基于PTFE疏水微孔膜的滲透蒸餾用于茶多酚的濃縮.pdf

1、茶多酚(TP)是從茶葉中提取的多酚類物質(zhì)，是茶葉中有保健功能的主要成份之一，可用于醫(yī)用保健、美容養(yǎng)顏等。目前，茶多酚的提取濃縮工藝為:溶劑浸提→超濾澄清→反滲透濃縮→噴霧干燥成粉。在反滲透濃縮過程中，隨著濃縮度的不斷提高，茶多酚溶液的滲透壓顯著增加，易導(dǎo)致能耗過大。滲透蒸餾(OD)是20世紀(jì)80年代發(fā)展起來(lái)的一種新型膜分離過程，可在常溫常壓下實(shí)現(xiàn)物料的高倍濃縮，且不受高滲透壓的限制，因此特別適合于處理熱敏性物料。在OD中，關(guān)鍵是疏水性膜

2、材料的選擇。聚四氟乙烯(PTFE)具有天然的疏水性能（與水接觸角達(dá)128°），且耐酸堿，是OD的理想材料。本課題主要研究OD用PTFE疏水微孔膜的制備及結(jié)構(gòu)表征，將PTFE微孔膜制成膜組件，采用滲透蒸餾濃縮茶多酚，分別以茶多酚水溶液和CaCl2溶液為進(jìn)料液和滲透液，考察膜的壁厚、膜孔徑、進(jìn)料液溫度、滲透液和進(jìn)料液濃度、滲透液和進(jìn)料液流速等對(duì)滲透通量和截留率的影響。
　　本論文主要從以下三個(gè)方面展開研究:
　　(1)采用“推壓

3、—拉伸—燒結(jié)”法，通過調(diào)節(jié)擠出頭尺寸和拉伸比，制備出壁厚為400～750μm，平均孔徑為0.22～0.45μm的四種疏水PTFE中空纖維膜。制備得到的PTFE中空纖維膜具有外側(cè)致密、內(nèi)側(cè)疏松多孔的海島狀結(jié)構(gòu)。擠出頭尺寸主要影響中空纖維膜的壁厚，對(duì)平均孔徑和孔隙率影響較小;隨著拉伸比的增大，纖維伸長(zhǎng)，孔徑增大，孔隙率提高，孔徑分布范圍變寬。將PTFE中空纖維膜制成膜組件，對(duì)茶多酚水溶液進(jìn)行滲透蒸餾濃縮實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明:降低PTFE中空纖維膜

4、的壁厚、增大PTFE中空纖維膜的孔徑、提高滲透液的濃度、以及進(jìn)料液和滲透液的流速可提高滲透通量;提高進(jìn)料液濃度會(huì)導(dǎo)致滲透通量的降低;整個(gè)OD過程中，茶多酚的截留率均保持在99.9％以上，且不受操作條件的影響。
　　(2)采用“擠出—壓延—拉伸”法，通過改變縱向拉伸倍數(shù)，制備出平均孔徑為0.25～0.80μm，孔隙率為46.9～78.3％的四種疏水PTFE平板微孔膜。制備得到的PTFE平板微孔膜具有“原纖-結(jié)點(diǎn)”的網(wǎng)狀微孔結(jié)構(gòu)。隨著

5、縱向拉伸倍數(shù)的增加，微孔膜結(jié)構(gòu)中的結(jié)點(diǎn)變小，纖維變細(xì)，孔徑和孔隙率增大，孔隙分布更均勻。將平板微孔膜制成膜組件，對(duì)茶多酚水溶液進(jìn)行滲透蒸餾濃縮實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明:增大PTFE平板微孔膜孔徑、提高滲透液的濃度、以及進(jìn)料液和滲透液的流速可提高滲透通量;整個(gè)OD過程中，茶多酚的截留率均保持在99.9％以上，且不受操作條件的影響。
　　(3)采用PTFE中空纖維膜組件和PTFE平板微孔膜組件進(jìn)200h連續(xù)運(yùn)行的穩(wěn)定性測(cè)試，考察OD過程中滲透通