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探索新型膜分離過程

導讀:膜分離作為新型化工單元操作，可在溫和、低成本條件下實現物質分子水平的“高效、低耗”分離，以膜材料為“芯片”再 造分離流程可實現物質分離過程“短流程化”，已成為化學工


返回列表 來源：未知 發(fā)布日期：2019-09-24 11:11【大 中 小】
膜分離作為新型化工單元操作，可在溫和、低成本條件下實現物質分子水平的“高效、低耗”分離，而以膜材料為“芯片”再造分離流程可實現物質分離過程的“短流程化”，已成為化學工程的重點發(fā)展方向之一?？梢?，利用膜技術的“高效、節(jié)能、降耗”等特征，基礎研究與應用研究相結合創(chuàng)制新型功能膜材料，為清潔利用能源和資源生產醫(yī)藥產品提供了可能，也可為傳統產業(yè)關鍵技術的更新換代、新興產業(yè)重大關鍵技術的研發(fā)提供持續(xù)性的支持和引領。

天津津騰實驗設備有限公司了解到有人對中藥膜分離技術的研究，并在國家科技支撐計劃“基于膜集成技術的中藥揮發(fā)油高效收集成套技術研究”中，通過對常見50味中藥揮發(fā)油的表面張力、密度等理化性質的系統研究，發(fā)現：油/水體系中揮發(fā)油主要以浮油、分散油、乳化油、溶解油4種形態(tài)存在。天津津騰實驗設備有限公司采用超濾、微濾等膜分離技術，借助油與水因表面張力差距而形成粒徑的差異，利用膜孔徑和揮發(fā)油分子量差異為基礎的“篩分”機理，可成功地以物理方法將形成油滴的“浮油”和部分“分散油”進行分離富集。結合筆者項目組多年的工作基礎，我們將油/水的2種膜分離過程分別歸納為：

①“超、納濾”膜分離過程是基于中藥揮發(fā)油與水的密度、溶解性能、黏度和表面張力等理化性質的較大差別，浮油、分散油等油滴由于在水中所形成粒徑尺寸大于膜孔徑而被截留富集，溶解油、乳化油等油滴由于其化學組成與膜材料之間存在相互排斥的作用而被截留富集。

②“蒸汽滲透”膜分離過程是基于揮發(fā)油多元組分依據各自的物理化學性質不同而在膜內進行動態(tài)遷移、再分布，與膜材料具有親和性的組分被優(yōu)先自水中吸附分離；其過程在介觀尺度表現為揮發(fā)油中各類組分與膜界面分子間的相互作用，在宏觀尺度則表現為各類組分透膜過程的選擇性/滲透量=效應之間的相互制約。

材料化學工程強調依托新材料，如新型分離材料、新型催化材料等發(fā)展新的化工技術和理論，特別是新的過程工程技術形成新的流程工藝和集成技術，以達到高效率、低能耗和環(huán)境友好的目的。上述中藥揮發(fā)油膜法分離過程的基礎研究與應用實踐證明，膜技術由于“節(jié)能、降耗、減排”等特征，特別適用于解決中藥產業(yè)中面臨的生產效率低、能耗大、污染高等共性問題。

面向中藥產業(yè)應用過程的產業(yè)升級與綠色發(fā)展，天津津騰實驗設備有限公司發(fā)現有人提出化學工程涉及從材料、過程到系統和產品的寬廣領域。建立基于材料化學工程基本原理和實驗室成果應用轉化為目標的方法學，適用于解決膜材料在中藥制藥領域推廣應用的核心關鍵問題，推動我國中醫(yī)藥領域基礎研究走向產業(yè)化。通過基礎研究與應用研究相結合創(chuàng)制新型膜材料，是實現“用”材料和“優(yōu)化”材料的關鍵。因此，將多尺度科學的創(chuàng)新性成果有效應用于膜過程分離原理的揭示，利用膜技術的“高效、節(jié)能、降耗”等特征實現中藥揮發(fā)油生產過程的節(jié)能減排，構建以膜分離技術為核心的新型分離過程、分離流程及其專屬裝備，必將為傳統產業(yè)關鍵技術的更新換代、新興產業(yè)重大關鍵技術的研發(fā)提供持續(xù)性的支持和引領。