197994. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés anyagátvitelre három folyékony fázis között
1 2 A találmány tárgya eljárás és berendezés három folyékony fázis között történő anyagátvitelre. A találmány szerinti eljárás, illetve berendezés a nedveskohászat (hidromctallurgia) a galvanotechnika, a szennyvízkezelés területén, továbbá a vegyiparban, gyógyszeriparban, élelmiszeriparban és a biotechnikában alkalmazható anyagok kinyerésére oldataikból. Három folyadék közötti anyagátvitelre ismert olyan eljárás, amelynek során az egyik fázist (az R-fázist) finoman diszpergálják a közbenső fázisban (az S-fázisban) stabil mikroemulzióvá. A kezelendő harmadik fázist (F-fázist) az emulzióval érintkeztetik (U. N.N. AICHEJ 1971, 17,459, Kitagawa T.Y., Nishakawa, J., Frankenfeld N.N., Envir. Sei. and Techn. 11, 602, 1977, Byoadzhiev L., Proceed, Intern. Congr. CHISA ’81, Praha 1981). Az eljárás hátránya, hogy az emulzió stabilizálására emulgeálószert keli használni. Emellett két többletművelete is van az eljárásnak: a mikroemulzió képzése, majd (a tulajdonképpeni elválasztási művelet után) bontása. A két egymással elegyedő fázis helyileg nem teljesen választható el egymástól, és a részleges elegyedés a kivonatolás hatásfokát rontja. Ismert továbbá olyan eljárás (Boyadzhiev L., Proceed. Intern. Congr. CHISA 81, Praha 1981, Boyadzhiev L., Kynchonkov J., Membr. Sei. 6, 107 (1980/, Nekovar P., Cernohlavek, Proceed. CHISA ’79, Mar. Lazne 1979), amelynek során a két fázist, azaz az átadó és az átvevő fázist folyamatosan érintkeztetik, azaz átvivő közegként működő fázissal. Az utóbbi a két másik fázis között kering porózus fallal két részre osztott kamrában, a porózus fal csak az átvivő fázist engedi át, míg a másik kettő egy-egy kamrarészben marad. A módszer hátránya, hogy a porózus fal tulajdonságai az idővel megváltoznak, a fal a kamrákban lévő folyadékok cseppjeit is kezdi átengedni. A módszer hátránya lényegében a már említett: a két egymással elegyedő fázis nincs kellően elválasztva egymástól, és parciális elegyedésük csökkenti az extrahálás hatásfokát. Ismert végül olyan megoldás is (Boyadzhiev L., Proceed. Intern. Congr. CHISA ’81, Praha 1981, Cussler E.L., AICHEJ 17, 1300, Nakasio F., Kondo K.: Sep. Sei. and Techn. 15, 1171 (1980/), amelynél az átadó fázis és az átvevő fázis között a közvetítő fázissal átitatott polimermembrán vagy egyéb membrán helyezkedik el. A megoldás hátránya a kis átadási sebesség, amely az aktív érintkező felület viszonylag csekély voltára, valamint a pórusokban rögzített membránfolyadék alacsony anyagátviteli tényezőjére vezethető vissza. Folyadék-folyadék diszperziók szétválasztásához olyan berendezés ismert (29 607 sz. bulgár szerzői tanúsítvány), amely egymást követően három elválasztó réteget tartalmaz, amelyek közül az első koaleszcens hatású, a második a habot bontja, és a harmadik a kinyert fázist elszállítja. A berendezés az oldott anyagokat csak részben nyeri ki a folyadékból, emelett a benne lezajló folyamatok nem ellenőrizhetők. A találmány célja a felsorolt hátrányok megszüntetése. A találmány feladata olyan eljárás és berendezés kifejlesztése, amellyel a három fázis közötti anyagátvitel a két vizes fázis összekeveredése nélkül, az anyagátvitel magas hatásfoka és az oldott anyagok hatékony kinyerése mellet megvalósítható. A találmány szerint ezt a feladatot olyan eljárással oldottuk meg, amelynek során közvetítő fázisként (S-fázisként) a másik két fázissal nem elegyedő folyadékot alkalmazunk. A két egymással elegyedő fázist (F- és R-fázist) általuk nedvesíthető, függőleges, szilárd felületeken áramoltatjuk végig, és a felületek közötti teret kitöltő közvetítő fázist adott esetben kényszeráramoltatással tartjuk mozgásban. A találmány szerinti eljárás megvalósítását szolgáló berendezésnek háza, és a házban sorban elrendezett több filmhordozója, továbbá a beérkező folyadékot szétterítő tárolódénye, valamint a kilépő oldatokat gyűjtő és elvezető rendszere van. A függőleges filmhordozók egymással párhuzamosan vagy koncentrikusan helyezkednek el. A kezelendő F-fázis és a felvevő R-fázis a gravitációs erő hatására folynak lefelé a szilárd filmhordozókon. A harmadik folyadék (a szerves S-fázis)az F- és R-fázis áramló filmjei közötti teret tölti ki. A filmhordozók csak a két extraháló fázissal kerülnek érintkezésbe: a kívánt anyagot az oldatból extraháló F-fázissal, valamint az anyagait a közvetítő közegből kivonatoló R-fázissal. E két vizes fázis szintjét egy-egy szintszabályozó túlfolyóval tartjuk a kívánt magasságon. A találmány előnyei az alánbiak:- a két egymással elegyedő fázis nem érintkezik egymással, ennél fogva nem is tud összekeveredni,- a három mozgó fázis nagy érintkezési felülete miatt az anyagátvitel igen intenzív,- a kivonatolás igen hatékony, az extrakció hatásfoka a mozgó filmek áthaladási idejével, valamint a köz vetítő fázis áramlási sebességgel szabályozható, A szokásosan extrahálószerként használt folyadékok mellett közvetítő fázisként egyéb oldószerek vagy semleges folyadékok alkalmazhatók, adott esetben az anyagátvitelt fokozó, nagy szelektivitású, kis mennyiségű adalékkal,- a berendezés méretezése egyszerű, tekintettel arra, hogy a berendezés teljesítménye a filmhordozók számával és felületével egyenesen arányos. A találmányt az alábbiakban kiviteli példa kapcsán közelebbről ismertetjük. A mellékelt rajz a berendezés vázlatos képét mutatja. A három fázis közötti anyagátvitelt szolgáló berendezésnek 1 háza van, továbbá a házban váltakozó sorrendben egymást követően elrendezett 2 és 3 filmhordozói vannak. A filmköteg párhuzamos lapszerű felületekből áll, és a felületek hidrofil jellegűek vagy hidrofilezettek. Az egyes filnhordozókat távtartó elemek, például perforál 15 hálók választják el egymástól bizonyos távolságban, hogy a két elegyedő fázis (F és R) ne érintkezzenek egymással. A kötegen belül a filmhordozók az alábbiak szerint helyezkednek el: a kezelendő F-fázis filmhordozójaként működő lemezek mindegyike két olyan filmhordozó között van, amely a felvevő R-fázis filmhordozójaként szerepel, azaz minden páros számú lemez a kezelendő F-fázisé, minden páratlan számú lemez a felvevő R-fázisé. A berendezés e főrésze felett a 4 és 5 tárolóedények helyezkednek el. A 4 tárolóedény 12 belépő csonkkal rendelkezik az F-fázis számára, amely a 4 tárolóedényből kilépve a filmhordozókon szétterül. A felvevő fázis szétterítését az 5 tárolóedény szolgálja, amelynek 11 belépő csonkja van. A váltakozóan elrendezett filmhordozókból és távtartó elemekből álló tömb alatt a berendezés alsó tere 197.994 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
