抗污染聚醚砜超滤膜性能研究及其在中药精制中的应用

论文摘要

作为中药成分提取分离高新技术之一的膜分离技术在中药现代化生产中具有良好的应用前景。本论文将超滤应用于中药精制过程,选择聚醚砜(PES)为膜主体材料,Pluronic F127为添加剂,研制出抗污染超滤膜。在对中药模拟体系成功分离纯化的基础上,应用抗污染超滤膜对中药金芪降糖片原料药黄连、黄芪和金银花水提液进行精制,为超滤应用于中药成分分离纯化提供了初步的参考和指导。研制出PES/Pluronic F127抗污染超滤膜,采用扫描电子显微镜(SEM)、静态水接触角、X射线光电子能谱(XPS)和红外光谱(FTIR)等方法进行了表征,并对膜的分离特性和抗污染能力进行了系统研究。Pluronic F127的引入显著改善了膜表面和膜孔表面的亲水性,通量恢复率可高达94%,远高于空白膜62%的通量恢复率;同时Pluronic F127的胶团化行为还起到了致孔的作用,随着Pluronic F127的添加,膜的纯水通量呈现规律性的增大,但对BSA的截留率仍保持在97%以上。Pluronic F127具有表面改性和致孔的双重作用。一方面,由于Pluronic F127中疏水PPO链段与膜主体材料PES的相互作用,Pluronic F127被固定于膜表面,同时亲水链段PEO富集于膜和膜孔表面,形成抗污染层。另一方面,Pluronic F127自发形成了以疏水PPO链段为核,亲水PEO链段为壳的胶团结构,增大铸膜液中Pluronic F127的添加量,提高了皮层的孔径和孔隙率。针对中药提取液精制中广泛存在的物质种类,选取蛋白质、鞣质和多糖为模拟体系,利用自行制备的高性能抗污染超滤膜考察了这三类物质及其混合物的分离特性和超滤污染行为。结果表明虽然PES/Pluronic F127抗污染超滤膜与各种溶液相互作用类型有差异,但通量恢复率均保持在较高水平,截留率大于90%,且多糖被证明为影响超滤通量的主要污染物质。在模拟体系的研究基础上,开展超滤精制中药金芪降糖片原料药黄连、黄芪和金银花的工作,通过对三种原料药及其混合物超滤性能的考察,确认了PES/Pluronic F127抗污染超滤膜对真实中药体系的适用性。研究表明在精制过程中应用抗污染超滤膜,可对黄连中小檗碱、黄芪中黄芪多糖和金银花中绿原酸进行高效的分离提纯,同时对去除固体悬浮物,提高药液澄明度也有显著效果。最后,通过比较不同精制方式,设计出基于超滤的中药生产新工艺,该工艺具有工序少,处理能力大,成本低的特点。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 前言
• 第一章 文献综述
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 超滤技术概述
• 1.1.2 超滤过程中的膜污染
• 1.1.3 膜污染的影响因素及减小膜污染的方法
• 1.2 超滤膜表面亲水改性研究进展
• 1.2.1 改性技术研究进展
• 1.2.2 改性分子研究进展
• 1.3 超滤在中药成分分离纯化中的应用
• 1.3.1 超滤对中药体系的基本原理及优越性
• 1.3.2 超滤在中药制剂工艺中的应用
• 1.3.3 应用中存在的问题及对策
• 1.4 研究内容及意义
• 第二章 PES/Pluronic F127 抗污染超滤膜的制备及膜性能研究
• 2.1 引言
• 2.2 材料与方法
• 2.2.1 主要实验试剂
• 2.2.2 主要实验仪器与设备
• 2.2.3 PES/Pluronic F127 超滤膜的制备
• 2.2.4 PES/Pluronic F127 超滤膜的表征
• 2.2.5 PES/Pluronic F127 超滤膜超滤实验
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 PES/Pluronic F127 超滤膜的表征结果
• 2.3.2 PES/Pluronic F127 超滤膜的分离特性
• 2.3.3 PES/Pluronic F127 超滤膜的抗污染特性
• 2.3.4 PES/Pluronic F127 超滤膜的成膜机理初探
• 2.4 小结
• 第三章 模拟中药体系的超滤性能研究
• 3.1 引言
• 3.2 材料与方法
• 3.2.1 主要实验试剂
• 3.2.2 主要实验仪器与设备
• 3.2.3 模拟中药体系超滤实验
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 单组分超滤性能研究
• 3.3.2 双组分超滤性能研究
• 3.3.3 三组分超滤性能研究
• 3.4 小结
• 第四章 超滤在金芪降糖片原料药精制中的应用
• 4.1 概述
• 4.1.1 金芪降糖片原料药组成
• 4.1.2 传统提取及分离方法
• 4.1.3 存在的问题及膜法分离的优势
• 4.2 材料与方法
• 4.2.1 主要实验原料与试剂
• 4.2.2 主要实验仪器与设备
• 4.2.3 金芪降糖片原料药超滤实验
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 单组分水提液超滤性能研究
• 4.3.2 双组分水提液超滤性能研究
• 4.3.3 三组分水提液超滤性能研究
• 4.3.4 基于超滤技术的新工艺研究
• 4.4 小结
• 第五章 结论与展望
• 一、 结论
• 二、 展望
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢