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用微滤—膜蒸馏技术处理中药提取液的研究

陆文超  
【摘要】: 膜蒸馏是近20年来得到迅速发展的一种采用疏水性微孔膜的分离技术。利用该技术仅消耗低品热源、热敏性物质有效成分损失少的优势可以提高中药加工技术水平和产品质量。本课题主要研究平板膜组件与中空纤维膜组件应用于中药提取液浓缩的过程,重点考察不同料液流速,进料温度,鼓泡方式,料液浓缩倍数以及各种封装分率条件下跨膜通量的衰减规律,探讨了导致跨膜通量下降的原因和抑制措施。 针对平板膜组件用于浓缩中药提取的过程,建立了考虑污染层热阻的数学模型,利用实验测得的跨膜通量求解数学模型,得到了各种实验条件下污染层热阻和界面温度的变化规律。结合对电镜照片的分析发现,多孔的污染层覆盖于膜表面,形成了污染层热阻,影响了膜蒸馏过程中的传热效果。通过分析污染层阻力与药液浓缩倍数之间的关系得知,增加进料温度和料液流速的可使污染层的增长得到有效抑制。 使用中空纤维膜组件对中药提取液进行了膜蒸馏处理,测定不同封装分率和不同料液流速下的跨膜通量,并对跨膜通量的下降规律做理论分析,即采用四种过滤模型对实验数据进行线性拟合,发现滤饼过滤模型的拟合程度最好。这说明膜蒸馏运行过程中污染层阻力的生长以及跨膜通量的下降规律应该用滤饼过滤模型描述。 为降低膜污染引起跨膜通量衰减速度,本工作尝试采用微滤预处理和在膜蒸馏过程中在料液侧造成两相流。前者使料液中颗粒污染物浓度大幅度减少,降低了过程中的膜污染程度;后者则通过气泡在膜表面附近的运动加强了剪切作用,使膜污染得到有效抑制;同时,气泡对膜丝和液层的搅动作用也削弱了温度极化效应。这些通过两相流造成的有利因素使跨膜通量有明显增长。


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