ЭКСТРАКТОР-СЕПАРАТОР

Полезная модель - экстрактор-сепаратор относится к области экстракции и концентрирования микропримесей в аналитической химии, касается конструкций тепло- и массообменных аппаратов, используемых в пробоподготовке при определении содержаний загрязнения в объектах окружающей среды, может быть использован в промышленности для получения особо чистых веществ методом экстракции.
Прототипом является экстрактор-сепаратор (пат.RU №2275225, МПК B01D 11/02, В04В 3/00, 2004 г.), содержащий корпус, электропривод, экстракционный модуль, сепарационный модуль, коаксиально закрепленный в корпусе, и блок управления и термостатирования, причем модули установлены в корпусе подвижно на опорах параллельно в вертикальной плоскости, экстракционный модуль изготовлен в виде кольцевого штатива с гнездами для сменных стаканов, сепарационный модуль содержит вращающийся полый цилиндрический ротор для размещения в нем сменных стаканов и снабжен сменным сборником экстракта и кольцевой камерой со сливным штуцером, сменные стаканы изготовлены с сепарационной крышкой, при этом групповой электропривод обеспечивает вращательно-колебательное движение штатива в режиме экстракции и вращательное движение ротора в режиме сепарации.
Недостатками являются образование застойной зоны в центральной части сменных стаканов, ухудшающей процесс массопередачи при экстракции, аппарат предназначен только для обработки твердых проб и только в цилиндрических сменных стаканах.
Задачей полезной модели является улучшение условий проведения экстракции и отделения экстракта от пробы, расширения диапазона использования аппарата для обработки, как твердых, так и жидких проб в различных по форме емкостях (цилиндрических стаканах или в лабораторных колбах).
Техническая задача решается тем, что в экстракторе-сепараторе, содержащем корпус, электропривод, экстракционный и сепарационный модули, установленные в корпусе подвижно на опорах параллельно в вертикальной плоскости, и блок управления и термостатирования, при этом экстракционный модуль изготовлен в виде кольцевого штатива с гнездами для сменных стаканов, сепарационный модуль, содержащий вращающийся ротор для размещения в нем сменных стаканов, снабжен сменными сборниками экстракта и кольцевой камерой со сливным штуцером, сменные стаканы снабжены сепарационной крышкой, а групповой электропривод обеспечивает вращательно-колебательное движение штатива в режиме экстракции и вращательное движение ротора в режиме сепарации, согласно полезной модели кольцевой штатив изготовлен многорядным, сменные стаканы снабжены вертикальной сетчатой перегородкой с центральной втулкой, ротор изготовлен со сменными вкладышами для эксцентричного расположения сменных стаканов и с кольцевой сепарационной камерой, снабженной неподвижными отсосными трубками.
На фиг.1 представлена принципиальная схема экстрактора-сепаратора, на фиг.2 вариант отбора экстракта.
Экстрактор-сепаратор состоит из корпуса 1, в котором на опорах размещены экстракционный модуль в виде подвижно закрепленного кольцевого штатива 2 и сепарационный модуль 3 с крышками 4 и 5, соответственно. Сменные стаканы 6 снабжены сепарационной крышкой 7, центральной втулкой 8 и сетчатой перегородкой 9. Кольцевой штатив 2 содержит центральный вал 10 с подшипниковым узлом 11 и устройство 12, для придания ему вращательно-колебательного движения от электропривода Д1, который снабжен переключающей муфтой 13. Ротор 14 сепарационного модуля 3 изготовлен со сменным вкладышем 15, с вертикальным валом 16, подшипниковым узлом 17 и крышкой 18. В первом варианте отбора экстракта ротор 14 снабжен креплением сменных сборников экстракта 19, размещаемых на наружной поверхности ротора. Во втором варианте вместо крышки 18 устанавливают кольцевую камеру 20 с неподвижно закрепленными отсосными трубками 21. Внутри корпуса размещен тепловентилятор 12.
Аппарат работает следующим образом. Сменные стаканы с установленными в них центральной втулкой и сетчатой перегородкой заполняют твердыми или жидкими пробами и заливают растворителем. Стаканы закрывают сепарационными крышками и устанавливают в гнезда кольцевого штатива. Затем кольцевой штатив помещают в корпус аппарата и закрывают крышкой. Включают электропривод. Происходит интенсивный процесс экстракции. По истечении заданного времени реле отключает электропривод. Открывают крышку и вынимают кольцевой штатив. Затем вынимают сменные стаканы и поочередно устанавливают в сепарационный модуль новые сменные стаканы и сборники экстракта. Закрывают крышкой и включают электропривод. По окончании процесса отделения экстракта от пробы реле времени отключает электропривод. Открывают крышку, вынимают сменный стакан и сборник экстракта согласно первому варианту отбора экстракта. По второму варианту отбор отсепарированных жидкостей производится автоматически отсосными трубками. Сборники экстракта далее передают на следующие операции согласно методике, а пробу удаляют из стаканов и производят их очистку. Операции повторяют. Для поддержания необходимой температуры обработки проб в аппарате предусмотрен блок термостатирования.
Предлагаемая полезная модель позволяет проводить одновременную экстракцию до 6 твердых или жидких проб или 3-х жидких проб большего объема с использованием лабораторных колб с целью исключения выплескивания жидкой пробы во время перемешивания. Кроме того, для исключения кругового движения смеси, ухудшающего массоотдачу, в стаканы помещают вертикальную сетчатую перегородку с центральной втулкой, которая занимает объем вокруг оси стакана, где наименьшая интенсивность процесса экстракции. Тем самым устанавливается более равномерный режим экстракции по всему объему пробы. Эксцентричная установка сменных стаканов во вкладыше ротора позволяет осуществлять не только более интенсивное отделение экстракта от пробы за счет установки его на большем радиусе без изменения диаметра ротора, но и установку колб под углом к оси ротора. Благодаря чему становится возможным удаление жидкой фазы из колбы.
Следует отметить, что использование сепарационного модуля для одновременной обработки нескольких проб по времени не дает существенного результата, т.к. отделение экстракта от пробы под действием центробежных сил происходит в пределах 30 сек, а экстракция занимает время в пределах 15-40 мин в зависимости от вида используемых методик.
Использование полезной модели устраняет такие недостатки, как:
- неравномерность процесса экстракции по всему объему стаканов;
- недостаточная интенсивность отделения экстракта от пробы;
- невозможность обработки жидкостных проб;
- сложность конструкции.