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本发明公开了一种微波强化液液非均相萃取装置，包括微波腔体以及设置于微波腔体内的萃取列管，萃取列管自上而下分为三部分，依次为轻相分层区、填料区和重相分层区；轻相分层区顶部的轻相出口、中部的重相入口分别与轻相出料管和重相进料管由管路连接，填料区和重相分层区之间设置轻相入口并与轻相进料管由管路连接，重相分层区底部的重相出口与重相出料管由管路连接。本发明的萃取装置利用微波的选择性加热特性，通过将待分离的物料以列管形式分流和在列管中内置填料的方式，增加了物料的微波作用范围，加快了液液非均相体系间的传热传质，利用微波对液液非均相体系中液滴的聚并作用，强化了液液非均相的分层过程，提高了萃取效率。