用于測定環隙式離心萃取器內液體存留體積的實驗方法

文檔序號:6232552
用于測定環隙式離心萃取器內液體存留體積的實驗方法
【專利摘要】用于測定環隙式離心萃取器內液體存留體積的實驗方法,屬于溶劑萃取【技術領域】。該方法具體是:環隙式離心萃取器運行達到穩態后,快速并同時停止兩相液體進料;與此同時快速拔出還在繼續運轉的轉筒并把它移到一個容器內;然后停止轉筒運轉,此時轉筒內的液體流入容器內,用量筒測出容器內液體的體積,即為該環隙式離心萃取器轉筒的液體存留體積;再用移液器移取外殼內液體到一個量筒里,即可獲得該環隙式離心萃取器外殼的液體存留體積;兩者體積相加,即為該環隙式離心萃取器的總液體存留體積。本發明操作簡單,獲得的數據準確、可靠,可為環隙式離心萃取器的各項性能研究提供基礎數據,從而提高環隙式離心萃取器的設計和應用水平。
【專利說明】用于測定環隙式離心萃取器內液體存留體積的實驗方法

【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種利用快速分液法來實驗測定環隙式離心萃取器內液體存留體積 的新方法,屬于溶劑萃取【技術領域】。

【背景技術】
[0002] 環隙式離心萃取器是依靠強大離心力實現兩相混合液分相的,是一種高效的 液-液萃取設備,已成功應用于石油化工、材料制備、生物化工、制藥工程、廢水處理、濕法 冶金和核化工等領域。
[0003] 環隙式離心萃取器內液體存留體積與其傳質性能密切相關,特別是對于萃取動力 學慢或耦合了化學反應的萃取體系,因此準確獲得環隙式離心萃取器內液體存留體積對于 其成功應用是非常重要的。由于離心萃取器是高速旋轉的設備,因此很難測得環隙式離心 萃取器內液體存留體積。在此之前,國內外研究者們采用了放液法來獲得環隙式離心萃取 器內液體存留體積,其具體步驟包括:(1)環隙式離心萃取器在一定操作條件下正常運行 達到穩態后,快速并同時停止兩相液體進料;(2)與此同時快速打開外殼底部的排料口,用 量筒接收從外殼底流出的液體,直到沒有液體流出為止,此時測得的體積即為環隙式離心 萃取器外殼的液體存留體積;(3)停止轉筒運轉,此時轉筒內的液體流入外殼并通過外殼 底部的排料口流出,用另一個量筒接收從外殼底流出的液體,直到沒有液體流出為止,此時 測得的體積即為離心萃取器轉筒的液體存留體積;(4)轉筒和外殼兩者的液體存留體積相 力口,即為該環隙式離心萃取器內總的液體存留體積。但該方法的主要不足:(1)排放完外 殼內液體時由于需要一定時間,因此還在繼續運轉的轉筒仍會吸入一部分外殼內的液體, 而且轉筒內水相和有機相液體也會甩入各自的收集室后流出,這樣測得的體積就不十分準 確;(2)從殼體底排放液體時,總會有一部分液體滯留在殼體內不被排出,也導致所測得的 體積不準確。
[0004] 因此,迫切需要發明一種能準確實驗測定環隙式離心萃取器內液體存留體積的新 方法。


【發明內容】

[0005] 本發明提供的一種測定環隙式離心萃取器內液體存留體積的實驗方法,目的是獲 得準確的環隙式離心萃取器內液體存留體積數據,從而為環隙式離心萃取器的各項性能研 究提供基礎數據,為提高環隙式離心萃取器的設計和應用水平提供基礎。
[0006] 本發明的技術方案如下:
[0007] -種用于測定環隙式離心萃取器內液體存留體積的實驗方法,所述方法包括如下 步驟:
[0008] 1)建立實驗系統,該實驗系統含有環隙式離心萃取器、重相供料泵、重相收集槽、 重相供料槽、輕相供料泵、輕相供料槽、輕相收集槽、電源及連接管;環隙式離心萃取器含有 轉筒和外殼,轉筒和外殼通過滑動方式連接;
[0009] 2)啟動環隙式離心萃取器使之運行后,分別通過重相供料泵和輕相供料泵向環隙 式離心萃取器內通入重相液體和輕相液體,運行達到穩態后,快速并同時停止兩相液體進 料;與此同時,快速拔出還在繼續運轉的轉筒并把它移到一個容器內,該操作過程所花時間 應在2秒內,然后關閉電源,使轉筒停止運轉,此時轉筒內的液體流入容器內;
[0010] 3)測量出轉筒內液體流入容器內液體的體積,該液體體積為該環隙式離心萃取器 轉筒的液體存留體積;
[0011] 4)移取外殼內的液體到另一個容器內,然后測量出該容器內液體的體積,該液體 體積為該環隙式離心萃取器外殼的液體存留體積;
[0012] 5)將轉筒的液體存留體積與外殼的液體存留體積相加,即獲得該環隙式離心萃取 器的總液體存留體積。
[0013] 上述技術方案中,所述轉筒的直徑為20mm,運轉轉速為2500r/min-5500r/min, 輕、重兩相液體的總流量范圍為〇.l_5L/h。步驟2)和步驟4)中所述的容器為燒杯。
[0014] 本發明與現有技術相比,具有以下優點及突出的技術效果:本發明操作簡單,獲得 的數據準確、可靠,可為環隙式離心萃取器的各項性能研究提供基礎數據,從而提高環隙式 離心萃取器的設計和應用水平。
[0015] 進一步,本發明可用于研究各物性參數(兩相比重差、粘度比、界面張力等)、各操 作參數(轉速、總流量、流比等)和結構參數(環隙寬度、間隙高度、轉筒高度、轉筒直徑、重 相堰直徑、固定葉片的高度和形狀等)對環隙式離心萃取器內液體存留體積的影響規律。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016] 圖1是用于本發明的實驗系統示意圖。
[0017] 圖2是環隙式離心萃取器的轉筒部分結構的示意圖。
[0018] 圖3是環隙式離心萃取器的外殼部分結構的示意圖。
[0019] 圖中:1-環隙式離心萃取器;2-輕相供料泵;3-重相供料泵;4-重相收集槽; 5_重相供料槽;6-輕相供料槽;7-輕相收集槽;8-連接管;9-重相進口管;10-重相出口 管;11-輕相進口管;12-輕相出口管;13-電源;14-轉筒;15-電機支座;16-電機;17-外 殼。

【具體實施方式】
[0020] 下面結合附圖和實施例對本發明的工作過程和具體實施作進一步的說明。
[0021] 本發明提供的一種用于測定環隙式離心萃取器內液體存留體積的實驗方法,該方 法包括如下步驟:
[0022] 1)建立如圖1所示的實驗系統,該實驗系統含有環隙式離心萃取器1、重相供料泵 3、重相收集槽4、重相供料槽5、輕相供料泵2、輕相供料槽6、輕相收集槽7、重相進口管9、 重相出口管10、輕相進口管11、輕相出口管12、電源13和相應的連接管8 ;環隙式離心萃取 器含有轉筒14、電機支座15、電機16和外殼17,轉筒和外殼通過滑動方式連接;
[0023] 2)啟動環隙式離心萃取器使之按一定運轉轉速(運轉速度一般在2500r/ min-5500r/min范圍內)運行后,分別通過重相供料泵3和輕相供料泵2按一定流量(輕、 重兩相液體的總流量范圍為〇. l_5L/h)向環隙式離心萃取器內通入重相液體和輕相液體, 運行達到穩態后,快速并同時停止兩相液體進料;與此同時,快速拔出還在繼續運轉的轉筒 14并把它移到一個容器內,該操作過程所花時間應控制在2秒內,然后關閉電源13,使轉筒 14停止運轉,此時轉筒內的液體流入容器內;
[0024] 3)測量出轉筒內液體流入容器內液體的體積,該液體體積為該環隙式離心萃取器 轉筒的液體存留體積;
[0025] 4)移取外殼17內的液體到另一個容器內,然后測量出該容器內液體的體積,該液 體體積為該環隙式離心萃取器外殼的液體存留體積;
[0026] 5)將轉筒的液體存留體積與外殼的液體存留體積相加,即獲得該環隙式離心萃取 器的總液體存留體積。
[0027] 下面列舉幾個具體實施例,以便進一步理解本發明。
[0028] 實施例1
[0029] 建立如圖1所示的實驗系統,環隙式離心萃取器1的轉筒14的直徑為20mm,電 源13采用直流穩壓電源,重相采用去離子水,輕相采用煤油,輕相供料泵2和重相供料泵 3都采用蠕動泵;啟動電源13使環隙式離心萃取器1運轉,通過調節電壓使其運轉轉速為 3500r/min ;然后啟動重相供料泵3,按lL/h的流量通過重相進口管9向環隙式離心萃取器 1加入去尚子水,待重相出口管10有去尚子水流出后,啟動輕相供料泵2,按lL/h的流量通 過輕相進口管11向環隙式離心萃取器1加入煤油;當環隙式離心萃取器達到穩態后,快速 并同時停止兩相液體進料;與此同時,用手握住環隙式離心萃取器1的電機支座15,快速拔 出還在繼續運轉的轉筒14并把它移到一個容器內(規格為100mL的燒杯),該操作過程所 花時間為1. 4秒,然后關閉電源13,使轉筒14停止運轉,此時轉筒14內的液體流入燒杯內; 用一個規格為20mL量筒測出燒杯內液體的體積為13. 4mL,即該環隙式離心萃取器1的轉筒 14的液體存留體積為13. 4mL ;再用移液器移取外殼17下部的所有液體到另一個容器(規 格為20mL量筒)里,測得其體積為9. 5mL,即該環隙式離心萃取器1的外殼17的液體存留 體積為9. 5mL ;將轉筒14和外殼17兩者的液體存留體積相加,得到該環隙式離心萃取器1 內總的液體存留體積為22. 9mL。
[0030] 實施例2
[0031] 建立如附圖1所示的實驗系統后,其中,環隙式離心萃取器1的轉筒直徑為20mm, 電源13采用直流穩壓電源,重相采用去離子水,輕相采用煤油,兩個供料泵2和3都采用蠕 動泵;啟動電源13使環隙式離心萃取器1運轉,通過調節電壓使其運轉轉速為3500r/min ; 然后啟動重相供料泵3,按0. 55L/h的流量通過重相進口管9向環隙式離心萃取器1加入去 離子水,待重相出口管10有去離子水流出后,啟動輕相供料泵2,按0. 55L/h的流量通過輕 相進口管11向環隙式離心萃取器1加入煤油;當環隙式離心萃取器達到穩態后,快速并同 時停止兩相液體進料;與此同時,用手握住環隙式離心萃取器1的電機支座15,快速拔出還 在繼續運轉的轉筒14并把它移到一個規格為100mL的燒杯內,該操作過程所花時間為1. 5 秒,然后關閉電源13,使轉筒14停止運轉,此時轉筒14內的液體流入燒杯內;用一個規格 為20mL量筒測出燒杯內液體的體積為13. 4mL,即該環隙式離心萃取器1的轉筒14的液體 存留體積為13. 4mL ;再用移液器移取外殼17下部的所有液體到一個規格為20mL量筒里, 測得其體積為9. OmL,即該環隙式離心萃取器1的外殼17的液體存留體積為9. OmL ;將轉筒 14和外殼17兩者的液體存留體積相加,得到該環隙式離心萃取器1內總的液體存留體積為 22. 4mL〇
[0032] 實施例3
[0033] 建立如附圖1所示的實驗系統后,其中,環隙式離心萃取器1的轉筒直徑為20mm, 電源13采用直流穩壓電源,重相采用去離子水,輕相采用煤油,兩個供料泵2和3都采用蠕 動泵;啟動電源13使環隙式離心萃取器1運轉,通過調節電壓使其運轉轉速為3100r/min ; 然后啟動重相供料泵3,按lL/h的流量通過重相進口管9向環隙式離心萃取器1加入去離 子水,待重相出口管10有去離子水流出后,啟動輕相供料泵2,按lL/h的流量通過輕相進口 管11向環隙式離心萃取器1加入煤油;當環隙式離心萃取器達到穩態后,快速并同時停止 兩相液體進料;與此同時,用手握住環隙式離心萃取器1的電機支座15,快速拔出還在繼續 運轉的轉筒14并把它移到一個規格為100mL的燒杯內,該操作過程所花時間為1. 2秒,然 后關閉電源13,使轉筒14停止運轉,此時轉筒14內的液體流入燒杯內;用一個規格為20mL 量筒測出燒杯內液體的體積為13. 3mL,即該環隙式離心萃取器1的轉筒14的液體存留體 積為13. 3mL ;再用移液器移取外殼17下部的所有液體到一個規格為20mL量筒里,測得其 體積為11. 2mL,即該環隙式離心萃取器1的外殼17的液體存留體積為11. 2mL ;將轉筒14 和外殼17兩者的液體存留體積相加,得到該環隙式離心萃取器1內總的液體存留體積為 24. 5mL〇
[0034] 實施例4
[0035] 建立如附圖1所示的實驗系統后,其中,環隙式離心萃取器1的轉筒直徑為20mm, 其運轉轉速范圍為2500r/min-5500r/min,輕、重兩相液體的總流量范圍為0. l-5L/h,電源 13采用直流穩壓電源,重相采用去離子水,輕相采用煤油,兩個供料泵2和3都采用蠕動泵; 啟動電源13使環隙式離心萃取器1運轉,通過調節電壓使其運轉轉速為3500r/min ;然后 啟動重相供料泵3,按1. 6L/h的流量通過重相進口管9向環隙式離心萃取器1加入去離子 水,待重相出口管10有去離子水流出后,啟動輕相供料泵2,按0. 4L/h的流量通過輕相進 口管11向環隙式離心萃取器1加入煤油;當環隙式離心萃取器達到穩態后,快速并同時停 止兩相液體進料;與此同時,用手握住環隙式離心萃取器1的電機支座15,快速拔出還在繼 續運轉的轉筒14并把它移到一個規格為100mL的燒杯內,該操作過程所花時間為1秒,然 后關閉電源13,使轉筒14停止運轉,此時轉筒14內的液體流入燒杯內;用一個規格為20mL 量筒測出燒杯內液體的體積為13. 2mL,即該環隙式離心萃取器1的轉筒14的液體存留體積 為13. 2mL ;再用移液器移取外殼17下部的所有液體到一個規格為20mL量筒里,測得其體 積為12mL,即該環隙式離心萃取器1的外殼17的液體存留體積為12mL ;將轉筒14和外殼 17兩者的液體存留體積相加,得到該環隙式離心萃取器1內總的液體存留體積為25. 2mL。
[0036] 實施例5
[0037] 建立如附圖1所示的實驗系統后,其中,環隙式離心萃取器1的轉筒直徑為20mm, 電源13采用直流穩壓電源,重相采用去離子水,輕相采用煤油,兩個供料泵2和3都采用蠕 動泵;啟動電源13使環隙式離心萃取器1運轉,通過調節電壓使其運轉轉速為4800r/min ; 然后啟動重相供料泵3,按lL/h的流量通過重相進口管9向環隙式離心萃取器1加入去離 子水,待重相出口管10有去離子水流出后,啟動輕相供料泵2,按lL/h的流量通過輕相進口 管11向環隙式離心萃取器1加入煤油;當環隙式離心萃取器達到穩態后,快速并同時停止 兩相液體進料;與此同時,用手握住環隙式離心萃取器1的電機支座15,快速拔出還在繼續 運轉的轉筒14并把它移到一個規格為lOOmL的燒杯內,該操作過程所花時間為1. 5秒,然 后關閉電源13,使轉筒14停止運轉,此時轉筒14內的液體流入燒杯內;用一個規格為20mL 量筒測出燒杯內液體的體積為13. 2mL,即該環隙式離心萃取器1的轉筒14的液體存留體積 為13. 2mL ;再用移液器移取外殼17下部的所有液體到一個規格為20mL量筒里,測得其體 積為9. 5mL,即該環隙式離心萃取器1的外殼17的液體存留體積為9. 5mL ;將轉筒14和外殼 17兩者的液體存留體積相加,得到該環隙式離心萃取器1內總的液體存留體積為22. 7mL。
【權利要求】
1. 一種用于測定環隙式離心萃取器內液體存留體積的實驗方法,所述方法包括如下步 驟: 1) 建立實驗系統,該實驗系統含有環隙式離心萃取器(1)、重相供料泵(3)、重相收集 槽(4)、重相供料槽(5)、輕相供料泵(2)、輕相供料槽(6)、輕相收集槽(7)、電源(13)和相 應的連接管(8);環隙式離心萃取器含有轉筒(14)和外殼(17),轉筒和外殼通過滑動方式 連接; 2) 啟動環隙式離心萃取器使之運行后,分別通過重相供料泵(3)和輕相供料泵(2)向 環隙式離心萃取器內通入重相液體和輕相液體,運行達到穩態后,快速并同時停止兩相液 體進料;與此同時,快速拔出還在繼續運轉的轉筒(14)并把它移到一個容器內,該操作過 程所花時間控制在2秒內,然后關閉電源(13),使轉筒(14)停止運轉,此時轉筒內的液體流 入容器內; 3) 測量出轉筒內液體流入容器內液體的體積,該液體體積為該環隙式離心萃取器轉筒 的液體存留體積; 4) 移取外殼(17)內的液體到另一個容器內,然后測量出該容器內液體的體積,該液體 體積為該環隙式離心萃取器外殼的液體存留體積; 5) 將轉筒的液體存留體積與外殼的液體存留體積相加,即獲得該環隙式離心萃取器的 總液體存留體積。
2. 按照權利要求1所述的一種用于測定環隙式離心萃取器內液體存留體積的實驗方 法,其特征在于:所述轉筒的直徑為20mm,運轉轉速為2500r/min-5500r/min ;輕、重兩相液 體的總流量范圍為〇. l_5L/h。
3. 按照權利要求1或2所述的一種用于測定環隙式離心萃取器內液體存留體積的實驗 方法,其特征在于:步驟2)和步驟4)中所述的容器為燒杯。
【文檔編號】G01F22/00GK104089676SQ201410306844
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年6月30日 優先權日:2014年6月30日
【發明者】段五華, 曹爍 申請人:清華大學
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