(一)混合管(進(jìn)口水質(zhì)分析儀)
一般采用S形長管,溶劑和廢水經(jīng)泵在管的一端導(dǎo)入,混合后的乳濁液在管的另一端導(dǎo)出,見圖5-12。
(二)噴射器
它是一種體積小、效率高的混合裝置,特別適用于兩液相重度相差大、粘度和界面張力都很小的情況,一相或兩相在器內(nèi)通過噴嘴或孔板后,加強(qiáng)了湍流程度而提高萃取效率。見圖5-13。
(三)混合澄清器(進(jìn)口水質(zhì)分析儀)
混合澄清器是早使用,而且目前仍廣泛應(yīng)用的一種級式萃取設(shè)備,它由混合器與澄清器兩部分組成。如圖5-9所示。混合澄清器也可以多級聯(lián)合使用。圖5-11所示為水平排列的混合澄清器的若干級逆流萃取裝置。
混合澄清器有如下優(yōu)點(diǎn):①處理量大,傳質(zhì)效率高;②流量范圍大,可適合各種生產(chǎn)規(guī)模;③結(jié)構(gòu)簡單,易于放大,操作方便,運(yùn)行穩(wěn)定可靠,適應(yīng)性強(qiáng);④易于實(shí)現(xiàn)多級操作,便于調(diào)節(jié)級數(shù)。缺點(diǎn)有:①水平排列時設(shè)備占地面積大;②萃取劑存留量大;③每級都有攪拌裝置,液體在級間流動需要泵輸送,設(shè)備費(fèi)和操作費(fèi)較高。
(四)萃取塔(進(jìn)口水質(zhì)PH檢測儀)
(1)噴灑塔 噴灑塔又稱噴淋塔,是簡單的萃取塔,如圖5—14所示,輕、重兩相分
別從塔的底部和頂部進(jìn)入。圖5-14(a)是以重相為分散相,則重相經(jīng)塔頂?shù)姆植佳b置分散為液滴進(jìn)入連續(xù)相,在下流過程中與輕相接觸進(jìn)行傳質(zhì),降至塔底分離段處凝聚形成重液層排出裝置。連續(xù)相即輕相,而重相連續(xù)相由下部進(jìn)入,上升到塔頂,與重相分離后由塔頂排出。圖5—142(b)是以輕相為分散相,而重相為連續(xù)相。
噴灑塔結(jié)構(gòu)簡單,塔體內(nèi)除液體分散裝置外,別無其他內(nèi)部構(gòu)件。缺點(diǎn)是袖向返混嚴(yán)重,傳質(zhì)效率極低,因而適用于僅需一、兩個理論級,容易萃取的物系和分離要求不高的
場合。
(2)填料萃取塔 填料萃取塔的結(jié)構(gòu)與氣液傳質(zhì)所用的填料塔基本相同,如圖5—15所示。塔內(nèi)裝有適宜的填料,輕相由底部進(jìn)入,頂部排出,重相由頂部進(jìn)入,底部排出。萃取操作時,連續(xù)相充滿整個塔中,分散相由分布器分散成液滴進(jìn)入填料層,在與連續(xù)相逆流接觸中進(jìn)行傳質(zhì)。(進(jìn)口溶解氧變送器)進(jìn)口溶解氧變送器
填料層的作用除可以使液滴不斷發(fā)生凝聚與再分散,以促進(jìn)液滴的表面更新外,還可以減少軸向返退。常用的填料有拉西環(huán)和弧鞍填料。
填料萃取塔結(jié)構(gòu)簡單,操作方便,適合于處理腐蝕性料液,缺點(diǎn)是傳質(zhì)效率低,不適合處理有固體懸浮物的料液。一般用于所需理論級數(shù)較少(如3個萃取理論級)的場合。
(3)篩板萃取塔 如圖5—16所示,其結(jié)構(gòu)類似氣液傳質(zhì)設(shè)備中的篩扳塔。塔內(nèi)有若干層篩板,篩板的孔徑一般為3—9mm。
篩板萃取塔是逐級接觸式萃取設(shè)備,兩相依靠密度差,在重力的作用下,進(jìn)行分散和逆向流動,若以輕相為分散相,則其通過塔板上的篩孔而被分散成細(xì)小的液滴,與塔板上的連續(xù)相充分接觸進(jìn)行傳質(zhì)。穿過連續(xù)相的輕相液滴逐漸凝聚,并聚集于上層篩板的下側(cè),待兩相分層后,輕相借助壓力差的推動,再經(jīng)篩孔分散,液滴表面得到更新,直至塔頂分層后排出。而連續(xù)相則橫向流過塔板,在篩板上與分散相液滴接觸傳質(zhì)后,由降液管流至下一層塔板,如圖5—16(a)。若以重相為分散相,則重相穿過板上的篩孔,分散成液滴落人連續(xù)的輕相中進(jìn)行傳質(zhì).穿過輕液層的重相液滴逐漸凝聚,并聚集于下層篩板的上側(cè),輕相則連續(xù)地從篩板下側(cè)橫向流過,從升液管進(jìn)入上層塔板,如圖5—16(b)所示??梢?,每一塊篩板及板上空間的作用相當(dāng)于一級混合澄清器。
篩板萃取塔由于塔板的存在,減小了軸向返混,同時由于分散相的多次分散和聚集,使液滴表面不斷更新,傳質(zhì)效率比填料塔有所提高,而且篩板塔結(jié)構(gòu)簡單,造價低,生產(chǎn)能力大.因而應(yīng)用較廣。 進(jìn)口電導(dǎo)率變送器
(4)脈沖篩板塔 脈沖篩板塔亦稱液體脈動篩板塔,是指由于外力作用使液體在塔內(nèi)產(chǎn)生脈沖運(yùn)動的篩板塔,其結(jié)構(gòu)與氣—液傳質(zhì)過程中無降液管的篩板塔類似,如圖5-17所示。塔兩端直徑較大部分分別為上澄清段和下澄清段,中間為兩相傳質(zhì)段,裝有若干層具有小孔的篩板,板間距較小,一般為50mm。在塔的下澄清段裝有脈沖管,萃取操作時,由脈沖發(fā)生器提供的脈沖使塔內(nèi)液體作上下往復(fù)運(yùn)動,迫使液體經(jīng)過篩板上的小孔,使分散相破碎成較小的液滴分散在連續(xù)相中,并形成強(qiáng)烈的湍動,使兩相充分接觸、混合,有利于傳質(zhì)過程的進(jìn)行。輸入脈沖的方式合活塞型、膜片型、風(fēng)箱型、空氣脈沖波型等。
圖5-17 脈沖篩板塔
實(shí)踐表明,萃取效率受脈沖頻率影響較大,受振幅影響較小。一般認(rèn)為頻率較高、振幅較小的萃取效果較好。如脈沖過于激烈,將導(dǎo)致嚴(yán)重的軸向返混,傳質(zhì)效率反而下降。在脈沖萃取塔內(nèi),一般脈沖振幅的范圍為9—50mm,頻率為30一200min-1。
脈沖篩板塔的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單,而且由于液體的脈動,提高傳質(zhì)效率。缺點(diǎn)是塔的生產(chǎn)能力一般有所下降。因?yàn)樵谟幸后w脈動的
塔中,液體的流速要比無脈動塔降低些.否則一相可能被另一相夾
帶出去。進(jìn)口電導(dǎo)率變送器
(5)往復(fù)篩板塔 其結(jié)構(gòu)如圖5—18所示.將多層篩板按一定間距固定在中心軸上,篩板上不設(shè)溢流管,不與塔體相連。中心軸由塔頂?shù)膫鲃訖C(jī)構(gòu)驅(qū)動而作往復(fù)運(yùn)動,產(chǎn)生機(jī)械攪拌作用。篩板的孔徑比篩板萃取塔的孔徑大些,一般為7一16mm。當(dāng)篩板向上運(yùn)動時,篩板上側(cè)的液體經(jīng)篩孔向下噴射;反之,當(dāng)篩板向下運(yùn)
動時,篩板下側(cè)的液體向上噴射。為防止液體沿篩板與塔壁間的縫隙走短路,應(yīng)每隔若干塊篩板,在塔內(nèi)壁設(shè)置一塊環(huán)形擋板。
往復(fù)篩板塔可較大幅度地增加相際接觸面積和提高液體的湍動程度,傳質(zhì)效率高,流體
阻力小,操作方便,生產(chǎn)能力大,是一種性能較好的萃取設(shè)備。在生產(chǎn)中應(yīng)用日益廣泛。由
于機(jī)械方面的原因,這種塔的直徑受到一定限制,目前還不適應(yīng)大型化生產(chǎn)的需要。
(6)轉(zhuǎn)盤萃取塔 轉(zhuǎn)盤萃取塔的基本結(jié)構(gòu)如圖5-19所示,在塔體內(nèi)壁上按一定間距裝有若干個環(huán)形擋板,稱為固定環(huán),固定環(huán)將塔內(nèi)分割成若干個小空間。兩固定環(huán)之間均裝一轉(zhuǎn)盤。轉(zhuǎn)盤固定在中心軸上,轉(zhuǎn)軸由塔頂?shù)碾姍C(jī)驅(qū)動。轉(zhuǎn)盤的直徑小于固定環(huán)的內(nèi)徑,便于裝卸。
萃取操作時,轉(zhuǎn)盤隨中心軸高速旋轉(zhuǎn),其在液體中產(chǎn)生的剪應(yīng)力將分散相破碎成許多細(xì)小的液滴,在液相中產(chǎn)生強(qiáng)烈的渦旋運(yùn)動,從而增大了相際接觸面積和傳質(zhì)系數(shù),同時固定環(huán)的存在在一定程度上抑制了軸向返溫,因而轉(zhuǎn)盤萃取塔的傳質(zhì)效率較穩(wěn)。轉(zhuǎn)盤萃取塔結(jié)構(gòu)簡單,傳質(zhì)效率高,生產(chǎn)能力大,因而在廢水治理中應(yīng)用較為廣泛。
(五)離心萃取設(shè)備(進(jìn)口水質(zhì)分析儀)
離心萃取器是利用離心力的作用使兩相快速混合、快速分離的萃取裝置。離心萃取器的類型較多,按兩相接觸方式可分為分級接觸式和連續(xù)接觸式兩類。
分級接觸式的離心萃取器相當(dāng)于在離心分離器內(nèi)加上攪拌裝置,形成單級或多級的離心萃取系統(tǒng),兩相的作用過程和混合澄清器類似。而在連續(xù)接觸式離心萃取器中,兩相接觸方式則與連續(xù)逆流萃取塔類似。如波德式離心萃取器
圖5-20 波德式離心萃取器
是一種連續(xù)接觸式的萃取設(shè)備,簡稱POD離心萃取器,其結(jié)構(gòu)如圖5-20所示。它由一水平轉(zhuǎn)軸和隨其高速旋轉(zhuǎn)的圓柱形轉(zhuǎn)鼓以及固定的外殼組成。轉(zhuǎn)鼓由一多孔的長帶卷繞而成,其轉(zhuǎn)速很高,一般為2000—5000r/min,操作時輕、重相體分別由轉(zhuǎn)鼓外緣和轉(zhuǎn)鼓中心引入。由于轉(zhuǎn)鼓旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的離心力作用,重相從中心向外流動,輕相則從外緣向中心流動,通過螺旋帶上的各層篩孔被分散,兩相逆流流動密切接觸進(jìn)行傳質(zhì)。后重相和輕相分別由位于轉(zhuǎn)鼓外緣和轉(zhuǎn)鼓中心的出口通道流出。它適合于處理兩相密度差很小或易乳化的物系。波德式離心萃取器的傳質(zhì)效率很高.其理論級數(shù)可達(dá)3—12。
單臺單級離心萃取器的串聯(lián)萃取過程屬于多級萃取過程,使用單臺單級離心萃取器時,可根據(jù)工藝要求把多臺設(shè)備串聯(lián)形成多級萃取。經(jīng)常使用的串聯(lián)方式是級間連接管式,如圖5—21
所示。除首未兩級外,中間每一級的輕重兩相出口分別通過各級的級間連接管流進(jìn)與其相鄰的離心萃取器的輕重相入口。首末兩級各有一相液體離開串聯(lián)系統(tǒng),同時,也各有另一相液體進(jìn)入系統(tǒng),這種串聯(lián)方式的優(yōu)點(diǎn)是外殼的制造簡單。
圖5-21 離心萃取器的串聯(lián)方式――級間連接管式
離心萃取器的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊,體積小,生產(chǎn)強(qiáng)度高,物料停留時間短,分離效果好,
特別適用于兩相密度差小、易乳化、難分離及要求接觸時間短,處理量小的場合。缺點(diǎn)是結(jié)
構(gòu)復(fù)雜、制造困難、操作費(fèi)高。(進(jìn)口水質(zhì)PH檢測儀)
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