(57)【要約】外側チャンバおよび内側チャンバ、または膜によって分離された２つの互いに反対側のフレームを含む液液抽出システム。外側チャンバは、供給溶液および液体抽出剤の一方を収容するように構成され、かつ閉込め領域を画定する。内側チャンバは、供給溶液および液体抽出剤の他方を、内側チャンバの下部部分内に収容するように構成される。内側チャンバは、フレームを内部に維持する微孔性膜スリーブによって画定される。最終組立て時に、微孔性膜スリーブが内側チャンバの内容物と外側チャンバの内容物との間の抽出界面を確立するように、内側チャンバの少なくとも下部部分が、外側チャンバの閉込め領域内に位置決めされる。一実施形態において、微孔性膜スリーブの流れ領域は、他の点では外側チャンバ内に収容された供給溶液中に浸漬される。
2006520269.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給溶液および液体抽出剤の一方を収容するための、閉込め領域を画定する外側チャンバと、
供給溶液および液体抽出剤の他方をその流れ領域内に収容するための内側チャンバであって、フレームを内部に維持する微孔性膜スリーブによって画定された内側チャンバと、を含む液液抽出システムであって、
最終組立て時に、前記微孔性膜スリーブが前記内側チャンバの内容物と前記外側チャンバの内容物との間の抽出界面を確立するように、前記内側チャンバの少なくとも前記流れ領域が、前記外側チャンバの閉込め領域内に位置決めされる、液液抽出システム。
【請求項２】
前記微孔性膜スリーブが、底部で連結された対向する主側壁を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記主側壁の各々が外面を含み、さらに、最終組立て時に、前記外面の各々の少なくとも一部が、前記外側チャンバの閉込め領域に対して露出する、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記外側チャンバが、上側部およびベースを画定する側壁を含み、さらに、前記微孔性膜スリーブが前記底部と反対側の頂部を画定し、さらに、最終組立て時に、前記微孔性膜スリーブの頂部が前記外側チャンバの上側部に隣接し、前記微孔性膜スリーブの側壁が前記外側チャンバの側壁から隔置される、請求項２に記載のシステム。
【請求項５】
前記微孔性膜スリーブが、前記底部と反対側の頂部を画定し、さらに、前記対向する主側壁が前記頂部で連結されない、請求項２に記載のシステム。
【請求項６】
前記フレームが、前記頂部を介して前記微孔性膜スリーブ内に取外し可能に維持される、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記内側チャンバが、前記外側チャンバと取外し可能に関連する、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記外側チャンバが、開いた上側部およびベースを画定し、さらに、前記システムが、前記内側チャンバが前記開いた上側部を介して前記外側チャンバ内に挿入可能であるように構成される、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記微孔性膜スリーブが、各々が内面を有する対向する主側壁を含み、さらに、前記フレームが、前記内面間の分離を確立するように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記内側チャンバが上部領域および下部領域によって画定され、さらに、前記内側チャンバが、前記微孔性膜スリーブ内を前記上部領域から前記下部領域まで延在する液体導管を含み、前記導管が、液体を前記微孔性膜スリーブの内部に送出するために前記下部領域で前記流れ領域に対して開いている、請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記フレームが、前記流れ領域内の複数の流体経路を提供するように構成される、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記フレームが外側フレーム構造を含み、複数のクロスバーが前記外側フレーム構造の部分の間に延在する、請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記外側フレーム構造が、互いに反対側の側部部材と、頂部部材と、底部部材とを含み、さらに、前記クロスバーが、前記互いに反対側の側部部材の間に延在する少なくとも１つの水平バーと、前記頂部部材と前記底部部材との間に延在する少なくとも１つの垂直バーとを含む、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記クロスバーが、前記互いに反対側の側部部材の間に延在する複数の水平バーを含み、各々が少なくとも１つの流体経路を形成する、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記フレームが、対向する主面および流れ領域を画定する中央パネルを含み、さらに、前記中央パネルが、前記主面間の液体通過を可能にするために、前記流れ領域に前記主面の間を延びるように形成された複数の穴を有する、請求項１に記載のシステム。
【請求項１６】
前記フレームが、
前記流れ領域において前記主面のうちの第１の主面の上に固定された第１のスクリーンと、
前記流れ領域において前記主面のうちの第２の主面の上に固定された第２のスクリーンとを含む、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記中央パネルが、さらに、液体を前記流れ領域の底部に送出するためのチャネルを画定する、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記フレームが、それぞれ前記中央パネルの対向する主面に固定された対向する外側パネルをさらに含み、前記外側パネルが、前記流れ領域で開いており、前記チャネルを密閉する、請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
各々がフレームを内部に維持する微孔性膜スリーブによって画定された、複数の内側チャンバをさらに含み、
最終組立て時に、前記複数の内側チャンバの各々の少なくとも流れ領域が、前記外側チャンバの閉込め領域内に位置決めされる、請求項１に記載のシステム。
【請求項２０】
前記内側チャンバが並んで配列され、前記システムが、
隣接した前記内側チャンバの間に配置されたセパレータプレートをさらに含む、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２１】
複数のセパレータプレートであって、該複数のセパレータプレートの各々が、前記内側チャンバの各対の間に配置される、セパレータプレートをさらに含む、請求項２０に記載のシステム。
【請求項２２】
前記内側チャンバの流れ領域が、底部から充填ラインまで延在し、さらに、前記セパレータプレートが、前記内側チャンバの流れ領域の長さ以上の長さを有する、請求項２０に記載のシステム。
【請求項２３】
前記複数の内側チャンバが、隣接した第１および第２の内側チャンバを含み、さらに、前記セパレータプレートが、最終組立て時に前記第１および第２の内側チャンバの微孔性膜スリーブが互いに接触することを防止するように構成される、請求項２０に記載のシステム。
【請求項２４】
前記セパレータプレートが複数の流体経路を形成し、２つの前記内側チャンバの間の前記セパレータプレートの最終組立て時に、前記外側チャンバ内の液体が前記流体経路を介して前記内側チャンバと相互作用する、請求項２０に記載のシステム。
【請求項２５】
第１の内側チャンバと第２の内側チャンバとの間に固定されたヘッド部分をさらに含む、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２６】
前記ヘッド部分が第１および第２の穴を有し、前記システムが、
前記第１および第２のチャンバに流体的に連通され、かつ前記ヘッド部分の前記第１の穴を通る出口チューブと、
前記第１および第２のチャンバに流体的に連通され、かつ前記ヘッド部分の前記第２の穴を通る出口チューブとをさらに含む、請求項２５に記載のシステム。
【請求項２７】
前記外側チャンバが、その上部部分に形成されたトラフを有する、請求項１に記載のシステム。
【請求項２８】
前記外側チャンバ内に収容された供給溶液と、
前記内側チャンバ内に収容された液体抽出剤とをさらに含み、
前記外側チャンバ内の前記供給溶液の充填ラインが、前記内側チャンバ内の前記液体抽出剤の充填ラインより上である、請求項１に記載のシステム。
【請求項２９】
前記微孔性膜スリーブが、底部および頂部を含み、さらに、最終組立て時に、前記微孔性膜スリーブの頂部が、前記外側チャンバ内の前記供給溶液の充填ラインより上である、請求項２８に記載のシステム。
【請求項３０】
前記内側チャンバの流れ領域が前記供給溶液中に浸漬される、請求項２８に記載のシステム。
【請求項３１】
前記微孔性膜スリーブが、それ自体の上に巻かれた細長い本体であり、前記内側チャンバが、軸を有する巻かれたロールである、請求項１に記載のシステム。
【請求項３２】
前記微孔性膜スリーブの巻付けられた層の間に位置決めされたセパレータラップをさらに含む、請求項３１に記載のシステム。
【請求項３３】
前記微孔性膜スリーブの巻いていない長さ部分が、各々が内面を有する対向する主側壁を画定し、前記内側チャンバが、
前記主側壁の少なくとも一方の内面に隣接して位置決めされたメッシュ材料をさらに含む、請求項３１に記載のシステム。
【請求項３４】
前記フレームが、互いに隔置された複数のリブを有し、該複数のリブの各々は、前記巻かれたロールの軸に対して軸方向に延在する、請求項３１に記載のシステム。
【請求項３５】
前記フレームが、互いに隔置された複数のリブを有し、該複数のリブの各々は、前記巻かれたロールの軸に対して接線方向に延在する、請求項３１に記載のシステム。
【請求項３６】
前記内側チャンバが、前記巻かれたロールの外部で外縁を画定し、前記巻かれたロールの内部で内縁を画定し、さらに、前記内側チャンバが、前記外縁に隣接して、液体を前記微孔性膜スリーブの内部に送出するように位置決めされた入口チューブをさらに含む、請求項３１に記載のシステム。
【請求項３７】
前記内側チャンバが、頂部および底部を画定し、かつ、前記内側チャンバの底部に隣接して、液体を前記微孔性膜スリーブの内部に送出するように位置決めされた入口チューブをさらに含む、請求項３１に記載のシステム。
【請求項３８】
前記内側チャンバが、前記内側チャンバの頂部に隣接して、前記微孔性膜スリーブ内をその長さ方向に沿って延在する出口チューブをさらに含み、前記出口チューブが、前記スリーブの内部に流体的に連通され、かつ液体を前記内側チャンバから出口ポートに送出するように構成される、請求項３７に記載のシステム。
【請求項３９】
前記出口チューブが、前記微孔性膜スリーブ内に位置決めされた収集セクションを画定し、前記収集セクションが複数の流体開口部を有する、請求項３８に記載のシステム。
【請求項４０】
抽出剤フレームおよび供給フレームであって、各々が、
入口、
出口、
複数の開いた領域を有する前面、
前記入口と前記出口との間の複数の流体経路を画定する、抽出剤フレームおよび供給フレームと、
それぞれ前記抽出剤フレームの前面と前記供給フレームの前面との間にシールされた微孔性膜とを含む液液抽出システムであって、
前記抽出剤フレームおよび供給フレームのそれぞれの開いた領域が実質的に整列され、前記微孔性膜が、前記開いた領域で、前記抽出剤フレーム内の液体抽出剤と前記供給フレーム内の供給溶液との間に抽出界面を確立する、液液抽出システム。
【請求項４１】
前記抽出剤フレームの前面と前記微孔性膜との間に固定された第１のガスケットと、
前記供給フレームの前面と前記微孔性膜との間に固定された第２のガスケットとをさらに含む、請求項４０に記載のシステム。
【請求項４２】
前記供給フレームが、前記前面と反対側の裏面を画定し、前記システムが、
入口、出口、複数の開いた領域を有する前面、および前記入口と前記出口との間の複数の流体経路を画定する第２の抽出剤フレームと、
前記第２の抽出剤フレームの前面と前記供給フレームの裏面との間にシールされた第２の微孔性膜とをさらに含む、請求項４０に記載のシステム。
【請求項４３】
前記抽出剤フレームが、前記前面と反対側の裏面を画定し、前記システムが、
入口、出口、複数の開いた領域を有する前面、および前記入口と前記出口との間の複数の流体経路を画定する第２の供給フレームと、
前記第２の供給フレームの前面と前記抽出剤フレームの裏面との間にシールされた第２の微孔性膜とをさらに含む、請求項４０に記載のシステム。
【請求項４４】
前記抽出剤フレームおよび供給フレームの各々が、前記複数の開いた領域を画定する複数のチャンバを形成するように組合された複数のクロスバーを含む格子構成を画定する、請求項４０に記載のシステム。
【請求項４５】
前記複数のチャンバが、互いに隣接した第１および第２のチャンバを含み、さらに、前記第１および第２のチャンバの各々の一部を画定するクロスバーセクションが、前記第１および第２のチャンバを流体的に連通する前記流体経路の少なくとも１つを形成する、請求項４４に記載のシステム。
【請求項４６】
前記クロスバーセクションが、前記第１および第２のチャンバを流体的に連通する複数の流体経路を形成する、請求項４５に記載のシステム。
【請求項４７】
各チャンバが、中間クロスバーセクションに形成された少なくとも１つの流体経路によって、少なくとも１つの隣接したチャンバに流体的に連通される、請求項４４に記載のシステム。
【請求項４８】
前記流体経路が、前記入口から前記出口までの曲がりくねった流れ経路を確立する、請求項４４に記載のシステム。
【請求項４９】
前記抽出剤フレームおよび前記供給フレームの各々が、前記入口から前記出口まで流体流れ方向を画定し、前記入口が前記出口と反対側に配置される、請求項４０に記載のシステム。
【請求項５０】
最終組立て時に、前記抽出剤フレームの流体流れ方向が前記供給フレームの流体流れ方向と反対である、請求項４９に記載のシステム。
【請求項５１】
前記供給フレームおよび抽出剤フレームの各々が、入口ポートおよび複数の出口ポートを含み、さらに、最終組立て時に、前記供給フレームおよび抽出剤フレームが、それぞれの前記出口ポートを通る液体の重力誘起流れを促進するように配列される、請求項４０に記載のシステム。
【請求項５２】
前記抽出剤フレームが、前記入口と前記出口との間に延在し、かつ前記入口および前記出口を流体的に連通する複数のチャネルを形成し、前記チャネルが、前記開いた領域および前記流体経路を画定する、請求項４０に記載のシステム。
【請求項５３】
前記複数のチャネルが前記前面と反対側で閉じている、請求項５２に記載のシステム。
【請求項５４】
前記複数のチャネルが線状に延在する、請求項５２に記載のシステム。
【請求項５５】
前記複数のチャネルの各々が、高度に滑らかにされた側壁によって画定される、請求項５２に記載のシステム。
【請求項５６】
溶解した溶質を第１の液体から第２の液体に抽出する方法であって、
外側チャンバを用意する工程と、
フレームを内部に維持する微孔性膜スリーブを含む内側チャンバを、前記外側チャンバ内に位置決めする工程と、
前記第１の液体を前記外側チャンバ内に分配する工程と、
前記第２の液体を前記内側チャンバ内に分配する工程であって、前記第１の液体が前記微孔性膜スリーブの外部と接触し、前記第２の液体が前記微孔性膜スリーブの内部と接触する、工程と、
前記第１の液体からの前記溶質を、前記微孔性膜スリーブの細孔を横切って前記第２の液体中に移動させる工程と、を含む方法。
【請求項５７】
前記微孔性膜スリーブが、対向する主側壁を含み、さらに、前記第１の液体が、前記主側壁の両方の外部と接触する、請求項５６に記載の方法。
【請求項５８】
前記外側チャンバが、ベースから延在する壁を含み、さらに、前記内側チャンバを前記外側チャンバ内に位置決めする工程が、前記壁と接触しない前記微孔性膜スリーブによって特徴づけられる、請求項５６に記載の方法。
【請求項５９】
前記内側チャンバが、上部部分と下部部分とを有する流れ領域を画定し、さらに、前記第２の液体を前記内側チャンバ内に分配する工程が、前記第２の液体を液体源から前記流れ領域の下部部分に送出する工程を含む、請求項５６に記載の方法。
【請求項６０】
前記第２の液体を分配する工程が、前記下部部分から前記上部部分まで前記内側チャンバの流れ領域を充填する工程をさらに含む、請求項５９に記載の方法。
【請求項６１】
前記流れ領域を充填する工程の間、前記第２の液体の体積の一部が、前記フレームに形成された制限された流れ流体経路を通る、請求項６０に記載の方法。
【請求項６２】
前記流れ領域を充填する工程の間、前記第２の液体の体積の一部を前記制限された流れ流体経路に通すことによって、非層流が前記第２の液体に与えられる、請求項６１に記載の方法。
【請求項６３】
ある体積の前記第２の液体が前記内側チャンバ内に収容されるように、前記内側チャンバを充填する工程をやめる工程と、
溶質が前記第１の液体から前記第２の液体に移動するドウェル期間後、前記内側チャンバから前記ある体積の前記第２の液体のかなりの部分を除去する工程とをさらに含む、請求項５９に記載の方法。
【請求項６４】
前記ドウェル期間が少なくとも１分である、請求項６３に記載の方法。
【請求項６５】
前記内側チャンバから、溶質を含有する第２の液体の体積を除去する工程後、前記内側チャンバを第２の体積の前記第２の液体で補充する工程をさらに含む、請求項６３に記載の方法。
【請求項６６】
ある体積の前記第１の液体が前記外側チャンバ内に収容されるように、前記第１の液体を前記外側チャンバ内に分配する工程をやめる工程と、
溶質が前記第１の液体から前記第２の液体に移動するドウェル期間後、前記外側チャンバから前記ある体積の前記第１の液体のかなりの部分を除去する工程とをさらに含む、請求項５９に記載の方法。
【請求項６７】
前記ドウェル期間が少なくとも１分である、請求項６６に記載の方法。
【請求項６８】
前記内側チャンバの流れ領域を通る前記第２の液体の連続的な流れを確立する工程をさらに含む、請求項５９に記載の方法。
【請求項６９】
前記内側チャンバ内の連続的な流れを確立する工程の間、曲がりくねった流れ経路を作る工程をさらに含む、請求項６８に記載の方法。
【請求項７０】
前記外側チャンバの頂部部分で前記第１の液体から少なくとも１つの汚染物をすくい取る工程をさらに含む、請求項５９に記載の方法。
【請求項７１】
各々が、フレームを維持する微孔性膜スリーブを含む、複数の内側チャンバを提供する工程と、
前記複数の内側チャンバの各々を前記外側チャンバ内に位置決めする工程と、
前記第１の液体を前記複数の内側チャンバの各々内に分配する工程とをさらに含む、請求項５６に記載の方法。
【請求項７２】
前記微孔性膜スリーブを取替える工程をさらに含む、請求項５６に記載の方法。
【請求項７３】
前記微孔性膜スリーブが、それ自体の上に巻かれた細長い本体であり、前記内側チャンバが、軸を有する巻かれたロールを画定する、請求項５６に記載の方法。
【請求項７４】
前記内側チャンバが、外部ラップ層から内部ラップ層まで巻かれ、前記内側チャンバが、前記外部ラップ層に隣接した前記微孔性膜スリーブから延在する入口ポートと、前記内部ラップ層に隣接した前記微孔性膜スリーブから延在する出口ポートとをさらに含み、さらに、前記第２の液体を分配する工程が、前記第２の液体を前記入口ポートから前記出口ポートに向かわせる工程を含む、請求項７３に記載の方法。
【請求項７５】
前記フレームが、前記巻かれたロールの軸に対して接線方向に延在する複数のチャネルを画定し、前記第２の液体を前記入口ポートから前記出口ポートに向かわせる工程が、前記第２の液体を前記複数のチャネルを通して押しやる工程をさらに含む、請求項７４に記載の方法。
【請求項７６】
前記内側チャンバが、前記入口ポートに流体的に連通された入口導管と、前記出口ポートに流体的に連通された出口導管とをさらに含み、前記入口導管および前記出口導管の各々のセクションが、前記微孔性膜スリーブ内に位置決めされ、さらに、前記第２の液体を前記入口ポートから前記出口ポートに向ける工程が、前記入口導管から前記第２の液体を放出し、前記出口導管で前記第２の液体を受ける工程を含む、請求項７４に記載の方法。
【請求項７７】
前記巻かれたロールが頂部および底部を画定し、さらに、前記第２の液体が、前記底部に隣接して放出され、前記頂部に隣接して受けられる、請求項７６に記載の方法。
【請求項７８】
溶解した溶質を第１の液体から第２の液体に抽出する方法であって、
各々が複数の開いた領域および複数の流体経路を画定する互いには反対側の第１および第２のフレームと、前記フレームの間にシールされた微孔性膜とを含む抽出デバイスを用意する工程と、
前記第１の液体が第１のフレーム経路を通るように、前記第１の液体を前記第１のフレームに導入する工程と、
前記第２の液体が前記第２のフレーム経路を通るように、前記第２の液体を前記第２のフレームに導入する工程であって、前記第１および第２の液体が、それぞれ前記第１および第２のフレームの開いた領域で前記微孔性膜と接触する、工程と、
前記第１の液体からの前記溶質を、前記微孔性膜の細孔を横切って前記第２の液体に移動させる工程と、を含む方法。
【請求項７９】
前記第１のフレームが、入口および出口を含み、さらに、前記第１の液体を前記第１のフレームに導入する工程が、前記入口から前記出口まで、前記第１の液体の曲がりくねった流れ経路を作る工程を含む、請求項７８に記載の方法。
【請求項８０】
前記第２のフレームが、入口および出口を含み、さらに、前記第２の液体を前記第２のフレームに導入する工程が、前記入口から前記出口まで、前記第２の液体の曲がりくねった流れ経路を作る工程を含む、請求項７８に記載の方法。
【請求項８１】
前記フレームの各々が、入口および出口を含み、前記方法が、
前記第１のフレームの入口から前記第１のフレームの出口まで前記第１の液体の連続的な流れを確立する工程と、
前記第２のフレームの入口から前記第２のフレームの出口まで前記第２の液体の連続的な流れを確立する工程とをさらに含む、請求項７８に記載の方法。
【請求項８２】
前記第１および第２の液体が互いに反対の方向に流れる、請求項７９に記載の方法。
【請求項８３】
前記第１のフレームをある体積の前記第１の液体で充填する工程と、
前記第２のフレームをある体積の前記第２の液体で充填する工程と、
ドウェル期間後、前記第２のフレームから前記ある体積の前記第２の液体のかなりの部分を除去する工程とをさらに含む、請求項７８に記載の方法。
【請求項８４】
前記ドウェル期間後、前記第１のフレームから前記ある体積の前記第１の液体のかなりの部分を除去する工程をさらに含む、請求項８３に記載の方法。
【請求項８５】
前記第１のフレームから前記第１の液体を除去する工程が、前記第１のフレームからの前記第１の液体の重力誘起流れを作る工程を含む、請求項８３に記載の方法。
【請求項８６】
前記抽出デバイスが、複数の開いた領域および複数の流体経路を画定する第３のフレームと、前記第３のフレームと前記第２のフレームとの間にシールされた第２の微孔性膜とをさらに含み、前記方法が、
前記第１の液体が前記第３のフレーム経路を通るように、前記第１の液体を前記第３のフレームに導入する工程であって、前記第１および第２の液体が、それぞれ前記第２および第３のフレームの開いた領域で前記微孔性膜と接触する、工程と、
前記第３のフレーム内の前記第１の液体からの前記溶質を、前記第２の微孔性膜の細孔を横切って前記第２の液体に移動させる工程と、を含む、請求項７８に記載の方法。
【請求項８７】
前記抽出デバイスが、複数の開いた領域および複数の流体経路を画定する第３のフレームと、前記第３のフレームと前記第１のフレームとの間にシールされた第２の微孔性膜とをさらに含み、前記方法が、
前記第２の液体が前記第３のフレーム経路を通るように、前記第２の液体を前記第３のフレームに導入する工程であって、前記第１および第２の液体が、それぞれ前記第１および第３のフレームの開いた領域で前記微孔性膜と接触する、工程と、
前記第１の液体からの前記溶質を、前記第２の微孔性膜の細孔を横切って、前記第３のフレーム内の前記第２の液体に移動させる工程と、を含む、請求項７８に記載の方法。
【請求項８８】
前記第１および第２のフレームが、入口および出口を流体的に連通する複数のチャネルを画定し、前記方法が、
前記第１および第２のフレームチャネルをそれぞれ通る前記第１および第２の液体の連続的な加圧された流れを確立する工程をさらに含む、請求項７８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶解した溶質を第１の液体から第２の液体中に抽出するためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液液抽出は、第１の液体に溶解した溶質を、第１の液体と本質的に混和しない第２の液体に移動させるための一般に用いられる技術である。第１の液体中の溶質の溶液は、一般に「供給溶液」と呼ばれ、第２の液体は、一般に「抽出剤」または「液体抽出剤」と呼ばれる。溶質は、供給溶液を液体抽出剤と接触させたとき、２つの液体への溶質の相対溶解度に従って、２つの液体の間にそれ自体を分配する傾向がある。
【０００３】
液液抽出を達成するための１つの従来の方法は、供給溶液および液体抽出剤を直接混合することである。残念ながら、この技術は、しばしば、混合物中の持続的な分散またはエマルションの形成を生じさせ、抽出プロセスを時間および最終結果の両方の点で非常に非効率にする。
【０００４】
上で特定された分散の問題に対処するために、微孔性膜抽出方法が開発されている。特に、微孔性膜の１つの側は、典型的には、供給溶液と接触され、微孔性膜の対向する側は、液体抽出剤と接触される。したがって、溶質が移動される液液界面が、微孔性膜の微細孔内で供給溶液と液体抽出剤との間に形成される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
微孔性膜を介して供給溶液と液体抽出剤との間の大体の分離をもたらすという概念は、実行可能であることが証明されている。しかし、産業上の設定における微孔性膜液液抽出の実行可能性は、典型的には、抽出の速度（微孔性膜によって提供される液液界面表面積の関数である）、および万一膜が損傷されるか汚された場合に膜を取替える容易さによる。従来の微孔性膜液液抽出装置および方法は、膜の取替えを促進しない、制限された液液界面表面積での構造を用いる。これらの固有の非効率は、微孔性膜抽出の大規模な商業的実現を妨げている。
【０００６】
発酵供給培養液からエタノールを得るなどの多くの商業的用途が、微孔性膜液液抽出技術の使用によって大きな利益を得ている。したがって、費用効果的ベースで維持されるように構成された微孔性膜を組入れる高生産性液液抽出システムおよび方法が必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様は、外側チャンバと、内側チャンバとを含む液液抽出システムに関する。外側チャンバは、供給溶液および液体抽出剤の一方を収容するように構成され、かつ閉込め領域を画定する。内側チャンバは、供給溶液および液体抽出剤の他方を、内側チャンバの流れ領域内に収容するように構成される。この点に関して、内側チャンバは、フレームを内部に維持する微孔性膜スリーブによって画定される。最終組立て時に、微孔性膜スリーブが内側チャンバの内容物と外側チャンバの内容物との間の抽出界面を確立するように、内側チャンバの少なくとも流れ領域が、外側チャンバの閉込め領域内に位置決めされる。一実施形態において、微孔性膜スリーブの流れ領域は、他の点では外側チャンバ内に収容された供給溶液中に浸漬される。別の実施形態において、各々が、フレームを内部に維持する微孔性膜スリーブによって画定された、複数の内側チャンバが、外側チャンバ内に並んで位置決めされ、対向する対の内側チャンバが、セパレータプレートによって分離される。
【０００８】
本発明の別の態様は、抽出剤フレームと、供給フレームと、微孔性膜とを含む液液抽出システムに関する。フレームの各々は、入口、出口、複数の開いた領域を有する前面、および入口と出口との間に位置決めされた複数の流体経路を画定する。微孔性膜は、それぞれ抽出剤フレームの前面と供給フレームの前面との間にシールされる。この構造では、それぞれ抽出剤フレームおよび供給フレームの開いた領域が、実質的に整列され、微孔性膜が、開いた領域で、抽出剤フレーム内の液体抽出剤と供給フレーム内の供給溶液との間に抽出界面を確立する。一実施形態において、抽出剤フレームおよび供給フレームの各々は、複数のチャンバを形成するように組合された複数のクロスバーを含む格子構成を画定し、互いに隣接したチャンバは、共通のクロスバーセクションを通って形成された１つ以上の穴によって流体的に連通される。
【０００９】
本発明の別の態様は、溶解した溶質を第１の液体から第２の液体中に抽出する方法に関する。この方法は、外側チャンバを用意する工程と、内側チャンバを外側チャンバ内に位置決めする工程とを含む。この点に関して、内側チャンバは、フレームを内部に維持する微孔性膜スリーブを含む。第１の液体を外側チャンバ内に分配し、第２の液体を内側チャンバ内に分配する。この点に関して、第１の液体は微孔性膜スリーブの外部と接触し、第２の液体は微孔性膜スリーブの内部と接触する。最後に、溶質を、微孔性膜スリーブの細孔を横切って第１の液体から第２の液体に移動させる。一実施形態において、内側チャンバを通る第２の液体の連続的な流れを確立する。別の実施形態において、内側チャンバをある体積の第２の液体で充填し、その体積を、溶質の第２の液体中への抽出が発生するドウェル期間の間、内側チャンバ内で維持する。別の実施形態において、抽出操作後、微孔性膜スリーブを取替える。
【００１０】
本発明のさらに別の態様は、第１の液体に溶解した溶質を第２の液体中に抽出する方法に関する。この方法は、互いに反対側の第１および第２のフレームと、微孔性膜とを含む抽出デバイスを提供する工程を含む。フレームの各々は、複数の開いた領域および複数の流体経路を画定する。微孔性膜は、第１のフレームと第２のフレームとの間にシールされる。第１の液体を第１のフレームに導入し、第１の液体は第１のフレーム経路を通る。同様に、第２の液体を第２のフレームに導入し、第２の液体は第２のフレーム経路を通る。この点に関して、第１および第２の液体は、それぞれ第１および第２のフレームの開いた領域で微孔性膜と接触する。最後に、溶質を、微孔性膜の細孔を横切って第１の液体から第２の液体に移動させる。一実施形態において、第１および第２の液体を、それぞれ第１および第２のフレームによって画定された曲がりくねった流れ経路を通って横断する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
液液抽出システム３０の一実施形態が、図１に示されている。システム３０は、外側チャンバ３２と、複数の内側チャンバ３４と、複数のセパレータアセンブリ３６と、液体抽出剤溜め３８とを含む。さまざまな構成要素を、以下でより詳細に説明する。一般的に言うと、外側チャンバ３２は、供給溶液溜め（図示せず）に流体連結され、ある体積の供給溶液４０（図１に一般に参照される）を収容する。内側チャンバ３４は、他の点ではある体積の液体抽出剤４２を内側チャンバ３４の各々の内部に供給する液体抽出剤溜め３８に流体連結される。内側チャンバ３４は、外側チャンバ３２内に位置決めされ、各々、外側チャンバ３２内の供給溶液４０とそれぞれの内側チャンバ３４内に収容された液体抽出剤４２との間の微孔性膜界面を提供するように構成される。セパレータアセンブリ３６も、外側チャンバ３２内に位置決めされ、隣接した対の内側チャンバ３４を分離する。供給溶液４０中の溶質は、液体抽出剤４２に移動され（すなわち、抽出され）、これは、その後、連続的または周期的ベースで内側チャンバ３４から除去される。
【００１２】
外側チャンバ３２は、ベース５２から延在する側壁５０を有する、剛性に構成されたタンクの形態を有することができ、ベース５２および側壁５０は組み合わされて、所望の体積の供給溶液４０を収容するための閉込め領域（図１に５４で一般に参照される）を画定する。外側チャンバ３２は、さらに、ベース５２と反対側の開いた頂側部５８を有する上部部分５６を画定する。入口ポート６０が、ベース５２に隣接して形成され、内部閉込め領域５４に流体的に連通される。同様に、出口ポート６２が、上部部分５６に設けられ、内部閉込め領域５４に流体的に連通される。一実施形態において、入口ポート６０および出口ポート６２は、供給溶液４０が外側チャンバ３２を通って連続的に供給されるように、供給溶液溜め（図示せず）に流体的に連通される。あるいは、入口ポート６０を「新たな」（すなわち、未処理の）供給溶液４０の溜めに流体的に連通することができ、出口ポート６２は、抽出された供給溶液（すなわち、以下で説明されるように抽出プロセスにかけられた供給溶液）の別個の溜めに流体的に連通される。さらに、以下で説明されるように、入口ポート６０および出口ポート６２への溜めの連結を逆にすることができ、および／またはポート６０、６２の１つをなくすことができる。
【００１３】
一実施形態において、外側チャンバ３２の上部部分５６は、外側チャンバ３２の残りと比較して増加した断面積を有し、かつ他の点では外側チャンバ３２内に収容された供給溶液４０からの汚染物（図示せず）の除去を促進するように構成される。特に、上部部分５６の壁が、水平に対して角度をなして延在する底壁６６によって部分的に画定されたトラフ６４を形成してもよい。トラフ６４は、出口ポート６８に流体的に連通される。他の点では収容された供給溶液４０の液体レベルライン（図１に７０で一般に参照される）まで浮遊または上昇する汚染物は、トラフ６４内に捕捉され、これの底壁６６は、汚染物を、外側チャンバ３２からの除去のため出口ポート６８に向ける。この１つの構造では、出口ポート６８は、外側チャンバ３２に対する供給溶液４０の充填／除去を妨げないように、出口ポート６２より上に位置決めされる。あるいは、他の構造を、収容された供給溶液４０から少なくとも１つの汚染物をすくい取るために使用することができるか、すくい取るべき特徴物を完全になくすことができる。
【００１４】
内側チャンバ３４は、図２により詳細に示されている。特に、内側チャンバ３４の各々は、微孔性膜スリーブ８０と、フレーム８２とを含む。フレーム８２は、対応するスリーブ８０内に維持される。明確にするため、図２はさらに、セパレータアセンブリ３６を示し、これらの詳細を以下に説明する。
【００１５】
微孔性膜スリーブ８０は、底部８６で互いにシールされた対向する主側壁８４ａ、８４ｂと、対向する側部８８ａ、８８ｂとを含んでもよい。さらに、側壁８４ａ、８４ｂの各々は、少なくともフレーム８２の組立て前は互いに連結されず、したがって、フレーム８２の挿入／除去のためにスリーブ８０の内部への開口部９２を有する頂縁９０ａ、９０ｂを画定する。一実施形態において、スリーブ８０には、開口部９２の選択的な閉鎖および／またはシーリングを行うように構成された閉鎖／シーリングデバイス（図示せず）が設けられる。たとえば、テープを使用して開口部９２を閉じることができ、対応する再閉鎖可能なストリップを、頂縁９０ａ、９０ｂに隣接して、側壁８４ａ、８４ｂの内部に沿って設けることができ、頂縁９０ａ、９０ｂを互いにヒートシールすることができる。あるいは、開口部９２は、常に塞がれない（ｕｎｅｎｃｕｍｂｅｒｅｄ）ままでもよい。
【００１６】
スリーブ８０は、封筒状形態を呈するように示されているが、他の構成も可能である。たとえば、スリーブ８０が横断面でより矩形であるように、主側壁８４ａ、８４ｂを連結した副側壁を設けることができる。同様に、微孔性膜材料の付加的なセクションを底部８６に設けることができる。また、スリーブ８０には、フレーム８２をより容易に収容するために側部ひだおよび／または底部ひだを設けることができる。
【００１７】
スリーブ８０は、好ましくは、スリーブ８０の長さに沿って所定の位置に一連の穴９４（図２に一般に概略図示される）を形成する。穴９４は、側壁８４ａ、８４ｂの両方を通って形成され、側壁８４ａ、８４ｂに対して整列される。以下でより詳細に説明されるように、穴９４は、内側チャンバ３４内へのおよび内側チャンバ３４からの液体流れを促進するチューブ穴９４ａ、９４ｂと、場合によってはガスケット（図示せず）と関連して、セパレータアセンブリ３６の、対応する内側チャンバ３４への組立てを促進する組立て穴９４ｃ〜９４ｆとを含む。とにかく、スリーブ８０、およびしたがって内側チャンバ３４は、穴９４より下の、底部８６まで延在する流れ領域１００を画定する。使用の間、液体抽出剤４２（図１）は、流れ領域１００内に収容され、および／または流れ領域１００内を流れる。スリーブ８０は、流れ領域１００と反対側の上部セクション１０２をさらに含んでもよい。上部セクション１０２は、期待された供給溶液レベルライン７０（図１）、および外側チャンバ３２（図１）内の内側チャンバ３４の位置に基づいた長さを有する。一実施形態において、上部セクション１０２は、最終組立ておよび操作時に供給溶液レベルライン７０より上に延在するようなサイズであり、それにより、収容された供給溶液４０（図１）が内側チャンバ３４に入ることを防止する。あるいは、スリーブ８０が頂縁９０ａ、９０ｂでシールされた場合、上部セクション１０２は、任意のサイズ／長さを有することができ、完全になくすことができる。
【００１８】
微孔性膜スリーブ８０のために使用される材料は、非常にさまざまな形態を呈することができる。本発明による微孔性膜材料は、典型的には、膜の主面の間に延在するマイクロメートルサイズの細孔（すなわち、微細孔）を有する。たとえば、図２の実施形態に関して、側壁８４ａ、８４ｂの各々は、外面１０６（側壁８４ａについて図２に示された）および内面１０８（側壁８４ｂについて図２に示された）をそれぞれ画定する。したがって、微細孔は、側壁８４ａ、８４ｂの各々について外面１０６と内面１０８との間に延在する。とにかく、微細孔は、たとえば、互いに独立でもよいし相互連結してもよい。微孔性膜材料は、微細孔を有する任意の材料、たとえば、微孔性熱可塑性ポリマーから形成してもよい。スリーブ８０のために使用される微孔性膜材料は、可撓性および剛性のいずれであってもよい。
【００１９】
微孔性膜材料の微細孔サイズ、厚さ、および組成は、典型的には、本発明による抽出の速度を定める。微孔性膜の微細孔のサイズは、微細孔内での供給溶液４０（図１）と液体抽出剤４２（図１）との間の接触を可能にするのに十分に大きくなければならないが、微孔性膜を通って抽出剤内に流れる供給溶液のフラッディングが発生するほど大きくてはならない。
【００２０】
本発明の実施に有用な微孔性膜材料は、たとえば、親水性および疎水性のいずれでもよい。微孔性膜は、当該技術において周知の、および、たとえば、米国特許第３，８０１，４０４号明細書（ドルイン（Ｄｒｕｉｎ）ら）、米国特許第３，８３９，５１６号明細書（ウィリアムズ（Ｗｉｌｌｉａｍｓ）ら）、米国特許第３，８４３，７６１号明細書（ビエレンバウム（Ｂｉｅｒｅｎｂａｕｍ）ら）、米国特許第４，２５５，３７６号明細書（スーンゲン（Ｓｏｅｈｎｇｅｎ）ら）、米国特許第４，２５７，９９７号明細書（スーンゲン（Ｓｏｅｈｎｇｅｎ）ら）、米国特許第４，２７６，１７９号明細書（スーンゲン（Ｓｏｅｈｎｇｅｎ））、米国特許第４，９７３，４３４号明細書（サーカー（Ｓｉｒｋａｒ）ら）に記載された方法によって用意することができ、および／または、たとえば、セルガード・インコーポレイテッド（Ｃｅｌｇａｒｄ，  Ｉｎｃ．）（ノースカロライナ州シャーロット（Ｃｈａｒｌｏｔｔｅ，  ＮｏｒｔｈＣａｒｏｌｉｎａ））、テトラテック・インコーポレイテッド（Ｔｅｔｒａｔｅｃ，  Ｉｎｃ．）（ペンシルバニア州アイビーランド（Ｉｖｙｌａｎｄ，  Ｐｅｎｎｓｙｌｖａｎｉａ））、ナディア・フィルトレーション・ゲーエムベーハー（Ｎａｄｉｒ  Ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ  ＧｍｂＨ）（ドイツ、ビースバーデン（Ｗｉｅｓｂａｄｅｎ，  Ｇｅｒｍａｎｙ））、またはメンブラナ・ゲーエムベーハー（Ｍｅｍｂｒａｎａ，  ＧｍｂＨ）（ドイツ、ブッパータール（Ｗｕｐｐｅｒｔａｌ，  Ｇｅｒｍａｎｙ））などの供給業者から広く市販されている。例示的な親水性膜としては、多孔性ポリアミド（たとえば、多孔性ナイロン）、多孔性ポリカーボネート、多孔性エチレンビニルアルコールコポリマー、および多孔性親水性ポリプロピレンの膜が挙げられる。例示的な疎水性膜としては、多孔性ポリエチレン、多孔性ポリプロピレン（たとえば、熱誘起相分離多孔性ポリプロピレン）、および多孔性ポリテトラフルオロエチレンの膜が挙げられる。
【００２１】
典型的には、有用な微孔性膜材料の平均細孔径（たとえば、ＡＳＴＭ  Ｅ１２９４−８９（１９９９）「自動液体ポロシメータを使用する膜フィルタの細孔径特徴の標準テスト方法（Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｔｅｓｔ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｐｏｒｅ  Ｓｉｚｅ  Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ  ｏｆ  Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｆｉｌｔｅｒｓ  Ｕｓｉｎｇ  Ａｕｔｏｍａｔｅｄ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｐｏｒｏｓｉｍｅｔｅｒ）」に従って測定されるような）は、０．０７マイクロメートルより大きくてもよく（たとえば、０．１マイクロメートルより大きいまたは０．２５マイクロメートルより大きい）、１．４マイクロメートル未満（たとえば、０．４マイクロメートル未満または０．３マイクロメートル未満）であってもよいが、より大きいまたはより小さい平均細孔径を有する微孔性膜も使用可能である。エマルション形成および／または膜を横切るフラッディングを低減するために、微孔性膜は、細孔、引裂、または直径１００マイクロメートルを超える他の穴が実質的になくてもよい。
【００２２】
スリーブ８０のための有用な微孔性膜材料は、典型的には、微孔性膜材料の体積を基準にして、少なくとも２０パーセント（たとえば、少なくとも３０パーセントまたは少なくとも４０パーセント）から、８０パーセント、８７パーセント、またはさらには９５パーセントまでの範囲内の多孔度を有する。
【００２３】
典型的には、スリーブ８０のための有用な微孔性膜材料の厚さは、少なくとも２５マイクロメートル（たとえば、少なくとも３５マイクロメートルまたは少なくとも４０マイクロメートル）であり、および／または８０マイクロメートル未満（たとえば、６０マイクロメートル未満またはさらには５０マイクロメートル未満）であってもよいが、いかなる厚さの膜材料を使用してもよい。典型的には、スリーブ８０のための微孔性膜材料は、意図された操作条件下で微孔性膜スリーブ８０を横切って課してもよいいかなる圧力差にも耐えるように、単独でまたは任意の多孔性支持部材と組合わされて、十分に機械的に強くなければならない。
【００２４】
スリーブ８０のための微孔性膜材料は、少なくとも１つの疎水性（すなわち、水で自然発生的に浸されない）材料を含んでもよい。例示的な疎水性材料としては、ポリオレフィン（たとえば、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリブチレン、上記のいずれかのコポリマー、および、任意に、エチレン不飽和モノマー）、およびそれらの組合せが挙げられる。微孔性膜材料が疎水性である場合、微孔性膜スリーブ８０を濡らすのを助けるために、液体抽出剤４２（図１）に対して、収容された供給溶液４０（図１）に積極的な圧力を加えてもよい。
【００２５】
本発明のいくつかの実施形態において、スリーブ８０の微孔性膜材料は、親水性、たとえば、公称平均細孔径が０．２から０．４５マイクロメートルの範囲内の親水性多孔性ポリプロピレン膜材料（たとえば、ミシガン州アンアーバーのポール・ライフ・サイエンスズ・インコーポレイテッド（Ｐａｌｌ  Ｌｉｆｅ  Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，  Ｉｎｃ．，  Ａｎｎ  Ａｒｂｏｒ，  Ｍｉｃｈｉｇａｎ）によって商品名「ＧＨポリプロ・メンブレン（ＧＨ  ＰＯＬＹＰＲＯ  ＭＥＭＢＲＡＮＥ）」で販売されるような）であってもよい。スリーブ８０の微孔性膜材料が親水性である場合、微孔性膜スリーブ８０内の液液界面の固定化を促進するために、収容された供給溶液４０（図１）に対して、収容された液体抽出剤４２（図１）に積極的な圧力を加えてもよい。スリーブ８０に有用な例示的な膜材料としては、米国特許第３，８０１，４０４号明細書（ドルイン（Ｄｒｕｉｎ）ら）、米国特許第３，８３９，５１６号明細書（ウィリアムズ（Ｗｉｌｌｉａｍｓ）ら）、米国特許第３，８４３，７６１号明細書（ビエレンバウム（Ｂｉｅｒｅｎｂａｕｍ）ら）、米国特許第４，２５５，３７６号明細書（スーンゲン（Ｓｏｅｈｎｇｅｎ））、米国特許第４，２５７，９９７号明細書（スーンゲン（Ｓｏｅｈｎｇｅｎ）ら）、および米国特許第４，２７６，１７９号明細書（スーンゲン（Ｓｏｅｈｎｇｅｎ））、米国特許第４，７２６，９８９号明細書（ムロジンスキ（Ｍｒｏｚｉｎｓｋｉ））、米国特許第５，１２０，５９４号明細書（ムロジンスキ（Ｍｒｏｚｉｎｓｋｉ））、および米国特許第５，２３８，６２３号明細書（ムロジンスキ（Ｍｒｏｚｉｎｓｋｉ））に記載されたような微孔性膜が挙げられる。
【００２６】
フレーム８２は、スリーブ８０内に選択的に維持されるようなサイズである。図３Ａおよび図３Ｂをさらに参照すると、フレーム８２は、中央パネル１１０と、対向する外側パネル１１２（これらの１つが、図３Ｂに示されている）とを含んでもよい。外側パネル１１２は、中央パネル１１０の両側に組立てられ、これらの組合せは、対応するスリーブ８０内に配置されると、側壁８４ａ、８４ｂが互いに接触することを防止し、かつ内側チャンバ３４の流れ領域１００内の液体抽出剤４２（図１）の望ましい流れを促進する。
【００２７】
中央パネル１１０は、一実施形態において、たとえばポリメチルメタクリレートなどの剛性材料から形成され、複数の流体経路１１６が形成された流れ領域１１４を画定する。中央パネル１１０の流れ領域１１４は、サイズが、スリーブ８０の流れ領域１００のものと対応する。流体経路１１６は、好ましくは、中央パネル１１０の厚さを通って延在する穴であり、中央パネル１１０の一方の側から他方の側への流体流れを可能にする。中央パネル１１０は、さらに、下部領域１１８および上部領域１２０を画定する。下部領域１１８は、流れ領域１１４より下に設けられ、上部領域１２０は、流れ領域１１４のすぐ上に設けられる（図３Ａの配向に対して）。
【００２８】
これらの条件を考慮して、中央パネル１１０は、上部領域１２０から下部領域１１８まで延在するスロットまたは導管１２２を形成する。導管１２２は、導管１２２内への液体抽出剤４２（図１）の送出のために、上部領域１２０の入口ポート１２４に流体的に連通される。逆に、導管１２２は、下部領域１１８で開いている（たとえば、複数の開口部（図示せず））。この構成では、入口ポート１２４で導管１２２に導入された液体が、導管１２２を介して、上部領域１２０から下部領域１１８に向けられ、流れ領域１１４内に放出される。
【００２９】
中央パネル１１０は、さらに、上部領域１２０に出口ポート１２６を形成してもよい。以下でより詳細に説明されるように、導管１２２を介して流れ領域１１４に導入された液体抽出剤４２（図１）は、出口ポート１２６に上方に流れる。次に、他の点では出口ポート１２６に流体連結された別個のチューブ（図示せず）を使用して、内側チャンバ３４から液体抽出剤４２を除去する。
【００３０】
最後に、中央パネル１１０は、一連の組立て穴１２８（図３Ａに一般に参照される）を形成する。以下で説明されるように、組立て穴１２８は、対応する内側チャンバ３４およびセパレータアセンブリ３６の、互いに対するおよび外側チャンバ３２（図１）への組立てを促進するために設けられる。
【００３１】
外側パネル１１２は、好ましくは、図３Ｂに示されているように、サイズおよび形状が、中央パネル１１０と一致する。この点に関して、外側パネル１１２は、各々、先に説明された流れ領域１１４、１００と対応する流れ領域１３０、下部領域１３２、および上部領域１３４を画定する。流れ領域１３０は、閉じたセクション１３６と、開いたセクション１３８とを含む。閉じたセクション１３６は、サイズおよび形状が、中央パネル１１０（図３Ａ）の導管１２２（図３Ａ）と対応し、パネル１１０、１１２の最終組立て時に、閉じたセクション１３６が導管またはスロット１２２を被覆し、それからの流体流れを防止する。逆に、開いたセクション１３８は、材料がないことによって特徴づけられ、流体流れが外側パネル１１２に対して外方に発生することを防止しない。換言すれば、他の点では中央パネル１１０の流れ領域１１４（図３Ａ）内に放出された液体抽出剤（図示せず）は、開いたセクション１３８を通って容易に流れる。しかし、一実施形態において、スクリーンまたは同様のメッシュ材料１４０が、開いたセクション１３８内に固定される。液体がスクリーン１４０の周りを流れると、混合作用が液体に与えられ、以下で説明されるように抽出プロセスを向上させる。スクリーン１４０のためにさまざまな代替構造を使用することができるか（たとえば、格子構造）、スクリーン１４０を完全になくすことができる。
【００３２】
最後に、外側パネル１１２は、各々、好ましくは、複数の穴（図３Ｂに１４２で一般に参照される）を形成する。複数の穴１４２は、中央プレート１１０（図３Ａ）の、それぞれ入口ポート１２４（図３Ａ）および出口ポート１２６（図３Ａ）への適切なチューブの通路を促進するように構成されたチューブ穴１４２ａ、１４２ｂを含む。穴１４２の残りは、内側チャンバ３４／分離アセンブリ１３６の組立て、および外側チャンバ３２（図１）への組立てを促進するように構成された組立て穴１４２ｃ〜１４２ｆである。
【００３３】
図２に戻ると、セパレータアセンブリ３６の個別のものが、対応する対の内側チャンバ３４の間の配置のために構成されており、一実施形態において、各々、ヘッド部分１５０と、セパレータプレート１５２とを含む。評価の基準として、図２は、外側セパレータアセンブリ３６ａ、３６ｂを含む３つのセパレータアセンブリ３６を示す。セパレータアセンブリ３６の各々は、一般に、同じ構成であり、外側セパレータアセンブリ３６ａ、３６ｂの任意の特徴は、以下で説明される。しかし、図示の容易さのため、セパレータアセンブリ３６（外側セパレータアセンブリ３６ａ、３６ｂを含む）に共通の特徴は、セパレータアセンブリ３６の１つのみ（すなわち、外側セパレータアセンブリ３６ａ）に対して、図２に参照され、特に明記しない限り、セパレータアセンブリ３６（外側セパレータアセンブリ３６ａ、３６ｂを含む）の各々が、共通の特徴を含むことが理解される。したがって、その後の説明において、「ヘッド部分１５０」および「セパレータプレート１５２」の特徴への言及は、一実施形態において、図２に示された関連した構成要素すべてに等しく適用できる。上記の基準の慣行を考慮して、一実施形態において、ヘッド部分１５０およびセパレータプレート１５２は、別個の構成要素として提供される。あるいは、ヘッド部分１５０およびセパレータプレート１５２を一体的な単一のプレートとして形成することができる。
【００３４】
ヘッド部分１５０は、内側チャンバ３４への組立てのために構成された剛性の本体であり、チューブ穴１５４ａ、１５４ｂ、および組立て穴１５４ｃ〜１５４ｆを形成することができる。評価の基準として、穴１５４ａ〜１５４ｆは、外側セパレータアセンブリ３６ａのヘッド部分１５０ａについて図２に参照され、一実施形態において、ヘッド部分１５０（ヘッド部分１５０ｂを含む）の各々が同様の特徴を含むことが理解される。内側チャンバ３４のさまざまな構成要素のように、チューブ穴１５４ａ、１５４ｂは、内側チャンバ３４へのおよび内側チャンバ３４からのチューブ（図示せず）のための通路を提供する。逆に、組立て穴１５４ｃ〜１５４ｆは、ボルト１５６などによる、ヘッド部分１５０／内側チャンバ３４の、互いに対する、およびおそらくは外側チャンバ３２（図１）への組立てのために設けられる。
【００３５】
セパレータプレート１５２も剛性の本体であり、その長さに沿って流体流れを促進するように構成することができる。したがって、一実施形態において、セパレータプレート１５２は、複数のスロット１５８および複数の開口１６０を形成する。もう一度、スロット１５８および開口１６０は、外側セパレータアセンブリ３６ａのセパレータプレート１５２ａについて図２に参照され、一実施形態において、セパレータプレート１５２（セパレータプレート１５２ｂを含む）の各々が同様の特徴を含むことが理解される。スロット１５８および開口１６０は、セパレータプレート１５２の厚さを通って延在してもよく、たとえば、スロット１５８は上方に角度をつけられて延在する（図２に示されているように）。この配向では、流体がセパレータプレート１５２の底部から充填すると、スロット１５８は、流体をその中央の方に向ける。最後に、一実施形態において、スクリーンまたは他のメッシュ材料１６２が、セパレータプレート１５２の両側に設けられる（これの１つが、セパレータプレート１５２、１５２ａ、１５２ｂの各々について図２に示されている）。先に説明されたように、スクリーン１６２は、有益な混合作用を、他の点ではスクリーン１６２の材料を横断する流体に与える。
【００３６】
先に説明されたように、各セパレータアセンブリ３６のヘッド部分１５０およびセパレータプレート１５２は、一実施形態において、別個の構成要素である。この一実施形態では、外側セパレータアセンブリ（図２の３６ａおよび３６ｂ）の外側セパレータプレート（図２の１５２ａおよび１５２ｂ）は、内側チャンバ３４、特に微孔性膜スリーブ８０、およびどの中間セパレータプレート１５２と比較してもわずかに大きい幅を有する（図２に示されていない）。この１つの構造では、外側セパレータプレート１５２ａ、１５２ｂは、それらの周囲に位置決めされたボルト（図示せず）などによって、互いに固定される。あるいは、外側セパレータプレート１５２ａ、１５２ｂは、どの中間セパレータプレート１５２と比較してもサイズが同一であることができ、異なるように組立てることができる（たとえば、セパレータアセンブリ３６が、各々、単一構造として形成された場合、ヘッド部分１５０の取付けが、対応するセパレータプレート１５２の取付けを行う）。
【００３７】
内側チャンバ３４およびセパレータアセンブリ３６の組立てを、図１、図２、および図４を参照して説明する。各内側チャンバ３４は、フレーム８２の１つをスリーブ８０の対応するものの中に配置することによって組立てられる。次に、一連のそのように組立てられた内側チャンバ３４が、ヘッド部分の１つ（図４に１５０ｃと示された）を２つの内側チャンバ（図１および図４に３４ａおよび３４ｂと示された）の間に配置することによって、セパレータアセンブリ３６に組立てられる。一実施形態において、ガスケット（図示せず）が、それぞれ、ヘッド部分１５０ｃと内側チャンバ３４ａ、３４ｂとの間に位置決めされる。ヘッド部分の付加的なもの（図４に１５０ａ、１５０ｂと示された）が、内側チャンバ３４ａ、３４ｂの反対側に位置決めされ、ガスケット（図示せず）が、おそらくは、ヘッド部分１５０ａと内側チャンバ３４ａとの間に挿入され、ガスケット（図示せず）が、おそらくは、ヘッド部分１５０ｂと内側チャンバ３４ｂとの間に挿入される。次に、ボルト１５６は、それぞれ、スリーブ８０、中央パネル１１０、外側パネル１１２、およびヘッド部分１５０によって提供された、さまざまな組立て穴９４、１２８、１４２、１５４（図２、図３Ａ、図３Ｂ）を通され、それにより、構成要素を連結する。セパレータプレート１５２は、セパレータプレートの１つ（図４に１５２ｃと示された）を、内側チャンバ３４ａ、３４ｂの間に、対応するヘッド部分１５０ｃより下に配置することによって組立てられる。外側セパレータプレート１５２ａ、１５２ｂは、それぞれ、内側チャンバ３４ａ、３４ｂの反対側に位置決めされ、ボルト（図示せず）などによって、各々に取付けられる。
【００３８】
２つの内側チャンバ３４ａ、３４ｂ、および３つのセパレータアセンブリ３６のみが、図１および図４に示されているが、任意の他の数も同等に可能である。たとえば、１０を超える内側チャンバ３４を設けることができる（対応する数のセパレータアセンブリ３６とともに）。
【００３９】
次に、そのように組立てられた内側チャンバ３４／セパレータアセンブリ３６は、外側チャンバ３２に組立てられる。たとえば、フレーム８０およびセパレータプレート１５２が比較的剛性である一実施形態において、内側チャンバ３４／セパレータプレート１５２は、図１に示されているように外側チャンバ３２内に装填し、外側チャンバ３２のベース５２上に載ることができる。あるいは、ボルト１５６を外側チャンバ３２に取付けることなどによって、内側チャンバ３４／セパレータアセンブリ３６を、外側チャンバ３２により積極的に取付けることができる。さらに、内側チャンバ３４／セパレータプレート１５２が外側チャンバのベース５２から隔置される別個の取付け機構を設けることができる。
【００４０】
入口チューブ１７０および出口チューブ１７２は、液体抽出剤溜め３８と内側チャンバ３４との間に流体連結される。特に、入口チューブ１７０および出口チューブ１７２は、内側チャンバ３４の各々で提供された中央プレート１１０の、それぞれ入口ポート１２４および出口ポート１２６（図３Ａに最もよく示された）に流体連結される。一実施形態において、内側チャンバ３４は、入口チューブ１７０および出口チューブ１７２に直列に流体連結され、あるいは、内側チャンバ３４は並列に流体連結することができる。とにかく、入口チューブ１７０および出口チューブ１７２は、先に説明されたように、それぞれ、さまざまなチューブ穴９４ａ、１４２ａ、１５４ａ、および９４ｂ、１４２ｂ、１５４ｂ（図２、図３Ａ、図３Ｂ）を通る。
【００４１】
使用の間、および本発明の一方法によれば、供給溶液４０は外側チャンバ３２内に分配され、液体抽出剤４２は内側チャンバ３４内に分配される。一実施形態において、最終供給溶液充填レベルライン７０は、内側チャンバ３４の流れ領域１００より上であるが、各スリーブ８０の上部部分１０２は、供給溶液レベルライン７０より上に延在し、スリーブ８０は必ずしもそれらの頂部でシールする必要はない。あるいは、スリーブ８０が完全にシールされた場合、スリーブ８０の全体が最終溶液充填レベルライン７０より下であることができる。とにかく、内側チャンバ３４の各々の少なくとも流れ領域１００が、収容された供給溶液４０中に浸漬される。
【００４２】
供給溶液４０および液体抽出剤４２を、それぞれ、外側チャンバ３２および内側チャンバ３４に連続的に送出し、外側チャンバ３２および内側チャンバ３４から連続的に除去してもよい。この点に関して、供給溶液４０を、入口ポート６０を介して外側チャンバ３２に導入し（ポンプ１８２などによって）、出口ポート６２を介して外側チャンバ３２から除去してもよい（たとえば、重力誘起流れ、ポンプなど）。供給溶液４０が外側チャンバ３２内を充填し／流れると、容積圧力が内側チャンバ３４に対して生じる。それぞれの内側チャンバ３４内のある体積の液体抽出剤４２は、好ましくは、この容積圧力を相殺するが、各内側チャンバ３４と関連するフレーム８２（図２）は、対応するスリーブ８０の側壁８４ａ、８４ｂが、他の点では望ましくなく「デッド」フローゾーンを発生するかもしれないように互いに接触することを防止する。さらに、セパレータプレート１５２は、隣接した内側チャンバ３４が互いに接触することを防止し、再び、潜在的な低減した流れ領域を回避する。セパレータプレート１５２のスロット１５８および開口１６０（図２）は、供給溶液４０が内側チャンバ３４の各々の外面と接触することを確実にする。さらに、供給溶液４０が外側チャンバ３２内を充填し／流れると、好ましくはセパレータプレート１５２の各々と関連するスクリーン１６２（図２）は、わずかな混合作用を供給溶液４０の流れに与える。
【００４３】
同様に、液体抽出剤４２は、おそらくはポンプ１８４によって押しやられて、他の点では対応する中央パネル１１０（図３Ａ）の入口ポート１２４（図３Ａ）に流体連結された入口チューブ１７０を介して、内側チャンバ３４の各々に導入され、他の点では出口チューブ１７２に流体連結された出口ポート１２６（図３Ａ）を介して、内側チャンバ３４から除去される。図３Ａに関して先に説明されたように、液体抽出剤４２は、中央パネル１１０の底部領域１１８、およびしたがって各内側チャンバ３４の内部流れ領域１００の底部に向けられる。その後、液体抽出剤４２が微孔性膜スリーブ８０を充填すると、各内側チャンバ３４内に設けられた流体経路１１６およびスクリーン１４０は、曲がりくねった流れパターンを生じさせ、充填する／流れる液体抽出剤４２が混合することを引起す。
【００４４】
一実施形態において、最終供給溶液レベルライン７０より下である最終液体抽出剤レベルライン１８０（図４に最もよく示された）は、内側チャンバ３４の各々内で達成される。レベルライン７０／１８０は、微孔性膜スリーブ８０を横切って所望の圧力差を確立するように選択してもよい。この目的のために、供給溶液４０および液体抽出剤４２がそれぞれのチャンバ３２、３４を通って連続的に流れる実施形態において、たとえば出口チューブ１７２上の制御弁１８６および／または入口チューブ１７０上のポンプ１８４を介して、液体抽出剤４２の流量および／またはレベル１８０を調整することによって、所望の圧力差を達成することができる。あるいは、米国再発行特許第ＲＥ  ３４，８２８号明細書に記載されたものなどの他の圧力／流れ調整システムを使用することができる。最後に、一実施形態において、チューブ１８８は、液体抽出剤溜め３８の底部に流体連結され、制御弁１９０が設けられる。任意のチューブ１８８／制御弁１９０は、液体抽出剤溜め３８から、他の点では望ましくなく液体抽出流に入る供給溶液を除去するための機構を提供する。
【００４５】
供給溶液４０および／または液体抽出剤４２がそれぞれのチャンバ３２、３４に連続的に供給され、および／またはそれぞれのチャンバ３２、３４内で再循環されるか、一定の体積がドウェル期間の間、チャンバ３２、３４の一方または両方で維持されるかに関わらず、抽出界面が、微孔性膜スリーブ８０の各々の側壁８４ａ、８４ｂを横切って確立される。供給溶液４０中の溶質は、側壁８４ａ、８４ｂの細孔を通って液体抽出剤４２に移動する。最後に、一実施形態において、供給溶液４０中の汚染物（図示せず）は、トラフ６４を介してすくい取られる。
【００４６】
経時的に、微孔性膜スリーブ８０は、システム３０の他の構成要素との不注意な接触、および／または細孔内の材料の蓄積によって、劣化し始めることがある。これらの状況下で、スリーブ８０は、容易に取替可能な構成要素である。取替えるべきスリーブ８０を有する内側チャンバ３４は、残りの内側チャンバ３４／セパレータアセンブリ３６から単に分解され、関連したフレーム８２はそれから除去される。この点に関して、および図２を参照すると、一時的なシールがスリーブ８０の頂縁９０ａ、９０ｂを横切って設けられている場合、シールは、フレーム８２へのアクセスを促進するために除去される。次に、フレーム８２は新たなスリーブ８０に挿入され、内側チャンバ３４は他の構成要素に再び組立てられる。これは、微孔性膜がハウジング内に効果的に永久的にシールされ、容易に取替えることができない既存の抽出デバイスに対する著しい向上を表す。
【００４７】
図１のシステム３０で利用可能な付加的な特徴は、収容された供給溶液４０からの汚染物のより徹底的な「クリーニング」に関連する。先に説明されたように、外側チャンバ３２は、供給溶液４０からの汚染物の除去／すくい取りのためにトラフ６４（または同様の構成）を含んでもよい。しかし、経時的に、供給溶液４０中の汚染物の量は、受入れられないレベルに上昇することがある。これらの状況下で、たとえば、供給溶液４０を通って再循環された、デオデカン（ｄｅｏｄｅｃａｎｅ）などの適切な炭化水素ベースの汚染除去溶液での抽出によって、汚染物を除去してもよい。
【００４８】
上述されたシステム３０および関連した操作方法は、大規模な商業的用途に非常に助けとなる。この目的のために、外側チャンバ３２は、望まれるだけの内側チャンバ３４を収容するようなサイズであり、各内側チャンバ３４は、潜在的に、大きいサイズである。たとえば、一実施形態において、内側チャンバ３４の長さは、１５フィート（４．５７メートル）程度であり、３０を超える内側チャンバ３４（および対応する数のセパレータアセンブリ３６）が設けられる。このまたはこれと同様の構成では、必要に応じて、大きい体積の供給溶液を抽出プロセスにかけることができ、たとえば、発酵培養液からのエタノールの抽出において、このための好ましい液体抽出剤配合物が、本明細書と同時に出願された、代理人ケースＮｏ．５７６３７ＵＳ００２の、「エタノールを得るための方法（Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｏｂｔａｉｎｉｎｇ  Ｅｔｈａｎｏｌ）」という名称の、同一譲受人による米国特許出願第１０／３８７６９７号明細書に記載されている。あるいは、本発明のシステム３０および関連した方法は、各々がさまざまな供給溶液および／または液体抽出剤を必要とする非常にさまざまな他の抽出プロセスに等しく有用である。事実上、いかなる溶媒も、システム３０（および以下で説明されるすべての代替システム）によって処理することができる。
【００４９】
上述されたシステム３０は、本発明による、大規模な用途に適切な液液抽出システムおよび方法の一例にすぎない。たとえば、代替実施形態の液液抽出システム２００が、図５に示されている。システム２００は、先に説明されたシステム３０（図１）と同様であり、外側チャンバ２０２と、内側チャンバ２０４とを含む。一般的に言うと、供給溶液（図示せず）が外側チャンバ２０２内に収容され、液体抽出剤（図示せず）が内側チャンバ２０４内に収容される。内側チャンバ２０４は、収容された供給溶液と液体抽出剤との間の微孔性膜界面を確立する。供給溶液中の溶質は、液体抽出剤に移動または抽出され、これは、その後、周期的にまたは連続的に、内側チャンバ２０４から除去される。
【００５０】
外側チャンバ２０２は、好ましくは、剛性に構成された閉込めタンクであり、さまざまな形状／寸法を有することができる。とにかく、外側チャンバ２０２は、組合されて閉込め領域２１０（図５に一般に参照される）を画定する、ベース２０８から延在する壁２０６を含む。一実施形態において、ポート２１２が、外側チャンバ２０２の底部に設けられ、閉込め領域２１０に流体的に連通される。外側チャンバ２０２は、液体が、ポート２１２を介して、閉込め領域内に分配され、閉込め領域から除去されるように構成してもよい。これを考慮して、ベース２０８は、外側チャンバ２０２からの液体の除去を促進するために、図５に示されているように角度をつけてもよい。最後に、外側チャンバ２０２の頂側部２１４は、閉込め領域２１０に対して開いていてもよい。
【００５１】
内側チャンバ２０４は、多孔性膜スリーブ２２０と、フレーム２２２と、導管２２４とを含む。多孔性膜スリーブ２２０は、スリーブ８０（図２）に関して先に説明された材料から構成してもよく、底部２２８および互いに反対側の側部２３０に沿って互いにシールされた対向する主側壁２２６ａ、２２６ｂを画定する。一実施形態において、たとえば軟性メッシュまたはブローンマイクロファイバーファブリックなどのバッキング材料２３２（図５に側壁２２６ｂについて示された）が、側壁２２６ａ、２２６ｂの内面に付与されて、微孔性膜材料がフレーム２２２との接触によって損傷されることから保護する。スリーブ８０のように、側壁２２６ａ、２２６ｂの頂縁２３４ａ、２３４ｂは、それぞれ、最初に互いにシールされておらず、フレーム２２２および導管２２４の挿入などのために、スリーブ２２０（およびしたがって内側チャンバ２０４）によって画定された内部流れ領域２３６へのアクセスを提供する。最後に、スリーブ２２０は、外側チャンバ２０２内の供給溶液（図示せず）の期待された最終充填レベルより大きい長さを有するサイズに構成可能である。
【００５２】
フレーム２２２は、頂部部材２４０、底部部材２４２、対向する側部部材２４４、および複数のクロスバー２４６（図５に一般に参照される）によって画定された剛性構造であってもよい。クロスバー２４６は、互いに反対側の側部部材２４４の間に延在する少なくとも１つの水平クロスバー２４６ａと、頂部部材２４０と底部部材２４２との間に延在する少なくとも１つの垂直クロスバー２４６ｂとを含むことができる。この点に関して、クロスバー２４６は、互いに交差し、複数の開いた領域２４８を作る。領域２４８の隣接したものは、対応する水平クロスバー２４６ｂに形成された少なくとも１つの流体経路２５０によって、互いに流体的に連通される。流体経路２５０は、以下で説明されるように、液体抽出剤が内側チャンバ２０４を充填するとき、液体抽出剤（図示せず）中への非層流を誘起するようなサイズの小さい穴である。あるいは、より多いまたはより少ないクロスバー２４６および／または流体経路２５０を設けることができる。１つの代替実施形態において、クロスバー２４６は完全に排除される。
【００５３】
導管２２４は、フレーム２２２に連結することができ、フレーム２２２の底部部材２４２より下に位置決めされた前端２５６を画定する。前端２５６は、導管２２４内へのおよび導管２２４からの流体流れを促進する複数の開口部２５８を形成する。
【００５４】
図６を参照すると、内側チャンバ２０４は、フレーム２２２をスリーブ２２０に挿入することによって組立てられ、図５に示されているように、導管２２４の前端２５６はフレーム２２２より下に位置決めされる。次に、内側チャンバ２０４は外側チャンバ２０２内に位置決めされる。一実施形態において、スリーブ２２０の底部２２８（図５）は、外側チャンバ２０２のベース２０８上に載り、導管２２４の前端２５６およびフレーム２２２によって支持される。あるいは、内側チャンバ２０４は、別個の取付けデバイスによって、外側チャンバ２０２により積極的に取付けることができる。とにかく、導管２２４は、内側チャンバ２０４から延在し、液体抽出剤の供給源／溜め（図示せず）に流体的に連通される。
【００５５】
使用の間、および図７をさらに参照すると、ある体積の供給溶液２６０が、外側チャンバ２０２の閉込め領域２１０内に分配され（たとえば、開いた頂側部２１４を介して）、ある体積の液体抽出剤２６２が、導管２２４（図５）を介して内側チャンバ２０４の流れ領域２３６内に分配される。この目的のために、液体抽出剤２６２が底部２２８（図５）から上に内側チャンバ２０４を充填するとき、液体抽出剤２６２は、フレーム２２２の周りを流れる。液体抽出剤充填ライン（図７に２６４で最終レベルで示された）が垂直クロスバー２４６ｂ（図５）の各々を通り過ぎるとき、液体抽出剤２６２の一部が、対応する流体経路２５０を通って押しやられる。流体経路２５０の各々と関連する低減した直径により、液体抽出剤２６２がそれらを通って非層流を有し、充填操作の一部として有益な混合作用が液体抽出剤２６２に与えられ、この間、後述するように抽出が発生する。
【００５６】
一実施形態において、充填する液体抽出剤２６２に曲がりくねった／混合流れパターンを与えることに加えて、フレーム２２２は、さらに、対向する側壁２２６ａ、２２６ｂが、収容された供給溶液２６０によって発生した圧力に応答して互いに接触することを防止する。
【００５７】
図７に示されているように、供給溶液２６０の最終充填レベル（図７に２６６で示された）は、好ましくは、最終液体抽出剤充填レベル２６４より上であり、それにより、微孔性膜スリーブ２２０の側壁２２６ａ、２２６ｂに沿って所望の圧力差を生じさせる。内側チャンバ２０４の流れ領域２３６は、収容された供給溶液２６０中に浸漬される。一実施形態において、頂縁２３４ａ、２３４ｂは、供給溶液充填レベル２６６より上に延在し、スリーブ２２０はシールする必要はない。あるいは、微孔性膜スリーブ２２０が完全にシールされた場合、その全体を供給溶液２６０中に浸漬することができる。
【００５８】
次に、充填体積の供給溶液２６０および液体抽出剤２６２は、所定のドウェル期間の間維持され、この間、供給溶液２６０中の溶質（図示せず）は、微孔性膜スリーブ２２０を横切って、液体抽出剤２６２中に抽出される。システム２００（および先に説明されたシステム３０）では、抽出プロセスを促進するために、向上した抽出界面表面積が提供される。より特定的には、抽出界面が、側壁２２６ａ、２２６ｂの両方で提供される。
【００５９】
適切なドウェル期間は、特定の供給溶液２６０および液体抽出剤２６２、ならびにシステム２００の全体的なサイズの関数である。この点に関して、システム２００は、１つの内側チャンバ２０４を有するように示されているが、好ましくはセパレータプレート（図１のシステム３０に関して説明されたセパレータプレート１５２など）によって互いに隔離された、複数の内側チャンバ２０４を設けることができる。典型的なドウェル時間は１〜１５分である。とにかく、システム２００は、先に説明されたように大規模な抽出用途に非常に適している。
【００６０】
液液抽出システム２８０のさらに別の実施形態が、図８に示されている。システム２８０は、外側チャンバ２８２と、内側チャンバ２８４とを含む。外側チャンバ２８２は、ある体積の供給溶液（図示せず）を収容するように構成され、内側チャンバ２８４は、ある供給量の液体抽出剤（図示せず）を維持する。この目的のために、内側チャンバ２８４は、巻かれたロールの形態であり、収容された供給溶液と液体抽出剤との間の微孔性膜界面を提供する。供給溶液中の溶質は、液体抽出剤に移動され、これは、その後、連続的にまたは周期的に、内側チャンバ２８４から除去される。
【００６１】
外側チャンバ２８２は、内側チャンバ２８４を受けるようなサイズの、剛性に構成されたタンクである。この目的のために、外側チャンバ２８２は、閉込め領域２８６を画定し、好ましくは、開いた頂側部２８８を形成する。
【００６２】
内側チャンバ２８４は、一実施形態において、微孔性膜スリーブ２９０と、フレームインサート２９２（図８に一般に参照される）と、セパレータラップ２９３と、入口導管２９４と、出口導管２９６（図８に部分的に示された）とを含む。もう一度、スリーブ２９０に有用な微孔性膜材料は、先に説明された形態のいずれかを呈することができ、スリーブ２９０は、好ましくは、対向する側部３００、前縁３０２、および後縁（図８に示されていないが、巻かれたロールの中心で形成された）に沿って互いにシールされた対向する主側壁２９８ａ、２９８ｂによって画定される。側壁２９８ａ、２９８ｂの内面は、保護スクリーンまたは保護メッシュ材料でライニングすることができる。とにかく、スリーブ２９０は、それ自体の上に巻付けられて、巻かれたロールとして内側チャンバ２８４を形成する細長い本体である。内部流れ領域３０６（図８に一般に参照される）が、スリーブ２９０内に画定され、したがって、内側チャンバ２８４の場合、スリーブ２９０の巻かれた層に沿って渦巻き状に延在する。
【００６３】
フレームインサート２９２は、一実施形態において、複数のリブ３１０を維持するスクリーンまたはメッシュ材料３０４を含む。フレームインサート２９２は、スリーブ２９０内に、対向する側壁２９８ａ、２９８ｂの間に配置される。最終組立て時、および図８の実施形態では、リブ３１０の各々は、スリーブ２９０の実質的な長さに沿って延在する。したがって、巻かれたロールとしての内側チャンバ２８４の最終形成時、リブ３１０は、巻かれたスリーブ２９０によって画定された中心軸Ａに対して接線方向に延在する。流体経路３１２が、リブ３１０の隣接したものの間に画定され、各流体経路３１２は、以下で説明されるように、入口導管２９４と出口導管２９６との間に延在し、入口導管２９４および出口導管２９６を流体連結する。この点に関して、流体経路３１２の各々は、入口導管２９４に対して流体的に開いている前端３１４、および出口導管２９６に対して流体的に開いている後端（図示せず）を画定する。リブ３１０は、巻かれたロールとしての内側チャンバ２８４の形成を妨げないように、たとえばポリクロロプレンなどの十分に可撓性の材料から製造され、ソーイング、ヒートシーリングなどの任意の受入れられる技術によってスクリーン３０４に固定され、最終組立て時に側壁２９８ａと側壁２９８ｂとの間の一定した間隔を促進する。代替実施形態において、リブ３１０は、異なった形態を呈することができるか、スクリーン３０４だけがスリーブ２９０内に挿入されるようになくすことができる。
【００６４】
セパレータラップ２９３は、スリーブ２９０と実質的に一致する長さおよび幅を有し、スリーブ２９０の連続ラップ（たとえば、図８に参照されるラップ層３１６ａ、３１６ｂ）の間のわずかな分離をもたらすように構成され、それにより、ラップ間の液体の流れを促進する。一実施形態において、セパレータラップ２９３は、複数の隔置されたアーム３１８が固定されたスクリーンまたはメッシュ材料を含む。アーム３１８は、垂直方向に（すなわち、中心軸Ａに平行に）延在するように位置決めされ、液体が、スリーブ２９０のラップの間に所望の方向に流れる。アーム３１８は、巻かれた内側チャンバ２８４の全直径を明白に増加させないように、比較的薄く、たとえば、０．０３〜０．１インチ（０．７６〜２．５ｍｍ）程度である。あるいは、セパレータラップ２９３のための他の構造を使用する（たとえば、スリーブ２９０のラップの間の一連の隔置された材料インサート）か、完全になくすことができる。用意されるセパレータラップ２９３は、巻かれたロールとしての内側チャンバ２８４の形成を妨げないように十分に可撓性である。
【００６５】
入口導管２９４は、前縁３０２の近くで、スリーブ２９０の外部と内部流れ領域３０６との間に延在する。フレームインサート２９２がリブ３１０を含む一実施形態によれば、入口導管２９４は、流体経路３１２の前端３１４に隣接して位置決めされた複数の開口部３２０を形成する。図８に示されているように、入口導管２９４から、開口部３２０を介して排出された液体（図示せず）が、流体経路３１２の各々に容易に向けられるように、入口導管２９４を流体経路３１２からわずかに隔置してもよい。一実施形態において、入口導管２９４は、開口部３２０と反対側の液体抽出剤源（図示せず）に流体的に連通される。リブ３１０が設けられない代替実施形態では、入口導管２９４、特に開口部３２０は、前縁３０２の近くで内部流れ領域３０６に流体的に連通される。
【００６６】
出口導管２９６は、同様に、スリーブ２９０の後縁（図示せず）の近くで、スリーブ２９０の外部と内部流れ領域３０６との間に延在する。再度、「後縁」は、スリーブ２９０の内側の巻いたものまたは巻付けられた層で画定される。フレームインサート２９２がリブ３１０を含む一実施形態によれば、出口導管２９６は、流体経路３１２の後端（図示せず）と流体的に連通して位置決めされた複数の開口部（図示せず）を形成する。したがって、流体経路３１２から流れる液体（図示せず）は、出口導管２９６によって容易に受けられ、それは、収集された液体を別個の溜め（図示せず）に向ける。リブ３１０が設けられない代替実施形態では、出口導管２９６は、後縁の近くで流れ領域３０６に流体的に連通される。
【００６７】
使用の間、外側チャンバ２８２は、供給溶液（図示せず）で充填される。内側チャンバ２８４は、内部流れ領域３０６が収容された供給溶液中に浸漬されるように、外側チャンバ２８２内に配置される。この点に関して、供給溶液が内側チャンバ２８４の個別の巻いたもの／巻かれた層の間に容易にしみ出るように、セパレータラップ２９３は、スリーブ２９０の個別のラップの間のわずかな間隔を維持する。一実施形態において、内側チャンバ２８４のコア３２２は、開いており、および／またはコア３２２内で供給溶液の流れることを促進する１つ以上のブリード穴３２４を設ける。液体抽出剤（図示せず）が、入口導管２９４を介して内側チャンバ２８４に導入される。図８に矢印で示されているように、液体抽出剤は、入口導管２９４の開口部３２０から流体経路３１２に押しやられる。流体経路３１２は、スリーブ２９０の巻かれた層に沿って、渦巻き状に、出口導管２９６に液体抽出剤を向かわせる。出口導管２９６は、スリーブ２９０から液体抽出剤を収集し除去する。リブ３１０が含まれない代替実施形態では、液体抽出剤は、入口導管２９４から、渦巻き状に内部流れ領域３０６に沿って、出口導管２９６に流れる。
【００６８】
一実施形態において、液体抽出剤（図示せず）の連続的な流れが、入口導管２９４から出口導管２９６まで確立される。あるいは、スリーブ２９０は、所望の体積の液体抽出剤で充填され、ドウェル期間の間維持される。とにかく、微孔性膜抽出界面が、スリーブ２９０の側壁２９８ａ、２９８ｂの両方に沿って、収容された供給溶液（図示せず）と液体抽出剤との間に確立される。特に、抽出は、巻かれたロールの内側チャンバ２８４の巻付けられた層すべてに沿って発生し、大きい抽出界面表面積が提供される。
【００６９】
さらに別の代替実施形態の液液抽出システム３４０が、図９に示されている。システム３４０は、先に説明されたシステム２８０（図８）と同様であり、外側チャンバ３４２と、内側チャンバ３４４とを含む。外側チャンバ３４２は、好ましくは、先に説明された外側チャンバ２８２（図８）と同一である。
【００７０】
内側チャンバ３４４は、微孔性膜スリーブ３５０と、セパレータラップ３５２と、入口導管３５４と、出口導管３５６とを含む。もう一度、スリーブ３５０に有用な微孔性膜材料は、先に説明された形態のいずれかを呈することができ、スリーブ３５０は、好ましくは、対向する頂側部３６０ａおよび底側部３６０ｂ、前縁３６２および後縁（図９に示されていないが、巻かれたロールの中心で形成された）に沿って互いにシールされた対向する主側壁３５８ａ、３５８ｂによって画定される。側壁３５８ａ、３５８ｂの内面は、保護スクリーンまたは保護メッシュ材料（図示せず）でライニングすることができる。とにかく、スリーブ３５０は、それの上に巻付けられて、巻かれたロールとして内側チャンバ３４４を形成する細長い本体である。内部流れ領域３６６（図９に一般に参照される）が、スリーブ３５０内に画定され、スリーブ３５０の巻かれた層に沿って渦巻き状に延在する。
【００７１】
一実施形態において、入口導管３５４および出口導管３５６の部分と組合せて、スリーブ３５０を支持するのに役立つ内部フレームを提供するフレームインサート３６４が、スリーブ３５０内に配置される（対向する側壁３５８ａ、３５８ｂの間）。フレームインサート３６４は、図８のシステム２８０に関して先に説明されたものと同様のスクリーンまたはメッシュ材料であることができる。しかし、あるいは、より複雑な内部フレームまたはリブ構造をフレームインサート３５４で提供することができ、以下で説明されるように、入口導管３５４と出口導管３５６との間の流体経路（図示せず）を確立する。この代替構造では、リブ（図示せず）は、最終組立て時、巻かれたスリーブ３５０によって画定された中心軸Ｃに対して軸方向に延在することができる。効果的には、リブは、以下で説明されるセパレータラップ３５２によって提供されたアーム３７０に類似してもよい。
【００７２】
セパレータラップ３５２は、先に説明されたセパレータラップ２９３（図８）と同様であり、スリーブ３５０の連続ラップ（たとえば、図９に参照されるラップ層３７２ａ、３７２ｂ）の間のわずかな間隔または分離を確実にするように構成される。セパレータラップ３５２は、一実施形態において、複数の隔置されたアーム３７０を維持するスクリーンまたはメッシュ材料を含む。セパレータラップ３５２は、スリーブ３５０に実質的に一致する長さおよび幅を有することができる。再び、スリーブ３５０のラップの間の間隔を促進するために他の構造を使用することができるか、または、セパレータラップ３５２をなくすことができる。
【００７３】
入口導管３５４は、スリーブ３５０の外部と内部流れ領域３６６との間に延在する。特に、入口導管３５４は、送出セクション３７８と、複数の開口部３８２を画定する放出セクション３８０とを含む。送出セクション３７８は、液体抽出剤の供給源（図示せず）に流体連結される。放出セクション３８０は、スリーブ３５０の底部３６０ｂに隣接して位置決めされ、スリーブ３５０の実質的な長さに沿って延在する。開口部３８２は、好ましくは、１〜２０インチ（２．５〜５０．８ｃｍ）ごとに１開口部３８２程度で等距離に隔置され、内部流れ領域３６６（たとえば、流体経路３７２の前端３７４）と流体連通する。とにかく、入口導管３５４、特に放出セクション３８０は、好ましくは、ソーイング、ヒートシーリングなどによって、適切に、スリーブ３５０の側壁３５８ａ、３５８ｂに固定される。
【００７４】
出口導管３５６は、同様に、スリーブ３５０の外部と内部流れ領域３６６との間に延在する。出口導管３５６は、送出セクション３８６と、複数の開口部３９０を形成する収集セクション３８８とを含む。収集セクション３８８は、スリーブ３５０の頂部３６０ａに隣接して位置決めされ、その実質的な長さに沿って延在する。開口部３９０は、好ましくは、入口導管３５４で提供された開口部３８２と同一であり、内部流れ領域３６６（および／または、内部フレーム構造が設けられた場合、スリーブ３５０内に画定された流体経路）と流体連通する。収集セクション３８８は、適切に、スリーブ３５０の側壁３５８ａ、３５８ｂに固定してもよい。送出セクション３８６は、好ましくは、溜め（図示せず）に流体連結され、収集セクション３８８から流れる流体が、送出セクション３８６を介して溜めに分配される。
【００７５】
使用の間、外側チャンバ３４２は、供給溶液（図示せず）で充填される。内側チャンバ３４４は、内部流れ領域３６６が収容された供給溶液中に浸漬されるように、外側チャンバ３４２内に配置される。この点に関して、供給溶液が内側チャンバ３４４の個別の巻いたもの／巻かれた層の間に容易にしみ出るように、セパレータラップ３５２は、スリーブ３５０の個別のラップの間のわずかな間隔を提供する。一実施形態において、内側チャンバ３４４のコア３９２は、開いており、および／またはコア３９２内で供給溶液の流れることを促進する１つ以上のブリード穴３９４を設ける。液体抽出剤（図示せず）が、入口導管３５４を介して内側チャンバ３４４に導入される。図９に矢印で示されているように、液体抽出剤は、スリーブ３５０の実質的な長さに沿って、放出セクション３７８の開口部３８２から押しやられる。内部流れ領域３６６が充填されると、放出された液体抽出剤は、押しやられて、出口導管３５６の収集セクション３８８に上方に流れる（図９に矢印で表される）。フレームインサート３６４がリブ（図示せず）を含む代替実施形態では、対応する流体経路は、入口導管３５４から収集セクション３８８に液体抽出剤を向けるのを助ける。とにかく、液体抽出剤は、穴３９０を介して収集セクション３８８内に収集される。出口導管３５６は、スリーブ３５０から送出セクション３８６を介して液体抽出剤を収集し除去する。
【００７６】
一実施形態において、液体抽出剤（図示せず）の連続的な流れが、入口導管３５４から出口導管３５６まで確立される。あるいは、スリーブ３５０は、所望の体積の液体抽出剤で充填され、ドウェル期間の間維持される。とにかく、微孔性膜抽出界面が、スリーブ３５０の側壁３５８ａ、３５８ｂの両方に沿って、収容された供給溶液（図示せず）と液体抽出剤との間に確立される。特に、抽出は、巻かれたロールの内側チャンバ３４４の巻付けられた層すべてに沿って発生し、大きい抽出界面表面積が提供される。
【００７７】
本発明によるさらに別の実施形態の液液抽出システム４００が、図１０に示されている。システム４００は、第１の供給フレーム４０２と、第２の供給フレーム４０４と、抽出剤フレーム４０６と、第１の微孔性膜４０８と、第２の微孔性膜４１０とを含む。さまざまな構成要素に関する詳細を、以下に説明する。しかし、一般的に言うと、第１の微孔性膜４０８は、第１の供給フレーム４０２と抽出剤フレーム４０６との間にシールされ、第２の微孔性膜４１０は、第２の供給フレーム４０４と抽出剤フレーム４０６との間にシールされる。使用の間、液体抽出剤（図示せず）が、抽出剤フレーム４０６内に分配され、供給溶液（図示せず）が、第１の供給フレーム４０２および第２の供給フレーム４０４の各々内に分配される。抽出界面が、第１の微孔性膜４０８で、抽出剤フレーム４０６内の液体抽出剤と第１の供給フレーム４０２内の供給溶液との間に確立され、第２の微孔性膜４１０で、抽出剤フレーム４０６内の液体抽出剤と第２の供給フレーム４０４内の供給溶液との間に確立される。供給溶液中の溶質は、これらの抽出界面で液体抽出剤に移動される。
【００７８】
第１の供給フレーム４０２は、図１１Ａにより詳細に示されており、供給フレーム４０２、４０４が好ましくは同一であることが理解される。供給フレーム４０２は、一実施形態において、格子状構造を提供し、第１の面または前面４１６および第２の面または裏面（図１１Ａにおいて隠れている）を画定する。複数のクロスバー４２０が、外側フレーム構造４２２内を延在する。相互連結されているが、クロスバー４２０は、前面４１６および裏面の一方または両方に対して開いている複数の開いた領域またはチャンバ４２４を作る。他の点ではクロスバーセクション４２６によって画定された開いた領域４２４のいくつかの隣接したものは、一般に共有されたクロスバーセクション４２６を通って形成された１つ以上の流体経路４２８によって互いに流体的に連通される。たとえば、開いた領域４２４は、第１、第２、第３、および第４の開いた領域４２４ａ〜４２４ｄを含む。クロスバーセクション４２６ａが、第１の開いた領域４２４ａおよび第２開いた領域４２４ｂの一部を画定し、第１の開いた領域４２４ａおよび第２開いた領域４２４ｂを流体的に連通する流体経路４２８を含む。同様に、第２の開いた領域４２４ｂおよび第３の開いた領域４２４ｃの部分を画定するクロスバーセクション４２６ｂが、第２の開いた領域４２４ｂおよび第３の開いた領域４２４ｃを流体的に連通する流体経路４２８を含む。第３の開いた領域４２４ｃおよび第４の開いた領域４２４ｄ、ならびに第１の開いた領域４２４ａおよび第４の開いた領域４２４ｄは、同様に、流体経路４２８によって流体的に連通される。多くのクロスバーセクション４２６について３つの流体経路４２８が示されているが、より多いまたはより少ない任意の他の数が受入れられる。
【００７９】
特に、すべての隣接した対の開いた領域４２４が流体経路によって流体的に連通される必要があるとは限らない。たとえば、隣接した開いた領域４２４ｅ、４２４ｆは、互いに直接は流体的に連通されない。あるいは、流体経路をすべてのクロスバーセクション内に設けることができる。とにかく、供給フレーム４０２は、入口ポート４３０と、第１の出口ポート４３２と、第２の出口ポート４３４とを含む。入口ポート４３０は、開いた領域４２４ｇに流体的に連通され、第１の出口ポート４３２は、開いた領域４２４ｈに流体的に連通され、第２の出口ポート４３４は、開いた領域４２４ｉに流体的に連通される。この１つの好ましい構造では、開いた領域４２４／流体経路４２８は、図１１Ａに矢印で表されるように、入口ポート４３０と出口ポート４３２、４３４との間の曲がりくねった流れ経路を画定する。
【００８０】
好ましい実施形態において、供給フレーム４０２、４０４は、アルミニウム、ステンレス鋼、または、たとえば高密度ポリエチレンなどの剛性ポリオレフィンなどの剛性非腐食性材料から形成される。以下で説明されるように、使用の間、供給溶液（図示せず）が、好ましくは、比較的高い圧力で供給フレーム４０２、４０４を通って押しやられる。したがって、供給フレーム４０２、４０４は、比較的高い応力下で一体性を維持することができる材料および厚さを有して構成される。
【００８１】
抽出剤フレーム４０６は、図１１Ｂにより詳細に示されている。抽出剤フレーム４０６は、先に説明された供給フレーム４０２、４０４（図１１Ａ）と事実上同一であり、第１の面すなわち前面４４０および第２の面すなわち裏面（図１０および図１１Ｂの図において隠れている）を画定する格子状構造を提供する。複数のクロスバー４４２が、外側フレーム構造４４４内を延在し、複数の開いた領域またはチャンバ４４６を画定する。開いた領域４４６は、一実施形態において、前面４４０および裏面の両方に対して開いている。さらに、１つ以上の流体経路４４８が、他の点では開いた領域４４６の隣接したものによって一般に共有されたクロスバーセクション４５０によって形成される。もう一度、一実施形態において、すべてのクロスバーセクション４５０が流体経路４４８を設けるとは限らない。とにかく、曲がりくねった流れ経路が、他の点ではそれぞれ開いた領域４４６ａ、４４６ｂ、４４６ｃに流体連結された、入口ポート４５２および出口ポート４５４、４５６の間に画定される。
【００８２】
図１０に戻ると、微孔性膜４０８、４１０は、好ましくは、同一であり、フレーム４０２〜４０６のサイズに従うサイズである。先に説明された微孔性膜材料のいずれも、微孔性膜４０８、４１０として使用することができる。
【００８３】
システム４００の組立ては、第１の微孔性膜４０８を第１の供給フレーム４０２と抽出剤フレーム４０６との間にシールすることを含む。この点に関して、ガスケット４６０を、第１の供給フレーム４０２の裏面（図１０において隠れている）に対して固定することができる。ガスケット４６０は、供給フレーム４０２の前面をシールするのに適した、ポリクロロプレンまたはネオプレンなどの適切なエラストマー材料から製造される。ガスケット４６０は、複数の開口４６４を画定する複数の延在部４６２を含む。延在部４６２のサイズおよび配置は、第１の供給フレーム４０２のクロスバー４２０のいくつかと対応し、最終組立て時、ガスケット延在部４６２はクロスバー４２０と整列され、開口４６４は対応する開いた領域４２４と一般に整列される。したがって、開いた領域４２４の少なくとも一部が、ガスケット４６０の組立て時に露出したままである。同様のガスケット４６６、４６８、４７０を、同様に、図１０に示されているように、抽出剤フレーム４０６および第２の供給フレーム４０４に設け、固定することができる。
【００８４】
第１の微孔性膜４０８は、第１の供給フレーム４０２／ガスケット４６０と抽出剤フレーム４０６／ガスケット４６６との間に位置決めされる。この点に関して、第１の供給フレーム４０２の裏面（図１０において隠れている）および抽出剤フレーム４０６の前面４４０は互いに面し、開いた領域４２４、４４６は整列される。さらに、開いた領域４２４、４４６の各々の少なくとも一部が、第１の微孔性膜４０８に対して露出したままであり、抽出界面を第１の微孔性膜４０８を横切って確立することができる。同様に、第２の微孔性膜４１０は、第２のフレーム４０４／ガスケット４７０と抽出剤フレーム４０６／ガスケット４６８との間に位置決めされる。第２の供給フレーム４０４の前面４１６および抽出剤フレーム４０６の裏面（図１０において隠れている）は互いに面し、開いた領域４２４、４４６は整列される。開いた領域４２４、４４６の少なくとも一部が、第２の微孔性膜４１０に対して露出しており、抽出界面を第２の微孔性膜４１０を横切って確立することができる。
【００８５】
図１２をさらに参照すると、そのように組立てられたフレーム４０２〜４０６は、ボルト４８２などによって、プレート４８０ａとプレート４８０ｂとの間に締付けられるが、取付けの他の形態が等しく受入れられる。第１のプレート４８０ａは、第１の供給フレーム４０２の前面４１６（図１２に一般に参照される）をシールし、第２のプレート４８０ｂは、第２の供給フレーム４０４の裏面（図１２に４８４で一般に参照される）をシールする。この目的のために、付加的なシーリング材料（たとえば、ガスケット）を、プレート４８０ａ、４８０ｂと対応する供給フレーム４０２、４０４との間に位置決めして、液密なシールを確実に行うことができる。
【００８６】
使用の間、供給溶液（図示せず）が、第１の供給フレーム４０２および第２の供給フレーム４０４の入口ポート４３０（図１２の図において隠れている）内に押しやられ、液体抽出剤（図示せず）が、抽出剤フレーム４０６の入口ポート４５２内に押しやられる。供給溶液および液体抽出剤は、それぞれのフレーム４０２〜４０６によって画定された曲がりくねった流体経路を通って流れ、混合作用をそれぞれの液体流れに与える。一実施形態において、供給溶液および液体抽出剤は、対応するフレーム４０２〜４０６を通って連続的に流されるか再循環され、液体は、それぞれの第１の出口ポート４３２、４５４を介して、対応するフレーム４０２〜４０６を出る。あるいは、充填および放出方法を用いることができ、供給フレーム４０２、４０４は、ある体積の供給溶液で充填され、抽出剤フレーム４０６は、ある体積の液体抽出剤で充填される。供給溶液および液体抽出剤の体積は、ドウェル期間の間、対応するフレーム４０２〜４０６内で保持され、次に放出される。この点に関して、第２の出口ポート４３４、４５６は、フレーム４０２〜４０６の各々の同じ側で位置決めされ、フレーム４０２〜４０６からの、収容された体積の同時の重力誘起放出または流出を促進する（すなわち、システム４００が、図１２の向きに対してひっくり返されたとき）。さらに、第２の出口ポート４３４、４５６は、充填操作または流れる操作の間、開いた（完全にまたは部分的に）ままであることができ、混入空気がそれぞれのフレーム４０２〜４０６から排出されることを可能にする。
【００８７】
連続的な流れの技術が用いられるか充填および放出技術が用いられるかに関わらず、第１の供給フレーム４０２内の供給溶液（図示せず）は、開いた領域４２４で第１の微孔性膜４０８と接触し、第２の供給フレーム４０４内の供給溶液（図示せず）は、開いた領域４２４で第２の微孔性膜４１０と接触する。同様に、抽出剤フレーム４０６内の液体抽出剤（図示せず）は、開いた領域４４６で、第１の微孔性膜４０８および第２の微孔性膜４１０と接触する。開いた領域４２４、４４６が整列されるので、抽出界面が第１の微孔性膜４０８および第２の微孔性膜４１０を横切って確立され、それにより供給溶液（他の点では両方の供給フレーム４０２、４０４内に収容された）中の溶質が液体抽出剤に移動する。
【００８８】
供給溶液（図示せず）および液体抽出剤（図示せず）がそれぞれのフレーム４０２〜４０６を通って連続的に再循環される一実施形態では、供給溶液および／または液体抽出剤の流量を制御することによって、所望の圧力差が多孔性膜４０８、４１０を横切って維持される。図１０を参照すると、供給フレーム４０２、４０４の入口ポート４３０は、抽出剤フレーム４０６の入口ポート４５２と反対側に位置決めされる。したがって、供給フレーム４０２、４０４の一般的な流体流れ方向は、抽出剤フレーム４０６のものと反対であり、対応する液液抽出界面で供給溶液と液体抽出剤との間により大きい剪断を生じさせる。
【００８９】
図１０のシステム４００は、２つの供給フレーム４０２、４０４と、１つの抽出剤フレーム４０６とを含むように説明されたが、多数の他の構成も受入れられる。たとえば、１つの供給フレームおよび１つの抽出剤フレームを使用することができる。あるいは、多数（たとえば、１０以上）の供給フレームおよび抽出剤フレームを設けることができる。この目的のために、抽出フレームは供給フレームより多くてもよいし、供給フレームは抽出フレームより多くてもよいし、または両者が同数であってもよい。しかし、各供給フレームは、抽出剤フレームに面するように位置決めされ、逆も同様である。
【００９０】
さらに別の代替実施形態の液液抽出システム５００が、図１３に示されている。システム５００は、先に説明されたシステム４００（図１０）とよく似ており、第１の供給フレーム５０２と、第２の供給フレーム５０４と、抽出剤フレーム５０６と、第１の微孔性膜５０８と、第２の微孔性膜５１０とを含む。さまざまな構成要素に関する詳細を、以下に説明する。しかし、一般的に言うと、第１の微孔性膜５０８は、第１の供給フレーム５０２と抽出剤フレーム５０６との間にシールされ、第２の微孔性膜５１０は、第２の供給フレーム５０４と抽出剤フレーム５０６との間にシールされる。使用の間、液体抽出剤（図示せず）が、抽出剤フレーム５０６内に分配され、供給溶液（図示せず）が、第１の供給フレーム５０２および第２の供給フレーム５０４の各々内に分配される。抽出界面が、第１の微孔性膜５０８で、抽出剤フレーム５０６内の液体抽出剤と第１の供給フレーム５０２内の供給溶液との間に確立され、第２の微孔性膜５１０で、抽出剤フレーム５０６内の液体抽出剤と第２の供給フレーム５０４内の供給溶液との間に確立される。供給溶液中の溶質は、これらの抽出界面で液体抽出剤に移動される。
【００９１】
第１の供給フレーム５０２は、図１４Ａにより詳細に示されており、一実施形態によれば、供給フレーム５０２、５０４が同一であることが理解される。供給フレーム５０２は、格子状構造を提供し、第１の面または前面５１６および第２の面または裏面（図１４Ａの図において隠れている）を画定することができる。複数のクロスバー５１８が、外側フレーム構造５２０内を延在し、複数の開いた領域またはチャンバ５２２を画定する。開いた領域５２２は、前面５１６および裏面に対して開いているか露出している。先に説明された供給フレーム４０２（図１１Ａ）と比較して、供給フレーム５０２は、より少ない数のクロスバー５１８、およびしたがって、より少ない数の開いた領域５２２を含む（供給フレーム５０２の開いた領域５２２は、供給フレーム４０２の開いた領域４２４（図１１Ａ）と比較して断面積がより大きいが）。さらに、１つ以上の流体経路５２４がさまざまなクロスバーセクション５２６に形成されるが、より画定された流れ経路が供給フレーム５０２で提供される。特に、流体経路５２４は、図１４Ａに矢印で示されているように、比較的蛇状の流れ経路を画定するように配列される。
【００９２】
供給フレーム５０２は、入口ポート５３０と、一次出口ポート５３２と、二次出口ポート５３４ａ〜５３４ｄとをさらに含む。ポート５３０〜５３４ｄの各々は、開いた領域５２２のそれぞれのものに流体連結される。以下で明らかにされる理由のため、二次出口ポート５３４ａ〜５３４ｄの各々は、一実施形態において、対応する二次出口ポート５３４ａ〜５３４ｄの開閉を選択的に制御するように構成された別個の制御弁５３６を含む。
【００９３】
抽出剤フレーム５０６は、図１４Ｂにより詳細に示されており、一実施形態において、供給フレーム５０２、５０４（図１４Ａ）と本質的に同一である。したがって、抽出剤フレーム５０６は、格子状構造を有し、第１の面または前面５４０および第２の面または裏面（図１４Ｂの図において隠れている）を画定することができる。複数のクロスバー５４２が、外側フレーム構造５４４内を延在し、複数の開いた領域またはチャンバ５４６を画定する。開いた領域５４６は、前面５４０および裏面に対して開いているか露出している。１つ以上の流体経路５４８が、さまざまなクロスバーセクション５５０に形成され、図１４Ｂに矢印で示されているように、比較的蛇状の流れ経路を画定するように配列される。最後に、抽出剤フレーム５０６は、各々、開いた領域５４６のそれぞれのものに流体連結された、入口ポート５５４、一次出口ポート５５６、および二次出口ポート５５８ａ〜５５８ｄを含む。供給フレーム５０２のように、二次出口ポート５５８ａ〜５５８ｄの各々には、別個の制御弁５６０が設けられる。
【００９４】
図１３に戻ると、微孔性膜５０８、５１０は、好ましくは、同一であり、フレーム５０２〜５０６のサイズに従うサイズである。先に説明された微孔性膜材料のいずれも、微孔性膜５０８、５１０として使用することができる。
【００９５】
システム５００の組立ては、第１の微孔性膜５０８を第１の供給フレーム５０２と抽出剤フレーム５０６との間にシールすることを含む。この点に関して、ガスケット５７０を、第１の供給フレーム５０２の裏面（図１３において隠れている）に対して固定することができ、ガスケット５７２を、抽出剤フレーム５０６の前面５４０に対して固定することができる。同様に、ガスケット５７４を、抽出剤フレーム５０６の裏面（図１４において隠れている）に対して固定することができ、ガスケット５７６を、第２の供給フレーム５０４の前面５１６に対して固定することができる。ガスケット５７０〜５７６は、システム４００（図１０）に関して先に説明されたものと同様であり、それぞれのフレーム５０２〜５０６のサイズに従うサイズを有することができる。
【００９６】
再度、ガスケット５７０〜５７６は、各々、それぞれのフレーム５０２〜５０６への最終組立て時に、対応する開いた領域５２２、５４６を少なくとも部分的に露出する複数の開口５８０を形成する。したがって、最終組立て時、第１の供給フレーム５０２の開いた領域５２２の少なくとも一部が、第１の微孔性膜５０８に対して露出し、抽出剤フレーム５０６の開いた領域５４６の少なくとも一部が、第１の微孔性膜５０８および第２の微孔性膜５１０に対して露出し、第２の供給フレーム５０４の開いた領域５２２の少なくとも一部が、第２の微孔性膜５１０に対して露出する。開いた領域５２２、５４６が、最終組立て時に整列されるので、第１の微孔性膜５０８および第２の微孔性膜５１０を横切る抽出界面を確立することができる。
【００９７】
図１５をさらに参照すると、そのように組立てられたフレーム５０２〜５０６は、ボルト５８６などによって、プレート５８４ａとプレート５８４ｂとの間に締付けられるが、取付けの他の形態が等しく受入れられる。第１のプレート５８４ａは、第１の供給フレーム５０２の前面５１６（図１５に一般に参照される）をシールし、第２のプレート５８４ｂは、第２の供給フレーム５０４の裏面（図１５に５８８で一般に参照される）をシールする。この目的のために、付加的なシーリング材料（たとえば、ガスケット）を、プレート５８４ａ、５８４ｂと対応する供給フレーム５０２、５０４との間に位置決めして、液密なシールを確実に行うことができる。
【００９８】
使用の間、供給溶液（図示せず）が、第１の供給フレーム５０２および第２の供給フレーム５０５の入口ポート５３０（図１４Ａ）内に押しやられ、液体抽出剤（図示せず）が、抽出剤フレーム５０６の入口ポート５５４内に押しやられる。供給溶液および液体抽出剤は、それぞれのフレーム５０２〜５０６によって画定された流体経路を通って流れ、混合作用をそれぞれの液体流れに与える。一実施形態において、供給フレーム５０２、５０４は、所望の体積の供給溶液で充填され、抽出剤フレーム５０６は、所望の体積の液体抽出剤で充填される。第１の供給フレーム５０２の一次出口ポート５３２、第２の供給フレーム５０４の一次出口ポート５３２、および／または抽出剤フレーム５０６の一次出口ポート５５６は、充填操作の一部または全体の間、完全にまたは部分的に開いたままでよく、混入空気が、対応するフレーム５０２、５０４、および／または５０６から逃げることを可能にする。収容された体積は、ドウェル期間の間維持され、この間、供給溶液中の溶質が、第１の微孔性膜５０８および第２の微孔性膜５１０を介して液体抽出剤中に抽出される。ドウェル期間の完了時、制御弁５３６、５６０は開いており、収容された体積は、二次出口ポート５３４ａ〜５３４ｄ、５５８ａ〜５５８ｄを介して、フレーム５０２〜５０６から流出可能となる。
【００９９】
あるいは、供給溶液および／または液体抽出剤を、それぞれのフレーム５０２〜５０６を通して連続的に流すか再循環させることができる。この目的のために、供給溶液は、それぞれの一次出口ポート５３２を介して第１の供給フレーム５０２および第２の供給フレーム５０４から除去され（たとえば、ポンプ輸送され）、液体抽出剤は、一次出口ポート５５６を介して抽出剤フレーム５０６から除去される（たとえば、ポンプ輸送される）。
【０１００】
図１３のシステム５００は、２つの供給フレーム５０２、５０４と、１つの抽出剤フレーム５０６とを含むように説明されたが、多数の他の構成も受入れられる。たとえば、１つの供給フレームおよび１つの抽出剤フレームを使用することができる。あるいは、多数（たとえば、１０以上）の供給フレームおよび抽出剤フレームを設けることができる。この目的のために、抽出フレームは供給フレームより多くてもよいし、供給フレームは抽出フレームより多くてもよいし、または両者が同数であってもよい。しかし、各供給フレームは、抽出剤フレームに面するように位置決めされ、逆も同様である。
【０１０１】
本発明によるさらに別の代替実施形態の液液抽出システム６００が、図１６に示されている。システム６００は、一般に、供給フレーム６０２と、抽出剤フレーム６０４と、微孔性膜６０６とを含む。さまざまな構成要素に関する詳細を、以下で提供する。しかし、一般的に言うと、微孔性膜６０６は、フレーム６０２とフレーム６０４との間にシールされる。使用の間、供給溶液（図示せず）が供給フレーム６０２に導入され、液体抽出剤（図示せず）が抽出剤フレーム６０４に導入される。抽出界面が、微孔性膜６０６を横切って、供給フレーム６０２の供給溶液と抽出剤フレーム６０４の液体抽出剤との間に確立される。供給溶液中の溶質は、抽出界面に沿って液体抽出剤に抽出される。
【０１０２】
供給フレーム６０２および抽出剤フレーム６０４は、一実施形態において同一である。他の点では供給フレーム６０２をより詳細に示す図１７をさらに参照すると、供給フレーム６０２は、その前面６０８から延在する対向する肩６０７を形成するプレート状本体である。入口領域６１０および出口領域６１２が、前面６０８の凹部として画定される。入口ポート６１４および出口ポート６１６は、フレーム６０２に形成され、それぞれ入口領域６１０および出口領域６１２に流体的に連通される。さらに、複数のリブ６１８が、前面１０８に対して外方の突起部として形成され、線状に延在して、複数のチャネル６２０を画定する。各リブ６１８は、他の点ではそれぞれ入口領域６１０および出口領域６１２の一部を画定するそれぞれの端部壁６２６、６２８からずれた互いに反対側の第１の端部セクション６２２および第２の端部セクション６２４を含む。この構成では、チャネル６２０の各々は、同様に、それぞれ入口領域６１０および出口領域６１２で終わる互いに反対側の入口端部６３２および出口端部６３４によって画定される。したがって、チャネル入口端部６３２の各々は入口ポート６１４に流体的に連通され、チャネル出口端部６３４の各々は出口ポート６１６に流体的に連通される。特に、図１７は、最も外側のチャネル６２０ａ、６２０ｂを、それぞれ、最も外側のリブ６１８とシールライン６３０ａ、６３０ｂとの間に画定されるように示す。一実施形態において、シールライン６３０ａ、６３０ｂは、フレーム６０２によって物理的に形成されない。代わりに、ガスケット（図１７に示されていない）が前面６０８に対してプレスされる最終組立て時、ガスケットは、対応する最も外側のリブ６１８からずれたシールライン６３０ａ、６３０ｂに沿って、前面６０８に対してシールする。この構造は、チャネル６２０ａ、６２０ｂを確立する。したがって、他の点ではフレーム６０２を単独で示す図１７の図に関して、シールライン６３０ａ、６３０ｂは仮想である。
【０１０３】
上述された構造では、チャネル６２０は、入口ポート６１４と出口ポート６１６との間の流体経路を提供する。一実施形態において、フレーム６０２は、最小の圧力損失で、チャネル６２０に比較的高い流量が流れるように構成される。この目的のために、フレーム６０２、特に、他の点ではチャネル６２０を画定する表面は、アルミニウムなどの非常に滑らかな材料から形成される。チャネル６２０は、幅および深さの点で比較的小さく、一実施形態において、幅が０．４〜１．４ｃｍの範囲内、たとえば０．９ｃｍである。さらに、および一実施形態によれば、チャネル６２０の深さは、０．０２〜０．１５ｃｍの範囲内、たとえば０．０８ｃｍである。さらに、チャネル６２０の各々の底面６３６は、その入口端部６３２および出口端部６３４で、入口領域６１０および出口領域６１２内に、徐々に内方に（図１７の平面に対して）テーパを有し、２．５ｃｍの距離にわたって０．１〜１．０ｃｍの範囲内、たとえば２．５ｃｍの距離にわたって０．５ｃｍの下降テーパを画定する。最後に、一実施形態によれば、リブ６１８の各々の第１の端部セクション６２２および第２の端部セクション６２４の幅は、その中央セクション６３８より大きい。たとえば、リブ６１８の各々の中央セクション６３８の幅は、０．０５〜０．１ｃｍの範囲内、たとえば０．０８ｃｍであり、第１の端部セクション６２２および第２の端部セクション６２４の幅は、０．１〜０．８ｃｍの範囲内、たとえば０．３ｃｍである。好ましい特徴および寸法が、さまざまな供給フレーム６０２の構成要素に属すると考えられたが、他の構成も可能である。たとえば、他の寸法を用いることができ、特定の特徴（たとえば、チャネル端部６３２、６３４のテーパ、リブ６１８のさまざまな幅など）を修正するか排除することさえできる。
【０１０４】
図１６に戻ると、微孔性膜６０６は、フレーム６０２、６０４のサイズに従うサイズである。先に説明された微孔性膜材料のいずれも、微孔性膜６０６として使用することができる。
【０１０５】
一実施形態において、システム６００は、供給フレーム６０２と関連するガスケット６４０と、抽出剤フレーム６０４と関連するガスケット６４２とをさらに含む。ガスケット６４０、６４２は、ポリクロロプレンまたはネオプレンなどの適切なエラストマー材料から形成され、対応するフレーム６０２、６０４のサイズに従うサイズである。ガスケット６４０、６４２の各々は、フレーム６０２、６０４の前面６０８の形状によく似た中央開口部６４４、６４６を画定する。したがって、ガスケット６４０の、供給フレーム６０２の前面６０８への組立て時、およびガスケット６４２の、抽出剤フレーム６０４の前面（図１６において隠れている）への組立て時、それらの中に形成されたチャネル６２０の少なくとも一部は開いたままである。
【０１０６】
最後に、一実施形態において、スクリーンまたはメッシュ材料６５０を、抽出剤フレーム６０４とともに提供し、ガスケット６４２と微孔性膜６０６との間に位置決めしてもよい。スクリーン６５０は、複数の比較的大きい開口部６５２（たとえば、０．３ｃｍ×０．３ｃｍ平方程度の開口部）を画定し、ポリエチレンなどの比較的強い材料から形成される。スクリーン６５０は、微孔性膜６０６を支持し、膜６０６を横切る大きい圧力／力をかけやすくする。以下で説明されるように、スクリーン６５０は、さらに、微孔性膜６０６の表面に沿って均一な液体流れにわずかな抵抗を与え、混合作用を流れに与える。
【０１０７】
システム６００の組立ては、供給フレーム６０２、ガスケット６４０、微孔性膜６０６、スクリーン６５０、ガスケット６４２、および抽出剤フレーム６０４を、図１６に示された順に配列することを含む。フレーム６０２、６０４が事実上同一であるので、フレーム６０２、６０４のリブ６１８およびチャネル６２０は整列される。フレーム６０２、６０４（およびしたがってそれらの間に位置決めされたさまざまな構成要素）は、ボルト６５４などによって、互いに固定される。図１８をさらに参照すると、組立てられたシステム６００は非常にコンパクトであり、供給フレーム６０２のポート６１４、６１６は、抽出剤フレーム６０４の入口ポート６５６および出口ポート６５８と反対側に延在する。一実施形態において、制御弁６６０が供給フレーム６０２の出口ポート６１６と関連し、制御弁が抽出剤フレーム６０４の出口ポート６５８と関連する。
【０１０８】
使用の間、供給溶液（図示せず）が、入口ポート６１４および出口ポート６１６を介して供給フレーム６０２を通って連続的に循環される。たとえば、入口ポート６１４および出口ポート６１６を供給溶液溜め（図示せず）に流体的に連通することができ、ポンプを使用して、供給溶液を供給フレーム６０２を通して連続的に循環させることができる。供給フレーム６０２を通る供給溶液の所望の流体圧力を、圧力ゲージを含むことができる適切なバルブシステム（たとえば、制御弁６６０を含む）によって維持することができる。同様に、液体抽出剤（図示せず）が、入口ポート６５６および出口ポート６５８を介して抽出剤フレーム６０４を通って連続的に循環される。たとえば、ポンプ（図示せず）を使用して、液体抽出剤を、溜め（図示せず）から抽出剤フレーム６０４に、および抽出剤フレーム６０４から、連続的に循環させることができる。もう一度、抽出剤フレーム６０４を通る液体抽出剤の所望の流体圧力を、圧力ゲージを含むことができる適切なバルブシステム（たとえば、制御弁６６２を含む）によって維持することができる。
【０１０９】
供給溶液（図示せず）および液体抽出剤（図示せず）が、それぞれ供給フレーム６０２および抽出剤フレーム６０４を通って押しやられるとき、供給溶液および液体抽出剤は、開いたチャネル６２０（図１７）に沿って微孔性膜６０６と接触する。フレーム６０２、６０４のチャネル６２０の整列によって、抽出界面が微孔性膜６０６で作られ、供給溶液中の溶質が微孔性膜６０６を横切って液体抽出剤に移動される。チャネル６２０の比較的滑らかな浅い構成は、供給溶液および液体抽出剤が、最小の圧力降下で、比較的高い流量（たとえば、少なくとも４ｍＬ／ｓｅｃ程度）で、それぞれのフレーム６０２、６０４を通って流れることを可能にする。スクリーン６５０（図１６）により、液体抽出剤は微孔性膜６０６の界面で非層流状に流れ、溶質が微孔性膜６０６の細孔内に容易に集まらず、液体抽出剤の溶質支持部分が微孔性膜６０６の表面からより急速に除去され、「新たな」液体抽出剤と取替えられる。
【０１１０】
本発明を好ましい実施形態に関して説明したが、当業者は、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、形態および詳細に変更を行うことができることを認めるであろう。たとえば、さまざまな抽出システムは、好ましくは、供給溶液構成要素および液体抽出構成要素を含むように説明されたが、これらの構成要素を逆にすることができる。換言すれば、上述された実施形態のいずれでも、好ましくは供給溶液を収容／維持するように説明されたどのチャンバまたはフレームも、代わりに、液体抽出剤を収容／維持することができ、逆も同様である。
【図面の簡単な説明】
【０１１１】
【図１】本発明の一実施形態による液液抽出システムの斜視図である。
【図２】図１のシステムと関連する内側チャンバおよびセパレータプレートの分解図である。
【図３Ａ】図２の内側チャンバと関連する中央パネルの正面図である。
【図３Ｂ】図２の内側チャンバと関連する外側パネルの正面図である。
【図４】線４−４に沿った、図１のシステムの一部の断面図である。
【図５】本発明による代替実施形態の液液抽出システムの分解図である。
【図６】最終組立て時の図５のシステムの斜視図である。
【図７】線７−７に沿った、図６のシステムの一部の断面図である。
【図８】本発明による別の代替実施形態の液液抽出システムの分解斜視図である。
【図９】本発明による別の代替実施形態の液液抽出システムの分解斜視図である。
【図１０】本発明による別の代替実施形態の液液抽出システムの分解図である。
【図１１Ａ】図１０のシステムの供給フレーム部分の斜視図である。
【図１１Ｂ】図１０のシステムの抽出剤フレーム部分の斜視図である。
【図１２】最終組立て時の図１０のシステムの側面図である。
【図１３】本発明による別の代替実施形態の液液抽出システムの分解斜視図である。
【図１４Ａ】図１３のシステムの供給フレーム構成要素の斜視図である。
【図１４Ｂ】図１３のシステムの抽出剤フレーム部分の斜視図である。
【図１５】最終組立て時の図１３のシステムの側面図である。
【図１６】本発明による別の代替実施形態の液液抽出システムの分解斜視図である。
【図１７】図１６のシステムのフレーム構成要素の正面図である。
【図１８】最終組立て時の図１６のシステムの側面図である。
【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【国際調査報告】
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