膜法处理中药领域中含油水体的应用基础研究

中药挥发油虽然量少，但疗效突出，是中药发挥作用的重要物质基础。挥发油的提取方法中因水蒸气蒸馏法采用水作为提取溶剂，药材处理与传统汤剂制备方法最接近，故大多数中药企业在生产中通过该方法制得含油水体，再采用有机溶剂萃取富集得到挥发油，由此引发环保和有机溶剂残留等问题。基于这种现状，本论文采用平片超滤膜及超滤工艺对中药含油水体进行挥发油富集实验研究。论文在与传统的乙酸乙酯萃取法比较的基础上，对采用超滤工艺富集荆芥等几种中药含油水体中挥发油过程中挥发油及其含油水体的理化特性、工艺优化、动态过程、操作条件对体系环境的影响、传质阻力及分布、预处理、膜污染与清洗等方面进行了详细地考察研究。研究发现该过程绿色环保，切实可行，可以有效克服传统工艺的弊端，并得到较高收油率和有效成分保留率，具有良好的应用前景。并将该工艺应用在江苏天江药业有限公司的藿香含油水体中的藿香油富集和浙江佐力药业股份有限公司的玫瑰含油水体中的玫瑰油富集，取得了良好的效果，并对过程进行了详细的研究。通过本论文的研究可以全面考察这些种挥发油及其含油水的理化性质，以及超滤工艺对中药含油水体中挥发油的富集效果、机理和存在的问题及解决方法。系统文献检索表明，国内外未见有关膜富集中药挥发油过程研究报道，采用膜技术处理类似体系的研究则集中在化工，冶金和食品领域的含油污水的净化处理。
　　 其主要研究成果和创新性成果概述如下：
　　 (1)中药挥发油和中药含油水体的理化特性研究。
　　 以丁香等十二种中药和天台乌药散、丁香散、良附丸三个复方的挥发油及其含油水体为实验体系，主要对体系在不同温度下(20℃、40℃、60℃)的浊度，粘度，盐度，电导率，PH，密度，表面张力和折光率等理化特性进行了研究。实验结果表明：a)针对挥发油体系：都较澄清，浊度值低，在1左右，且随着温度的上升而降低；香附和良附丸的挥发油粘度特别大，其他十一味中药挥发油的粘度一般在0～10 mPa·s-1间；盐度统一为零；挥发油统一不导电，电导率均为零；pH在3.353～6.345之间，为弱酸性；表面张力均比水小，表面张力随温度的升高而降低；折光率在1.4～1.6间，折光率随温度的升高而降低，三个复方混合挥发油的折光率在单位中药挥发油的最大值和最小值之间；b)针对含油水体：浊度均比挥发油大；体系的盐度为0或在0左右；含油水体均导电，电导率随温度的升高而升高；粘度随温度的上升而下降；pH值基本比对应的挥发油大，且随温度的变化趋势不明显，体系接近于缓冲体系。
　　 在本部分首次系统研究了中药含油水体的理化特性，初步建立中药(及其有关复方)挥发油及其含油水体的表征技术体系，为膜富集中药挥发油过程的标准化和中药挥发油基础数据库的建立奠定了基础。
　　 (2)膜操作条件对含油水体的体系环境影响规律研究。以荆芥等一系列含油水体为实验体系，主要从体系的宏观性质(粘度、密度、浊度、pH、电导、盐度和表面张力)和截留液油与原油的气相指纹图谱对照等方面在不同膜操作正交工艺条件下变化情况进行了研究。结果显示在过滤过程中，中药含油水体的组成、盐度、pH、密度和表面张力基本不变；中药含油水体的粘度、电导和浊度受外界条件(温度，膜面错流速度，压力)影响较大，进而影响截油率和膜通量。
　　 (3)最佳工艺，动态过程，预处理和膜清洗的共性规律研究。以青皮等药材的含油水体为实验体系，结果显示最佳工艺为Ml膜：0.15MPa：60℃；膜面流速为300r/min；与乙酸乙酯法比较，膜法的得油率略高于乙酸乙酯法，得到的油与原油的气相指纹图谱的相似度基本接近，接近90％，甚至100％：有效成分保留率高；膜通量较高。传质阻力研究发现除丁香含油水体外，其他体系的膜阻力占总阻力的50％以上。较好地印证了具有较高膜通量的原因。加入添加剂2可使膜通量和截油率上升10％-18％。电导率随着膜过程的进行，逐渐变大，而最后的渗透液的电导率因水的不断渗透又变小；动态过程研究发现随着浓缩过程的进行，中药含油水体的pH逐渐降低，直到膜的表面形成一层稳定的凝胶层，pH达到最低，接着又开始变大，直到浓缩完成，达到最大。采用自配的以十二烷基磺酸钠为主要成分的清洗剂，对污染后的膜进行清洗，膜通量恢复系数r均达到了95％以上。本部分中首次将膜技术应用在中药含油水体中挥发油的富集，并采用正交设计法对工艺进行优化，建立以膜通量、截油率和富集前后挥发油指纹图谱的相似度三者结合为考察指标的综合评分标准，并针对预处理方法、动态过程、阻力分布和膜清洗进行了详细研究，得到最佳工艺和最佳预处理方法，自行研制了一种高效、环保的膜清洗配方，为该技术的产业化推广奠定了扎实的理论基础和数据支持。
　　 本部分中首次将膜技术应用在中药含油水体中挥发油的富集，并采用正交设计法对工艺进行优化，建立以膜通量、截油率和富集前后挥发油指纹图谱的相似度三者结合为考察指标的综合评分标准，并针对预处理方法、动态过程、阻力分布和膜清洗进行了详细研究，得到最佳工艺和最佳预处理方法。自行研制了一种高效、环保的膜清洗配方。
　　 以上研究工作成果均为为该技术的产业化推广奠定了扎实的理论基础和数据支持。