離心萃取器

離心萃取器是一種快速、高效的萃取設備。在工作原理上，離心萃取器與混合澄清槽、萃取塔等的差別是，前者在離心力場中使密度不同叉互不混溶的兩種液體的混合液實現分相，而後兩者都是在重力場中進行分相。這個差別通常用離心分離因素

來表示：

式中

——旋轉角度；

——旋轉半徑；

——重力加速度。

在數值上就是離心加速度與重力加速度的比值。離心萃取器運行時

的數值一般為幾百到幾千，少數達上萬。由於

的數值大，因而分相迅速。這種萃取設備分相能力強，又為加強混合、促進傳質和縮短傳質時間創造了條件。因此離心萃取器具有級停留時間短、級存留液量少等特點，這使其不僅能應用於一般的萃取體系，並且適用於某些有特殊要求的體系。

如在醫藥的生產過程中，為了保持產品的穩定，要求萃取過程中兩相接觸的時間越短越好；在核燃料後處理和對核燃料後處理所產生的高放射性廢液進行再處理時，為了確保萃取設備的核幾何臨界安全和減輕萃取劑的輻照損傷，不僅要求兩相的接觸時間短，並且要求設備的存留液量少，在這些場合使用離心萃取器較為合適。對於某些密度差較小的體系或黏度較大的體系，離心萃取器的適應性也比較好。

離心萃取器還可用來進行非平衡萃取，使某些在傳質速度上有較大差別但在平衡萃取過程中又很難實現彼此分離的物質實現分離。自20世紀30年代離心萃取器問世以來，發展迅速，至今已有多種類型，在許多國家已經廣泛應用於製藥、冶金、廢水處理、石油化工和核燃料後處理等領域，而微型離心萃取器是進行萃取工藝研究的高效設備。 ^[1] 

離心萃取器有攪拌式和環隙式兩種，如圖《攪拌式和環隙式》所示。

這種設備的工作原理是利用離心力增大兩液體之間的密度差，使相分離得到加強。它具有很高的傳質效率，能處理密度差很小的萃取體系，並能在較寬的相比和密度範圍內操作。兩相在萃取器內停留的時間很短，甚至幾秒鐘就可以達到萃取平衡。因此，這類萃取器可以用於藉助萃取金屬的動力學差異，進行非平衡溶劑萃取，提高分離金屬的分離係數。如用煤油組成的有機相對鎳、鑽進行萃取分離時，由於鈷的萃取速度比鎳快得多，可以在很短時間內達到平衡，而鎳幾乎來不及被萃取，所以利用離心萃取器進行快速萃取可以大大地提高鎳和鈷的分離效果。

優點：處理量大，效率較高，提供較多理論級，結構緊湊，佔地面積小，應用廣泛。

缺點：能耗大，結構複雜，設備及維修費用高。

應用：適用於要求接觸時間短，物流滯留量低，易乳化，難分相的物系。 ^[2] 

（1）操作

在設備底部的混合室，通過高速旋轉的轉鼓和固定外殼之間的剪切力使前後兩級輸入的兩相溶劑與溶質進行混合。

兩相混合乳狀液由混合室經轉鼓下口進入轉鼓，並在離心力作用下分層。

環型溢流堰可穩定控制轉鼓澄清區的兩相界面。

分為兩相的液體溶劑與溶質通過外殼收集室逆向流入前後兩級，實現連續逆流操作。

（2）主要特徵

①高速劇烈混合，級效率特高，近於 100% ；

②在強大離心力作用下快速分層，單位設備體積通量大；

③液體停留時間極短，液體存留量小；

④易於實現多級逆流操作，適於深度提取，節省大量溶劑；

⑤相平衡短，操作方便。

由於萃取設備種類很多，故在選擇設備時通常應考慮如下因素：

①體系的物性。如密度、界面張力、是否易乳化等。對於密度差較大、界面張力較小的，可選用無外加能量的設備；對密度差較小、界面張力較大的物系，易選有有外加能量的設備。

②完成給定分離任務所需要的理論級數。當需要的理論級數不超過2～3時，各種萃取設備均可滿足要求；當需要的理論級數較多，如超過4～5級時，可選用篩板柱；當需要的理論級數更多時，可選用有外加能量的設備，例如混合一澄清器、脈衝柱、轉盤柱等。

③萃取劑的停留時間。當萃取過程動力學較快，希望萃取劑與原液接觸時間短，可選用離心萃取器；相反，停留時間較長時，一般都要用混合一澄清器。

④生產能力。處理量較小時可用填料柱、脈衝柱；處理量大時，可選擇混合一澄清槽、篩板柱及轉盤柱。

⑤廠房條件。如面積大小和廠房高度等。

⑥設備投資和維修的難易。

⑦設計和操作萃取設備的經驗等。 ^[3]