聚砜分离膜的制备及应用研究文献综述

 2022-12-28 10:37:02

开题报告内容:(包括拟研究或解决的问题、采用的研究手段及文献综述,不少于2000字)

研究问题:聚砜类膜材料主要包括双酚 A 型聚砜(PSF)、聚醚砜(PES)以及聚芳砜等。目前研究最多的是 PSF 与 PES,主要用于制备超滤膜、纳滤膜和反渗透复合膜的基膜。超滤膜的膜孔径为 10-100 nm,介于微滤和纳滤之间,可以脱除溶液中的病毒、细菌、染料、胶体等,通过孔径调节还可以用于分离纯化、筛分截留等过程,十分适合应用于中药分离纯化领域。本课题通过模拟实验,致力于研究聚砜超滤膜的制备及其在中药分离纯化中的应用。

研究手段和路线:通过文献资料查阅,确定聚砜超滤膜可行的合成路线和方法。从大量的实验中筛选出合适的合成方法及其条件优化,然后改变反应物配比、调节修饰基团,以达到改变膜的孔径、亲疏水性等,通过高压平板膜设备试用于中药黄酮、生物碱等的分离纯化。

文献综述:膜分离是指借助膜的选择透过性,以外界能量或化学位差为推动力,对双组分或多组分的物质进行分离、分级、富集和提纯的方法。与传统的分离、浓缩等技术相比,膜分离由于不发生相转变过程,操作温度通常在常温,因而其能耗低,同时膜分离具有高效率、占地少(设备小)、无污染、节能、维护成本低等优点[1]。膜分离技术目前已被广泛应用于化工、印染、医药、造纸、污水处理、食品、纺织等各行业[2]。

聚砜类膜材料主要包括双酚 A 型聚砜(PSF)、聚醚砜(PES)以及聚芳砜等。目前研究最多的是 PSF 与 PES,主要用于制备超滤膜、纳滤膜和反渗透复合膜的基膜。双酚 A 型聚砜(PSF)是聚砜类材料中应用最早的品种,其玻璃化转变温度(Tg)为 190℃,具有刚性强度大、力学性能优良、耐热性性好等优点,是继醋酸纤维素(CA)膜之后发展成为目前最重要的合成膜材料[3]。PSF的 分子主链上有-SO2-官能团且-SO2-官能团上的 S 原子呈最高氧化态,倾向于从相邻的苯环上吸引电子,因而 PSF 具有强的耐氧化性;分子链上大量重复的苯环形成了分子内旋的障碍,使得 PSF 具有刚性大、强度高、抗蠕变、耐高温性和尺寸稳定性等优点,同时分子链上的醚键又增加了 PSF 的柔韧性,因而聚砜是一种较理想的制膜材料[4]。但是 PSF 材料的疏水性使得 PSF 膜通量不高,同时在应用过程中易造成污染降低膜的使用寿命,因此,PSF 膜的亲水化改性已成为国内外学者研究的热点。[5]

膜分离技术在中药研究中的应用始于 20 世纪90 年代初,其用途主要集中在药液的澄清、精制和浓缩 3 个方面。随着膜设备和技术的不断发展和成熟,膜分离以其高效、节能等优势在中药分离纯化中发挥更加明显的优势,它极大限度地把无效杂质与活性成分有效分离。[6]

选题依据和研究内容:中药和植物提取传统工艺有水提、醇沉、大孔树脂吸附、蒸发等,传统工艺周期长、建设成本高、能耗大、收率低、操作工序复杂、环境污染严重、“三废”治理成本高,在除杂、除菌、除热原等方面具有极大的不稳定性,严重影响了制剂的品质。并且耗费大量水、电能源及有机溶剂,造成生产成本增加。而用过滤技术集成膜分离技术系统对中药和植物水提液直接进行澄清、分级纯化、浓缩,可以取代二次醇沉以及树脂吸附工序,直接去除靴质、胶体、植物纤维、大分子蛋白及细菌等杂质,透过液澄清透、纯度高,如采用膜分离浓缩澄清液可以脱除盐分和水,得到高纯度的浓缩液。

超滤膜利用膜两侧的压力差不同,可将不同分子量的溶质进行选择性的分离。分离机理仍为筛分,膜孔径大小为 10 ~ 100nm,推动压力差 0. 1 ~ 1 MPa,可从液体除去 0.001 2~ 0.05 mu;m 的溶质分子和分子量约为 1000 万的高分子化合物、胶体、病毒、热源、菌丝和蛋白,常用于大分子物质的分级分离和脱盐浓缩、小分子物质的纯化。超滤过程无相变、不使用有机溶剂,分离选择性较高、保持原方的配伍特色从而保证制剂成品的疗效、除杂效果好,能显著提高口服液、注射剂等液体制剂的澄明度,延长储存时间同时可去除细菌和热原,可实现连续化、自动化操作,符合中药生产现代化的要求

通过合适的制膜方法使材料制备成膜,可使制得的膜的结构能满足特定的分离要求。材料本身的性能制约了其所能选用的制膜方法以及所能得到的膜的结构形貌。方法主要有烧结法、拉伸法、核径迹蚀刻法、相转化法等,其中浸没沉淀相转化法是聚砜膜最常用的制备方法[14]。该法是在一定温度下,将由聚砜、溶剂、非溶剂添加剂等形成均相铸膜液,再将铸膜液流延到支撑材料或通过喷丝板挤出形成初生态膜,最后将其浸入非溶剂凝固浴中,通过初生态膜内的溶剂和凝固浴中的非溶剂的相互传质交换作用,使得膜内溶剂的比例不断降低,体系发生相分离,最终凝胶固化成膜。

综上所述,聚砜超滤膜在中药的分离纯化方面具有良好的应用。课题组通过探索研究聚砜超滤膜的合成,研究了不同条件对聚砜超滤膜合成制备的影响,并通过高压平板膜设备进行中药黄酮、生物碱的纯化实验,用气相色谱加以分析,探究出最佳的合成途径。

剩余内容已隐藏,您需要先支付 10元 才能查看该篇文章全部内容!立即支付

以上是毕业论文开题文献,课题毕业论文、任务书、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。