專利名稱：自吸式雙套管泡沫分離裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種脫除或富集水溶液中表面活性物質的分離裝置，特別是涉及 一種利用文丘里管的自吸抽氣式鼓泡泡沫分離裝置。
背景技術：
泡沫分離技術是利用氣體在溶液中鼓泡形成的泡沫，泡沫吸附和富集水溶液中低 濃度的表面活性的物質，以達到物質濃縮或溶液凈化目的一種分離技術。近年來，泡沫分離 技術作為一種新興的分離技術，受到關注，廣泛用于廢水治理、貴金屬離子回收、礦物浮選、 化工及生物產品分離提純等領域。在泡沫分離技術中，氣泡提供了氣液傳質的界面，直接影響著分離的效果，因此， 該技術得以有效實施的關鍵之一是泡沫發生的方式、泡沫的大小及其分布。現有的泡沫分離裝置，一般采用氣體壓縮機提供氣源，然后通過各種材質和結構 的氣體分布器將氣體分散成具有一定尺度分布的氣泡，通入液體中。氣體分布器通常為專 門設計制作的多孔板，或直接采用多孔結構的材料制作，如玻璃砂芯板、燒結金屬板等等， 或通過填充固體顆粒來取得多孔結構。這些發泡方法均需氣體壓縮機提供氣源動力，以克 服氣體分布板的阻力，設備結構比較復雜，更換氣體分布器不便，且氣泡容易聚并。中國專 利CN1068275A公開了一種懸浮液液面噴射泡沫式的分離裝置，利用帶壓(0. 8MPa)懸浮液 噴射掠過固定液面產生的氣力式泡沫，分離液體中的懸浮物。該法對原料液壓頭要求較高， 適用性有限。泡沫分離技術得以有效實施的另一關鍵是兩相傳質完成后，泡沫層與清液層的有 效分離，以減小返混對分離效果的影響。現有的泡沫分離塔多采用單管結構，通過設置塔體 擴大段來降低液流速度，促進泡沫層與清液層的分離，此類塔體的清液層溶液通常容易受 到泡沫擾動，夾帶泡沫而影響液體的凈化效果。
實用新型內容本實用新型的目的旨在克服上述工藝的不足，提供一種具有自吸式抽氣發泡功能 的雙套管泡沫分離裝置，該裝置無需氣體壓縮機，利用原料液的高速射流，自動抽吸氣體， 并通過氣體和液體的劇烈混合形成細小氣泡，達到表面活性物質快速分離的目的。同時，利 用雙套管式的泡沫分離塔，將氣液混合區與液沫分層區有效隔離，使氣液傳質過程與液沫 分層同步進行，實現連續化操作。本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是在原料液進料離心泵(1)出口 與雙套管式泡沫分離塔(4，5)進口之間的管路上，設置一個自吸式泡沫發生器(如圖2)， 液體高速流經泡沫發生器后，吸入氣體，并形成細小氣泡與液體的混合物，從雙套管式泡沫 分離塔的底部進入內塔。在內塔中氣泡與液體一邊混合接觸，一邊上行，完成表面活性物質 的吸附分離過程。氣液混合物至內塔頂部溢出后，進入外塔與內塔之間的環隙，在此，泡沫 層與清液層分離，泡沫層不斷堆積并緩慢上行，排出夾帶液后，經泡沫導出管進入機械消泡器，消泡后可得到吸附物質的濃縮液，清液層則通過一個連接于外塔出料口的H型排料管 連續排出。內外塔環隙間的清液層高度可通過H型排料管的位置來調節。本實用新型所述的自吸式泡沫發生器是基于流體的動能與靜壓能相互轉換的原 理，利用液體高速射流產生的真空吸入氣體，然后借助高速湍動的射流液體將吸入氣體切 割成細小氣泡。如圖2所示，自吸式泡沫發生器是一個套管式異徑管，其內管(13)的進口 端與進料離心泵相連，內管的管徑從進口至出口被逐步縮小，在出口端形成直徑小于2. Omm 的噴嘴(14)，噴嘴位置與外套管(1 的收縮口平齊。外套管為一異形管，其擴大端的管壁 上設有與大氣相通的通道(16)，收縮端的出口與泡沫分離塔的進口相聯。操作時，原料液經 離心泵從內管的噴嘴處高速噴入外套管的收縮端，高速射流在形成的真空將空氣從外套管 的大氣通道中吸入，吸入的氣體與射流液體劇烈混合后，形成細小氣泡，同時將表面活性物 質轉移到泡沫表面，達到表面活性物質快速分離的目的。本實用新型所述的雙套管式的泡沫分離塔(如圖1)由兩個不同管徑的同心圓柱 型塔體組成。氣液傳質主要在內管完成，內管下段為混合傳質區，上段為鼓泡傳質區。內塔 底部的中心點設有進料口，該進料口與自吸式泡沫發生器的出口相連；外塔底部的殼體上 設有澄清液出料口，該出料口與一個用于控制外塔液面高度的H型排水管道相連接，澄清 液經H型管流入貯液槽；外塔頂部設有與消泡器相連接的泡沫收集管道。雙套管式的塔體 結構將氣液傳質區與液沫分層區有效隔離，使氣液傳質過程與液沫分層同步進行，可實現 連續化操作。本實用新型所述的消泡器由泡沫搜集器(17)，機械攪拌槳(18)，電機(19)，排液 管(20)，富集液槽(10)組成，泡沫進入收集器后，在重力作用下沿傾斜的器壁向下流動。根 據泡沫產生和收集量，設定機械攪拌槳的工作時間與間歇時間。當機械攪拌槳高速旋轉時， 泡沫在機械攪拌槳的卷吸與剪切作用下破裂，轉化為液體，即富含表面活性物質的濃縮液， 濃縮液由收集器底部的排液管排出，進入富集液槽。應當理解，本實用新型以上的一般性描述和以下的詳細描述都是示例性和說明性 的，并旨在為如權利要求所述的本實用新型提供進一步的解釋。
包括附圖是為提供對本實用新型進一步的理解，它們被收錄并構成本申請的一部 分，附圖示出了本實用新型的實施例，并與本說明書一起起到解釋本實用新型的原理的作用。
以下結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。圖1為自吸式雙套管泡沫分離裝置圖圖中1.離心泵2.壓力表3.自吸式泡沫發生器4.雙套管式泡沫分內離塔5.雙 套管式泡沫分內離塔6.泡沫導出管7.消泡器8. H型液面控制器9.原料槽10.富集液槽 11.廢水進出口 12.廢水進出口。圖2為自吸式泡沫發生器示意圖圖中13.內管14.內管噴嘴15.外套管16.大氣通道。圖3為消泡器示意圖圖3中17.泡沫搜集器18.機械攪拌槳19.電機20.排液管10.富集液槽。
具體實施方式
實例一將待處理的十二烷基苯磺酸鈉澄清廢液置于原料槽(9)之中。用待處理的廢液灌 泵后打開閥門，開啟離心泵(1)。調節閥門開度，使得壓力表(2)示數緩慢增加至0. 16Mpa。待內塔(4)充滿液體后開始計時，并調節液面控制器保持外塔(5)液面高于內塔 塔頂1 2cm。從泡沫收集管道(6)涌出的泡沫通入消泡器(7)破泡后即得到濃縮后的十二 烷基苯磺酸鈉溶液。每隔10分鐘從原料槽(9)中取樣，用紫外分光光度計分析其吸光度，計算溶液濃 度與脫除率。連續運行70min后，關閉離心泵，關閉閥門。實驗結果如下表時間 吸光度(以自來水為參比)濃度mg/L脫除率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%由實驗結果可知，經過70min的分離，十二烷基苯磺酸鈉的脫除率達到了 96. 65%。實例二將待處理的大豆蛋白質廢液置于原料槽(9)之中，廢液中大豆蛋白質濃度為0. 5 克/升，并取樣，稀釋5倍，測定吸光度。用待處理的廢液灌泵后打開閥門，開啟離心泵(1)。 調節閥門開度，使得壓力表( 示數緩慢增加至0. 16Mpa。待內塔(4)充滿液體后開始計時，并調節液面控制器保持外塔(5)液面高于內塔 塔頂1 2cm。從泡沫收集管道(6)涌出的泡沫通入消泡器(7)破泡后即得到濃縮后的大 豆蛋白質溶液。連續運行90min后，取樣，稀釋5倍，測定吸光度，關閉離心泵，關閉閥門。由實驗 結果可知，經過90min的分離，大豆蛋白質的脫除率達到了 57. 85 %。
權利要求1.一種自吸式泡沫分離裝置，其特征在于它由連接在進料管路上的離心泵、壓力表、 自吸式泡沫發生器、雙套管式泡沫分離塔、泡沫導出管、消泡器、H型液位控制器、原料槽、富 集液槽，以及設計在雙套管式泡沫分離塔上的廢水進出口組成。
2.根據權利要求1所述的自吸式泡沫分離裝置，其特征在于自吸式泡沫發生器為一 個套管式異徑管，其內管的進口端與進料離心泵相連，內管的管徑從進口至出口被逐步縮 小，在出口端形成直徑小于2. Omm的噴嘴，噴嘴位置與外套管的收縮口平齊。外套管為一異 形管，其擴大端的管壁上設有與大氣相通的通道，收縮端的出口與泡沫分離塔的進口相聯。 操作時，原料液經離心泵從內管的噴嘴處高速噴入外套管的收縮端，同時空氣從外套管擴 大端管壁上的大氣通道中被吸入，在收縮端得管道中與液體混合后，進入泡沫分離塔。液體 在噴嘴處的速度，可通過離心泵的出口閥調節。
3.根據權利要求1所述的自吸式泡沫分離裝置，其特征在于雙套管式泡沫分離塔由 兩個不同管徑的同心圓柱型塔體組成。內塔底部的中心點設有進料口，該進料口與自吸式 泡沫發生器的出口相連；外塔底部的殼體上設有澄清液出料口，該出料口與一個用于控制 外塔液面高度的H型液位控制器的排水管道相連接，澄清液經H型液位控制器管流入貯液 槽；外塔頂部設有與消泡器相連接的泡沫收集管道。
4.根據權利要求1或3所述的雙套管式泡沫分離塔，其特征在于，內塔與外塔的塔徑之 比為1 2-1 3，外塔高于內塔，內外塔高度差所形成的空間為泡沫區，內塔塔高可根據分 離要求進行調節，內外塔的高度差至少為400mm。
5.根據權利要求1或3所述的H型液位控制器，其特征是，管道外觀呈“H”型，上部的 兩個接口通大氣，下部的兩個接口分別與外塔塔底出水口和貯液槽相連接，移動H型管的 高度，即可控制外塔液面高度。
6.根據權利要求1所述的自吸式泡沫分離裝置，其特征在于消泡器由泡沫搜集器， 攪拌槳，電機，排液管組成，其中，泡沫搜集器的進口與出口直徑比為2 1，泡沫搜集器高 150mm，攪拌槳的直徑比泡沫搜集器出口直徑小10mm，排液管直徑為5mm。
專利摘要本實用新型提供一種自吸式雙套管泡沫分離裝置。該裝置包括自吸式泡沫發生器、雙套管式泡沫分離塔、消泡器、連接在進出料管路上的離心泵和壓力表，以及設計在雙套管式泡沫分離塔上的廢水進出口、泡沫導出管和H型液位控制器組成。該裝置結構簡單，輸料和發泡同步完成，傳質分離效率高，能有效分離和富集水溶液中的表面活性劑及其絡合物，可用于廢水治理、藥物提取等領域。
文檔編號C02F1/00GK201823401SQ20102021460
公開日2011年5月11日 申請日期2010年6月2日 優先權日2010年6月2日
發明者樂清華, 唐俊濤, 左浩然, 徐菊美, 徐陽 申請人:華東理工大學