专利名称：自吸式双套管泡沫分离装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种脱除或富集水溶液中表面活性物质的分离装置，特别是涉及 一种利用文丘里管的自吸抽气式鼓泡泡沫分离装置。
背景技术：
泡沫分离技术是利用气体在溶液中鼓泡形成的泡沫，泡沫吸附和富集水溶液中低 浓度的表面活性的物质，以达到物质浓缩或溶液净化目的一种分离技术。近年来，泡沫分离 技术作为一种新兴的分离技术，受到关注，广泛用于废水治理、贵金属离子回收、矿物浮选、 化工及生物产品分离提纯等领域。在泡沫分离技术中，气泡提供了气液传质的界面，直接影响着分离的效果，因此， 该技术得以有效实施的关键之一是泡沫发生的方式、泡沫的大小及其分布。现有的泡沫分离装置，一般采用气体压缩机提供气源，然后通过各种材质和结构 的气体分布器将气体分散成具有一定尺度分布的气泡，通入液体中。气体分布器通常为专 门设计制作的多孔板，或直接采用多孔结构的材料制作，如玻璃砂芯板、烧结金属板等等， 或通过填充固体颗粒来取得多孔结构。这些发泡方法均需气体压缩机提供气源动力，以克 服气体分布板的阻力，设备结构比较复杂，更换气体分布器不便，且气泡容易聚并。中国专 利CN1068275A公开了一种悬浮液液面喷射泡沫式的分离装置，利用带压(0. 8MPa)悬浮液 喷射掠过固定液面产生的气力式泡沫，分离液体中的悬浮物。该法对原料液压头要求较高， 适用性有限。泡沫分离技术得以有效实施的另一关键是两相传质完成后，泡沫层与清液层的有 效分离，以减小返混对分离效果的影响。现有的泡沫分离塔多采用单管结构，通过设置塔体 扩大段来降低液流速度，促进泡沫层与清液层的分离，此类塔体的清液层溶液通常容易受 到泡沫扰动，夹带泡沫而影响液体的净化效果。
实用新型内容本实用新型的目的旨在克服上述工艺的不足，提供一种具有自吸式抽气发泡功能 的双套管泡沫分离装置，该装置无需气体压缩机，利用原料液的高速射流，自动抽吸气体， 并通过气体和液体的剧烈混合形成细小气泡，达到表面活性物质快速分离的目的。同时，利 用双套管式的泡沫分离塔，将气液混合区与液沫分层区有效隔离，使气液传质过程与液沫 分层同步进行，实现连续化操作。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是在原料液进料离心泵(1)出口 与双套管式泡沫分离塔(4，5)进口之间的管路上，设置一个自吸式泡沫发生器(如图2)， 液体高速流经泡沫发生器后，吸入气体，并形成细小气泡与液体的混合物，从双套管式泡沫 分离塔的底部进入内塔。在内塔中气泡与液体一边混合接触，一边上行，完成表面活性物质 的吸附分离过程。气液混合物至内塔顶部溢出后，进入外塔与内塔之间的环隙，在此，泡沫 层与清液层分离，泡沫层不断堆积并缓慢上行，排出夹带液后，经泡沫导出管进入机械消泡器，消泡后可得到吸附物质的浓缩液，清液层则通过一个连接于外塔出料口的H型排料管 连续排出。内外塔环隙间的清液层高度可通过H型排料管的位置来调节。本实用新型所述的自吸式泡沫发生器是基于流体的动能与静压能相互转换的原 理，利用液体高速射流产生的真空吸入气体，然后借助高速湍动的射流液体将吸入气体切 割成细小气泡。如图2所示，自吸式泡沫发生器是一个套管式异径管，其内管(13)的进口 端与进料离心泵相连，内管的管径从进口至出口被逐步缩小，在出口端形成直径小于2. Omm 的喷嘴(14)，喷嘴位置与外套管(1 的收缩口平齐。外套管为一异形管，其扩大端的管壁 上设有与大气相通的通道(16)，收缩端的出口与泡沫分离塔的进口相联。操作时，原料液经 离心泵从内管的喷嘴处高速喷入外套管的收缩端，高速射流在形成的真空将空气从外套管 的大气通道中吸入，吸入的气体与射流液体剧烈混合后，形成细小气泡，同时将表面活性物 质转移到泡沫表面，达到表面活性物质快速分离的目的。本实用新型所述的双套管式的泡沫分离塔(如图1)由两个不同管径的同心圆柱 型塔体组成。气液传质主要在内管完成，内管下段为混合传质区，上段为鼓泡传质区。内塔 底部的中心点设有进料口，该进料口与自吸式泡沫发生器的出口相连；外塔底部的壳体上 设有澄清液出料口，该出料口与一个用于控制外塔液面高度的H型排水管道相连接，澄清 液经H型管流入贮液槽；外塔顶部设有与消泡器相连接的泡沫收集管道。双套管式的塔体 结构将气液传质区与液沫分层区有效隔离，使气液传质过程与液沫分层同步进行，可实现 连续化操作。本实用新型所述的消泡器由泡沫搜集器(17)，机械搅拌桨(18)，电机(19)，排液 管(20)，富集液槽(10)组成，泡沫进入收集器后，在重力作用下沿倾斜的器壁向下流动。根 据泡沫产生和收集量，设定机械搅拌桨的工作时间与间歇时间。当机械搅拌桨高速旋转时， 泡沫在机械搅拌桨的卷吸与剪切作用下破裂，转化为液体，即富含表面活性物质的浓缩液， 浓缩液由收集器底部的排液管排出，进入富集液槽。应当理解，本实用新型以上的一般性描述和以下的详细描述都是示例性和说明性 的，并旨在为如权利要求所述的本实用新型提供进一步的解释。
包括附图是为提供对本实用新型进一步的理解，它们被收录并构成本申请的一部 分，附图示出了本实用新型的实施例，并与本说明书一起起到解释本实用新型的原理的作用。
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。图1为自吸式双套管泡沫分离装置图图中1.离心泵2.压力表3.自吸式泡沫发生器4.双套管式泡沫分内离塔5.双 套管式泡沫分内离塔6.泡沫导出管7.消泡器8. H型液面控制器9.原料槽10.富集液槽 11.废水进出口 12.废水进出口。图2为自吸式泡沫发生器示意图图中13.内管14.内管喷嘴15.外套管16.大气通道。图3为消泡器示意图图3中17.泡沫搜集器18.机械搅拌桨19.电机20.排液管10.富集液槽。
具体实施方式
实例一将待处理的十二烷基苯磺酸钠澄清废液置于原料槽(9)之中。用待处理的废液灌 泵后打开阀门，开启离心泵(1)。调节阀门开度，使得压力表(2)示数缓慢增加至0. 16Mpa。待内塔(4)充满液体后开始计时，并调节液面控制器保持外塔(5)液面高于内塔 塔顶1 2cm。从泡沫收集管道(6)涌出的泡沫通入消泡器(7)破泡后即得到浓缩后的十二 烷基苯磺酸钠溶液。每隔10分钟从原料槽(9)中取样，用紫外分光光度计分析其吸光度，计算溶液浓 度与脱除率。连续运行70min后，关闭离心泵，关闭阀门。实验结果如下表时间 吸光度(以自来水为参比)浓度mg/L脱除率01.067556,.530.00%100.806542,.0025.70%200..53827..0652.13%300.289513..2376.60%400.16856.4988.51%500..1233.9692.99%600..0992.6395.36%700..0962.4695.65%由实验结果可知，经过70min的分离，十二烷基苯磺酸钠的脱除率达到了 96. 65%。实例二将待处理的大豆蛋白质废液置于原料槽(9)之中，废液中大豆蛋白质浓度为0. 5 克/升，并取样，稀释5倍，测定吸光度。用待处理的废液灌泵后打开阀门，开启离心泵(1)。 调节阀门开度，使得压力表( 示数缓慢增加至0. 16Mpa。待内塔(4)充满液体后开始计时，并调节液面控制器保持外塔(5)液面高于内塔 塔顶1 2cm。从泡沫收集管道(6)涌出的泡沫通入消泡器(7)破泡后即得到浓缩后的大 豆蛋白质溶液。连续运行90min后，取样，稀释5倍，测定吸光度，关闭离心泵，关闭阀门。由实验 结果可知，经过90min的分离，大豆蛋白质的脱除率达到了 57. 85 %。
权利要求1.一种自吸式泡沫分离装置，其特征在于它由连接在进料管路上的离心泵、压力表、 自吸式泡沫发生器、双套管式泡沫分离塔、泡沫导出管、消泡器、H型液位控制器、原料槽、富 集液槽，以及设计在双套管式泡沫分离塔上的废水进出口组成。
2.根据权利要求1所述的自吸式泡沫分离装置，其特征在于自吸式泡沫发生器为一 个套管式异径管，其内管的进口端与进料离心泵相连，内管的管径从进口至出口被逐步缩 小，在出口端形成直径小于2. Omm的喷嘴，喷嘴位置与外套管的收缩口平齐。外套管为一异 形管，其扩大端的管壁上设有与大气相通的通道，收缩端的出口与泡沫分离塔的进口相联。 操作时，原料液经离心泵从内管的喷嘴处高速喷入外套管的收缩端，同时空气从外套管扩 大端管壁上的大气通道中被吸入，在收缩端得管道中与液体混合后，进入泡沫分离塔。液体 在喷嘴处的速度，可通过离心泵的出口阀调节。
3.根据权利要求1所述的自吸式泡沫分离装置，其特征在于双套管式泡沫分离塔由 两个不同管径的同心圆柱型塔体组成。内塔底部的中心点设有进料口，该进料口与自吸式 泡沫发生器的出口相连；外塔底部的壳体上设有澄清液出料口，该出料口与一个用于控制 外塔液面高度的H型液位控制器的排水管道相连接，澄清液经H型液位控制器管流入贮液 槽；外塔顶部设有与消泡器相连接的泡沫收集管道。
4.根据权利要求1或3所述的双套管式泡沫分离塔，其特征在于，内塔与外塔的塔径之 比为1 2-1 3，外塔高于内塔，内外塔高度差所形成的空间为泡沫区，内塔塔高可根据分 离要求进行调节，内外塔的高度差至少为400mm。
5.根据权利要求1或3所述的H型液位控制器，其特征是，管道外观呈“H”型，上部的 两个接口通大气，下部的两个接口分别与外塔塔底出水口和贮液槽相连接，移动H型管的 高度，即可控制外塔液面高度。
6.根据权利要求1所述的自吸式泡沫分离装置，其特征在于消泡器由泡沫搜集器， 搅拌桨，电机，排液管组成，其中，泡沫搜集器的进口与出口直径比为2 1，泡沫搜集器高 150mm，搅拌桨的直径比泡沫搜集器出口直径小10mm，排液管直径为5mm。
专利摘要本实用新型提供一种自吸式双套管泡沫分离装置。该装置包括自吸式泡沫发生器、双套管式泡沫分离塔、消泡器、连接在进出料管路上的离心泵和压力表，以及设计在双套管式泡沫分离塔上的废水进出口、泡沫导出管和H型液位控制器组成。该装置结构简单，输料和发泡同步完成，传质分离效率高，能有效分离和富集水溶液中的表面活性剂及其络合物，可用于废水治理、药物提取等领域。
文档编号C02F1/00GK201823401SQ20102021460
公开日2011年5月11日 申请日期2010年6月2日 优先权日2010年6月2日
发明者乐清华, 唐俊涛, 左浩然, 徐菊美, 徐阳 申请人:华东理工大学