一種泡沫分離不同表面活性劑的工藝的製作方法
2023-08-01 12:34:41
專利名稱：一種泡沫分離不同表面活性劑的工藝的製作方法
技術領域：
本發明屬於泡沫分離技術領域，具體涉及一種泡沫分離不同表面活性劑的工藝。
背景技術：
泡沫分離技術因其具有設備簡單、投資少、能耗低和不產生汙染而越來越受到研究者的重視。所謂泡沫分離技術是以氣泡作為分離介質，利用被分離組分的疏水性不同，造成被分離組分在氣液兩相界面吸附性質的差異而進行濃縮溶液中表面活性組分。在泡沫分離過程中，在泡沫分離塔液相中產生氣泡，氣泡沿著軸向向上流動，被分離表面活性組分吸附在氣泡的氣液兩相界面上，當吸附接近平衡後，氣泡離開液相，在液相上方形成泡沫相。 在泡沫相中，剛離開液相的氣泡夾帶很多的液體，持液量很高，隨著氣泡沿著軸向由下向上流動，其中一部分所夾帶的液體由於重力作用由上向下流動，即所謂的排液。高度增加，沿著軸向自下而上泡沫持液量逐漸降低並趨於不變，這時泡沫離開塔頂進入泡沫收集器進行消泡。通過泡沫分離，消泡液中的被分離組分濃度大於液相中初始料液的濃度，其比值就是濃縮比。為了提高被分離組分的濃縮比，泡沫相的泡沫排液是關鍵。迄今為止，在泡沫分離過程中，泡沫塔泡沫相的排液完全是依據氣泡之間的液體在重力的作用下由上往下流回主體液相，達到排液的目的。由於在泡沫排液過程中，氣泡沿塔自下而上流動，而氣泡所夾帶的所要排出的液體自上而下流動，也就是說氣泡和氣泡所夾帶的所要排出的液體之間呈逆流，因此流動阻力大，排液困難。能否在重力作用的基礎上，根據泡沫相的特性，探索新的排液方法，從而更有效提高被分離組分的濃縮比。為此本專利發明了在泡沫相添加螺旋構件的新型泡沫分離塔且確定用於分離不同表面活性劑工藝。
發明內容
本發明的目的為針對當前技術中存在的不足，設計一種泡沫分離不同表面活性劑的工藝，用帶有螺旋構件的新型泡沫分離塔，確定分離不同表面活性劑工藝，其目的在重力排液作用的基礎上，通過添加螺旋構件，使泡沫在塔內旋轉而產生的離心力的作用下強化泡沫排液以提高所分離的表面活性物質的濃縮比。本發明的技術方案是一種泡沫分離不同表面活性劑的工藝，包括以下步驟1)、調製表面活性劑溶液調製表面活性劑溶液，使其濃度為0. 050 0. 50g/L ；2)、調節所配製的表面活性劑溶液pH值用濃度為lmol/L的鹽酸或lmol/L氫氧化鈉調節所配製的表面活性劑溶液的pH 值為6. 0 6. 5 ；3)、裝料
將步驟2)得到的調節PH值的表面活性劑溶液加入帶有螺旋構件的泡沫分離塔中，裝料量佔整個泡沫分離塔體積的15% 35% ；4)、分離溫度為20 30°C，調節流量計設定表觀氣速為1. 7 5. lmm/s，將泡沫從塔頂導出並收集，直到泡沫無法鼓出為止，此時關閉氣閥、氣泵，所導出收集的泡沫經機械消泡法消泡成消泡液，分別測量消泡液體積和塔底殘餘液體積，測定表面活性劑溶液中表面活性劑的濃度。所述的表面活性劑為生物類表面活性劑、非生物類表面活性劑或由二者組成的混合表面活性劑。所述的表面活性劑具體為牛血清白蛋白(BSA)、十二烷基硫酸鈉(SDQ和大豆蛋白中的一種或兩種。所述的帶有螺旋構件的泡沫分離塔由空氣壓縮機、緩衝瓶、氣體流量計、氣體分布器、螺旋泡沫分離塔和泡沫收集裝置組成，其中空氣壓縮機將壓縮的空氣通過膠管輸送到緩衝瓶，從緩衝瓶出來的空氣進入氣體流量計，從氣體流量計出來的空氣通過膠管進入螺旋泡沫分離塔底部的空氣分布器，空氣通過空氣分布器進入螺旋泡沫分離塔，調節螺旋泡沫分離塔下面的底閥用於控制螺旋泡沫分離塔液相的液位高度。所述的螺旋泡沫分離塔為塔內安裝有螺旋構件的普通泡沫分離塔，螺旋構件為 Imm厚的聚乙烯塑料制的，螺旋構件的直徑比泡沫塔內直徑小1mm，其構件的螺距h和構件直徑d的比為1.2 1.6，傾斜角度為40° 50°。螺旋構件是固定在泡沫塔內泡沫相的， 其高度等於泡沫塔內泡沫相高度，螺旋構件見附圖3。本發明的有益效果是泡沫分離技術是一種重要的化工單元過程，其根據表面吸附原理，基於溶液中溶質表面活性的差異從而使其得以分離。泡沫分離技術在環保、生物物質的提取等領域得到日益廣泛的應用。泡沫分離法的優點在於所用設備簡單、投資少、耗能小、操作方便和無汙染。在泡沫分離過程中，泡沫分離塔泡沫相中氣泡中氣體密度(幾乎等於零)與氣泡之間的液體密度(大約等於1)有顯著的密度差，因此根據顯著的密度差這個特性，本專利利用離心力的原理，設計了一種帶有螺旋構件的新型泡沫分離塔，見附圖1，這種離心排液的結構所產生的離心力只是靠螺旋構件的泡沫相自動流動產生，無需外加機械轉動，保持了成本低的優點。與對照塔相比，螺旋泡沫分離塔由於在重力排液的基礎上通過離心作用強化了排液，從而顯著提高了泡沫分離不同表面活性劑的濃縮比。
圖1帶螺旋構件的泡沫分離塔結構圖；圖2泡沫分離工藝流程3泡沫分離塔內的螺旋構件結構圖具體實施實例實施例1第一步，設計製造帶有螺旋構件的新型泡沫分離塔製造帶有螺旋構件的新型泡沫分離塔如附圖1所示，該塔由空氣壓縮機1，緩衝瓶 2，氣體流量計3，氣體分布器4，螺旋泡沫分離塔7，泡沫收集裝置6組成。空氣壓縮機1將壓縮的空氣通過膠管輸送到緩衝瓶2，從緩衝瓶2出來的空氣進入氣體流量計3，氣體流量計3用於調節進入泡沫分離塔的氣速。從氣體流量計3出來的空氣通過膠管進入螺旋泡沫分離塔7底部的空氣分布器4，空氣通過空氣分布器4進入螺旋泡沫分離塔7，底閥5用於調節泡沫分離塔7中待分離溶液的液位高度。泡沫分離過程中，隨著空氣持續通入螺旋泡沫分離塔7，塔中泡沫流入泡沫分離塔7上部放置的泡沫收集裝置6，泡沫收集裝置6中的泡沫經機械消泡法消泡成表面活性劑溶液。螺旋泡沫分離塔7塔內直徑為50mm，高度為 800mm，其中構件的結構如圖3，其構件的螺距h和構件直徑d的比為1. 2，螺距為60mm，傾斜角(螺旋構件的傾斜方向與水平方向之間的夾角)度為40°，由此帶有螺旋構件的新型泡沫分離塔為重點設備確定如附圖2所示的泡沫分離工藝流程圖。螺旋泡沫分離塔為塔內安裝有螺旋構件的普通泡沫分離塔，螺旋構件為Imm厚的聚乙烯塑料制的，螺旋構件的直徑比泡沫塔內直徑小1mm，螺旋構件是固定在泡沫塔內泡沫相的，泡沫分離塔泡沫相9如附圖1，其高度等於泡沫塔內泡沫相高度，螺旋泡沫分離塔的液相高度為350mm，泡沫分離塔液相8如附圖1。第二步，泡沫分離物系選擇生物類表面活性劑牛血清白蛋白(BSA)；
第三步，泡沫分離表面活性劑牛血清白蛋白工藝1、調製表面活性劑牛血清白蛋白溶液調製表面活性劑BSA的溶液，其濃度為0. 15 0. 20g/L ；2、調節所配製的表面活性劑BSA溶液pH值用濃度為lmol/L的鹽酸或lmol/L氫氧化鈉調節所配製的表面活性劑BSA溶液的 PH值為6.0 6. 5;3、裝料將步驟2得到的調節pH值的表面活性劑BSA溶液加入帶有螺旋構件的泡沫分離塔中，裝料量為445 550mL，裝料量佔整個泡沫分離塔體積的 35% ；4、分離溫度為常溫在M ^°C，接通電源開啟氣泵，調節流量計使表觀氣速為4. 3 5. lmm/s，將泡沫從塔頂導出並收集，直到泡沫無法鼓出為止，此時關閉氣閥、氣泵。所導出收集的泡沫經機械消泡法消泡成消泡液，分別測量消泡液體積和塔底殘餘液體積，用GB/ T20371-2006的方法測定表面活性劑BSA溶液中BSA的濃度。為了評價螺旋泡沫塔的分離效果，本發明採用沒有安裝螺旋構件普通直塔作為對照塔，兩個塔的工藝完全相同。對於螺旋泡沫塔的工藝塔底殘餘液體積為4 522mL，消泡液體積為16 28mL,塔底殘餘液BSA濃度為0. 050 0. 060g/L,消泡液BSA濃度為1. 8 3. 2g/L，濃縮比為9 16 ；對於普通直塔的工藝塔底殘餘液體積為389 465mL，消泡液體積為56 85mL，塔底殘餘液BSA濃度為0. 040 0. 050g/L,消泡液BSA濃度為0. 60 1. Og/L,濃縮比為4 6。因此螺旋塔的工藝BSA濃縮比是普通直塔的工藝的2. 0 2. 5倍。濃縮比和回收率的計算公式如下所示。
權利要求
1.一種泡沫分離不同表面活性劑的工藝，其特徵為包括以下步驟1)、調製表面活性劑溶液調製表面活性劑溶液，使其濃度為0. 050 0. 50g/L ；2)、調節所配製的表面活性劑溶液pH值用濃度為lmol/L的鹽酸或lmol/L氫氧化鈉調節所配製的表面活性劑溶液的pH值為 6. 0 6. 5 ；幻、裝料將步驟2)得到的調節pH值的表面活性劑溶液加入帶有螺旋構件的泡沫分離塔中，裝料量佔整個泡沫分離塔體積的15% 35% ；4)、分離溫度為20 30°C，調節流量計設定表觀氣速為1. 7 5. lmm/s，將泡沫從塔頂導出並收集，直到泡沫無法鼓出為止，此時關閉氣閥、氣泵，所導出收集的泡沫經機械消泡法消泡成消泡液，分別測量消泡液體積和塔底殘餘液體積，測定表面活性劑溶液中表面活性劑的濃度。
2.如權利要求1所述的泡沫分離不同表面活性劑的工藝，其特徵為所述的表面活性劑為生物類表面活性劑、非生物類表面活性劑或由二者組成的混合表面活性劑。
3.如權利要求1所述的泡沫分離不同表面活性劑的工藝，其特徵為所述的表面活性劑具體為牛血清白蛋白(BSA)、十二烷基硫酸鈉(SDQ和大豆蛋白中的一種或兩種。
4.如權利要求1所述的泡沫分離不同表面活性劑的工藝，其特徵為所述的帶有螺旋構件的泡沫分離塔由空氣壓縮機、緩衝瓶、氣體流量計、氣體分布器、螺旋泡沫分離塔和泡沫收集裝置組成，其中空氣壓縮機將壓縮的空氣通過膠管輸送到緩衝瓶，從緩衝瓶出來的空氣進入氣體流量計，從氣體流量計出來的空氣通過膠管進入螺旋泡沫分離塔底部的空氣分布器，空氣通過空氣分布器進入螺旋泡沫分離塔，調節螺旋泡沫分離塔下面的底閥用於控制螺旋泡沫分離塔液相的液位高度。
5.如權利要求4所述的泡沫分離不同表面活性劑的工藝，其特徵為所述的螺旋泡沫分離塔為塔內安裝有螺旋構件的普通泡沫分離塔，螺旋構件為Imm厚的聚乙烯塑料制的，螺旋構件的直徑比泡沫塔內直徑小1mm，其構件的螺距h和構件直徑d的比為1.2 1.6，傾斜角度為40° 50°。螺旋構件是固定在泡沫塔內泡沫相的，其高度等於泡沫塔內泡沫相尚度。
全文摘要
本發明為一種泡沫分離不同表面活性劑的工藝。該工藝包括以下步驟1)調製表面活性劑溶液；2)用濃度為1mol/L的鹽酸或1mol/L氫氧化鈉調節所配製的表面活性劑溶液的pH值為6.0～6.5；3)將步驟2)得到的調節pH值的表面活性劑溶液加入帶有螺旋構件的泡沫分離塔中，裝料量佔整個泡沫分離塔體積的15％～35％；4)分離溫度為20～30℃，調節流量計設定表觀氣速為1.7～5.1mm/s，將泡沫從塔頂導出並收集，直到泡沫無法鼓出為止。本發明離心排液的結構所產生的離心力只是靠螺旋構件的泡沫相自動流動產生，無需外加機械轉動，從而顯著提高了泡沫分離不同表面活性劑的濃縮比。
文檔編號B01D19/02GK102423552SQ20111020847
公開日2012年4月25日 申請日期2011年7月25日 優先權日2011年7月25日
發明者吳兆亮, 李 瑞, 楊全文 申請人:河北工業大學