредник;д S 1%-ного раст iio|ia I )..1октиламина в кс )оснне. Отно1иение .межту дебитами фаз F и R равно 50:1. .Молиб.чен концентрируется в фазе R, кото- p;iM на вь;ходе из устройства содержит 32 1/.т молибдена.
хлор 4: -.р...а и декана (1:5). При соотнони. НИИ фаз F и R, равном |0:1,92% сантонп- i; и в.текаю гск и ()} концентрируется в ({)азе в МИДе соли натрия.
Формула изобретения
Признано изобретением по результатам экспертизы, осуществленной Ведомством по изобретательству Народной Республики Болгарии.
