滲透汽化分離精油中揮發(fā)性芳香化合物的研究進(jìn)展

朱本偉，姚忠，仲兆祥，孫蕓，周明柱，姜帥

（1 南京工業(yè)大學(xué)食品與輕工學(xué)院，江蘇 南京 211816；2 南京工業(yè)大學(xué)化工學(xué)院，江蘇 南京 211816；3 宿遷市南京工業(yè)大學(xué)新材料研究院，江蘇 宿遷 223800）

根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（International Organization for Standardization，ISO）的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)定義，精油是指從植物的花、葉、莖、根或果實(shí)等部位中，通過水蒸氣蒸餾、擠壓、冷浸或溶劑提取等技術(shù)提煉萃取得到的揮發(fā)性芳香物質(zhì)[1]。精油最早應(yīng)用于香水制造業(yè)，如今精油及其分離得到的單一組分也被作為增香劑、增味劑、抗菌劑和抗氧化成分廣泛應(yīng)用在食品、化妝品、藥品和化學(xué)工業(yè)等行業(yè)中[2]。最近發(fā)現(xiàn)某些精油具有抗菌和殺蟲的特性，因此精油作為新型綠色農(nóng)藥等生防制劑在農(nóng)業(yè)中也得到了廣泛的關(guān)注[3-5]。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，市場上的精油主要來源于薄荷、丁香等天然香草中，其組成和產(chǎn)量受到諸多因素如水分、光照以及昆蟲侵害的影響[6]。盡管來源不同，同屬植物產(chǎn)生的精油在組成上十分類似，圖1展示了主要的香草植物產(chǎn)生的精油組成成分。

圖1 常見的精油中的組分結(jié)構(gòu)式

目前，關(guān)于精油及其組分的分離純化的文獻(xiàn)報(bào)道較少[7-9]。精油及其組分的分離純化主要是通過真空減壓蒸餾（vacuum fractional distillation）的方法，但是一些熱敏性的成分在蒸餾過程中被破壞導(dǎo)致精油品質(zhì)下降[10]。此外，還有文獻(xiàn)報(bào)道采用短程蒸餾（short-path distillation）和分子蒸餾（molecular distillation）的方法來分離精油，在一定程度上改善了上述問題。例如Martins等[7]利用短程蒸餾（蒸發(fā)溫度70℃）的方法，通過優(yōu)化分離條件從羅勒精油中分離得到了甲基胡椒酚（濃度為89.79%）。Olemedo 等[8]采用短程分子蒸餾的方法從香薷精油中分離得到了兩個(gè)組分，并對(duì)其抗氧化活性進(jìn)行了評(píng)價(jià)。Tovar等[9]改進(jìn)了分子蒸餾技術(shù)，從新鮮的檸檬草精油中分離得到了檸檬醛，由于真空減壓降低了分離過程中的蒸餾溫度，因此避免了熱敏性成分的破壞，但是由于減壓操作對(duì)于體系的密封性有較高要求，因此提高了分離工藝的成本。此外，短程蒸餾與分子蒸餾的缺陷在于過程優(yōu)化和操作參數(shù)控制的要求較為嚴(yán)苛，尤其是分子蒸餾對(duì)于溫度和壓力的微小變化極其敏感，因此其應(yīng)用受到了一定的限制。除了蒸餾技術(shù)之外，還有文獻(xiàn)報(bào)道利用超臨界二氧化碳（CO2）流體來提取精油，例如Kondo等[11]利用超臨界CO2從柑橘精油中分離萜烯類組分；Danielski 等[12]考察了超臨界CO2提取柑橘果皮中精油的不同操作參數(shù)對(duì)提取效率的影響。超臨界CO2流體常態(tài)下是無色無味無毒的氣體，與萃取成分分離后完全沒有溶劑殘留，可以有效地避免傳統(tǒng)溶劑萃取條件下溶劑毒性的殘留，同時(shí)也防止了提取過程對(duì)人體的毒害和對(duì)環(huán)境的污染，是一種天然且環(huán)保的萃取技術(shù)，但是CO2對(duì)于極性小的組分選擇性差，因此分離得到的組分成分復(fù)雜，需要進(jìn)一步的分級(jí)純化[13]。

滲透汽化是近年來發(fā)展起來的用于分離液體混合物的新型膜分離技術(shù)，其分離機(jī)制是利用料液膜上下游某組分化學(xué)勢(shì)差為驅(qū)動(dòng)力實(shí)現(xiàn)傳質(zhì)過程，利用膜對(duì)料液中不同組分的親和性和傳質(zhì)阻力的差異來實(shí)現(xiàn)選擇性分離[14]。在分離過程中無需引入其他分離劑等雜質(zhì)，對(duì)揮發(fā)性物質(zhì)具有很高的單級(jí)分離度，而且具有高效節(jié)能、環(huán)境友好、易于操作和易實(shí)現(xiàn)規(guī)模化等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)精油規(guī)?；蛛x過程的最佳選擇[15]。本文對(duì)近年來滲透汽化技術(shù)用于分離精油的研究進(jìn)展進(jìn)行了系統(tǒng)總結(jié)，綜述了滲透汽化分離精油所采用的膜材料、分離工藝及應(yīng)用現(xiàn)狀，并討論和分析了當(dāng)前遇到的挑戰(zhàn)和未來的發(fā)展方向。

1 滲透汽化技術(shù)及滲透汽化膜材料

滲透汽化技術(shù)是新近發(fā)展起來的一種新型膜分離技術(shù)，在分離熱敏性物質(zhì)和容易形成恒沸物的液體混合物等領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力，尤其適用于蒸餾法難以分離或者無法分離的近沸點(diǎn)或者恒沸點(diǎn)混合物[16]。滲透汽化的分離原理如圖2所示，致密性的滲透汽化膜將料液和滲透物隔開為兩個(gè)獨(dú)立的部分，在操作過程中料液側(cè)維持常壓，而滲透側(cè)則采用抽真空或者載氣吹掃的方式維持很低的組分分壓。在膜兩側(cè)組分分壓壓差的推動(dòng)下，料液中各組分通過分子擴(kuò)散通過膜介質(zhì)，并在滲透側(cè)汽化。由于料液中各組分的理化性質(zhì)不同，它們?cè)谀そ橘|(zhì)中的熱力學(xué)性質(zhì)和動(dòng)力學(xué)性質(zhì)存在差異，因而料液中各組分滲透通過膜介質(zhì)的速度不同，易滲透組分在滲透側(cè)蒸汽中的含量逐漸增加，而難滲透組分在料液側(cè)料液中的含量得以提高，從而實(shí)現(xiàn)了不同組分的選擇性分離[17]。

圖2 滲透汽化技術(shù)的分離原理示意圖

該技術(shù)的主要特征在于應(yīng)用特異性的膜材料對(duì)一種或多種組分進(jìn)行選擇性的分離。根據(jù)膜的選擇性，可以將膜材料分為親水膜、親有機(jī)物膜和有機(jī)物分離膜三種類型。親水膜對(duì)水有著較高的親和力，經(jīng)常用于從有機(jī)物中脫水，是目前滲透汽化過程中最常用的膜材料，一個(gè)經(jīng)典的應(yīng)用就是從96%乙醇的恒沸物中制備無水乙醇[18]。一般親水膜是由聚合膜材料如聚乙烯醇（polyvinyl alcohol，PVA）、聚酰亞胺（polyimides）、聚丙烯腈（polyacrylonitrile，PAN）等制成[17]。最近研究者們?cè)谘芯亢烷_發(fā)新型的親水膜材料，根據(jù)其組成可分為有機(jī)親水膜、無機(jī)親水膜和有機(jī)-無機(jī)雜化親水膜材料[19]。沸石和二氧化硅是最常用的無機(jī)親水膜材料，目前已被廣泛應(yīng)用于從水-異丙醇或者水-乙醇體系中去除微量水[20-21]。無機(jī)親水膜具有很高的脫水效率而且非常適合在高溫等嚴(yán)苛的環(huán)境條件下進(jìn)行分離操作。但是其復(fù)雜的組裝過程及較高的成本限制了其工業(yè)化的應(yīng)用[22]。為了克服上述無機(jī)親水膜的缺陷，開發(fā)了一系列新型有機(jī)親水膜，如PERVAP 2201[23]、PERVAP 1005[24]和GFT-1005[25]等。這些有機(jī)親水膜組件已被引入到滲透汽化-酯化耦合過程中，具有很好的規(guī)?；瘧?yīng)用前景，然而有機(jī)親水膜材料由于本身穩(wěn)定性差等原因也限制了其在嚴(yán)苛環(huán)境（如高溫）中的應(yīng)用[23,26]。有機(jī)-無機(jī)雜化親水膜則通過將有機(jī)組件材料的功能性和無機(jī)組件材料的穩(wěn)定性結(jié)合起來實(shí)現(xiàn)其穩(wěn)定性的提升和規(guī)模化應(yīng)用[27]。Adoor 等[28]通過在海藻酸鈉中摻雜富鋁沸石制備了一種新型有機(jī)-無機(jī)雜化親水膜，并將其用于乙醇和乙酸的脫水和酯化過程，取得了良好的效果。

親有機(jī)物膜對(duì)有機(jī)物有較強(qiáng)的親和力，一般用于水相中有機(jī)物雜質(zhì)的清除，例如飲用水中有機(jī)污染物清除。有機(jī)物分離膜通常是由極性小、溶解參數(shù)低的聚合物制成，可以優(yōu)先透過具有較大分子尺寸的有機(jī)物，因此一般用于有機(jī)物的回收[29-30]。親有機(jī)膜由于其本身是疏水性的材質(zhì)，只允許揮發(fā)性的有機(jī)化合物通過而將水分子排斥在外，因此在從污水或者高值廢棄物中回收揮發(fā)性芳香化合物等工藝中具有巨大的應(yīng)用潛力[31]。親有機(jī)膜材料一般采用聚合物等高分子作為介質(zhì)，也有少數(shù)膜材料是多種材料組成的雜化膜[32]。例如Hwang 等[33]采用PDMS-PVDF 雜化膜從水溶液中濃縮丁酸乙酯、苯甲醛和順-2-己烯醛等揮發(fā)性有機(jī)物，取得了較高的通量和分離因子。Matsuda 等[34]通過在硅沸石表面外涂硅橡膠制備了雙層雜化膜，用于提高乙醇回收的選擇性。然而對(duì)從稀溶液中回收揮發(fā)性極性有機(jī)物來說，雜化膜的選擇性也比較低，這是一個(gè)目前亟需解決的難題和瓶頸[35]。第三類是有機(jī)物分離膜，關(guān)于這一類膜的研究較少，一般是通過摻雜或者多層組裝等方法制成的雜化膜，將不同膜材料的特性結(jié)合在一起來提高通量和選擇性等分離參數(shù)[26]。

目前，利用滲透汽化過程進(jìn)行有機(jī)混合物的回收是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)和技術(shù)難題，這是膜材料的化學(xué)阻力和有限的選擇性造成的。如何減小膜的傳質(zhì)阻力并提高膜介質(zhì)對(duì)不同有機(jī)物的選擇性是目前亟待解決的主要問題，也是實(shí)現(xiàn)有機(jī)混合物回收技術(shù)的關(guān)鍵[36]。一個(gè)解決問題的方法是發(fā)展有機(jī)/無機(jī)雜化膜材料，通常是通過在有機(jī)物中摻雜不同的無機(jī)物來提高膜的通量和選擇性[27]。例如本文作者課題組通過在PDMS 膜中摻雜ZIF-8 納米顆粒[37]、沸石分子篩（Silicalite-1）[38]和碳納米管（MWCNTs）[39]等不同的無機(jī)物，分別制備了ZIF-8/PDMS 雜化膜、Silicalite-1/PDMS雜化膜和MWCNTs/PDMS雜化膜，并將其用于黑莓汁中揮發(fā)性芳香化合物、紅茶中特征性芳香化合物的分離，提高了PDMS膜的通量和選擇性，取得了良好的分離效果。其中，ZIF-8/PDMS 雜化膜在水/乙醇二元體系以及水/芳香物二元體系中對(duì)芳樟醇、苯甲醛和乙酸乙酯的回收率分別為93.8%、92.1%和75.2%，高于PDMS膜對(duì)于這三種揮發(fā)性化合物的回收率[37]。將Silicalite-1/PDMS雜化膜用于分離水/芳香物二元體系中的芳樟醇、苯甲醛和水楊酸甲酯，其滲透通量分別較PDMS/PVDF 膜的滲透通量提高了50.50%、176.10%和197.90%，分離因子提高了23.50%、17.80%和62.70%[38]。而將摻雜了碳納米管的MWCNTs/PDMS雜化膜用于分離水/芳香物二元體系中的水楊酸甲酯、芳樟醇和紫羅酮，其最大滲透通量分別為1.25g/(m2·h)、1.28g/(m2·h)和0.075g/(m2·h)，回收率分別為85.80%、90.84%和83.40%[39]。上述實(shí)例說明通過摻雜、混合等手段制備不同性質(zhì)的雜化膜對(duì)于提高膜的通量和選擇性具有重要指導(dǎo)意義，是改善膜分離性質(zhì)的重要研究方向。

2 滲透汽化用于分離水相精油中揮發(fā)性芳香化合物的研究進(jìn)展

目前，關(guān)于精油中組分分離的文獻(xiàn)較少，主要是由于精油混合物屬于近沸物或者恒沸物，難以通過蒸餾的方法得到有效分離。此外，精油的分離屬于商業(yè)機(jī)密，也在一定程度上限制了該領(lǐng)域的發(fā)展[15]。目前，精油中組分分離的標(biāo)準(zhǔn)方法是減壓真空蒸餾法。這是由于精油中含有一些熱敏性物質(zhì)，較高的蒸餾溫度會(huì)導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)破壞，造成精油品質(zhì)的下降。如Perini 等[40]在10kPa 和70℃的條件下，采用減壓真空蒸餾的方法從橘皮精油中分離檸檬烯和芳樟醇，并未檢測(cè)到有精油組分的降解。Silvestre 等[41]在10kPa 和80～90℃下采用真空蒸餾的方法從青檸精油中分離檸檬烯，也獲得了良好的收率，而且未有精油組分的損失。但是，真空蒸餾對(duì)于分離體系有著較為嚴(yán)格的密閉要求，而且能耗較大，對(duì)操作者的工藝要求較高。由于操作特性和進(jìn)料特征的影響，滲透汽化的操作溫度一般低于30℃。此外，滲透汽化滲透側(cè)的壓力一般在0.13～1.33kPa，遠(yuǎn)低于分子蒸餾和分段蒸餾對(duì)真空度的要求，因此與傳統(tǒng)的蒸餾技術(shù)相比，滲透汽化在分離精油中的熱敏性組分過程中具有較低的成本和能耗。此外，由于精油中的組分極性小，容易造成膜材料中聚合物的溶解或者與之發(fā)生反應(yīng)，因此在使用膜分離技術(shù)對(duì)精油進(jìn)行分級(jí)的過程中需要考慮精油組分對(duì)膜材料的損耗問題。針對(duì)這一問題，滲透汽化利用水醇體系來避免或降低由化學(xué)作用造成的膜的損耗。例如Aroujalian[42]和Figoli[43]等報(bào)道了在不同乙醇/水比下從水溶液、水解產(chǎn)物和水乙醇溶液中回收揮發(fā)油成分和其他芳香化合物的研究。但是由于可能存在不混溶效應(yīng)（異相分離）或其他未知因素，尚未有使用原始精油或以接近均勻比例的水/油或乙醇/油的混合物的報(bào)道。

在水相中，精油是以水合物的形式存在，一般來說含量較低（處于mg/L 到μg/L 的水平）且顏色較淺，但是卻帶有強(qiáng)烈的精油氣味?；谝陨咸匦裕话悴捎糜H有機(jī)物膜來分離水相中的精油組分，尤其是在柑橘類水果加工工業(yè)中要去除果汁中的精油組分。例如Charbit等[44]采用PDMS膜回收精油生產(chǎn)廢水中的芳樟醇和桉油精；Aroujalian 等[42]采用PDMS-PVDF-PP 復(fù)合膜對(duì)橘子汁中揮發(fā)性芳香化合物進(jìn)行回收，并考察了工藝中操作參數(shù)（進(jìn)樣速度、進(jìn)樣溫度和滲透壓等）對(duì)滲透汽化膜通量和選擇性的影響。此外，還有利用親有機(jī)物膜從食品加工過程的副產(chǎn)物（葡萄汁、發(fā)酵液、粗果汁等）中回收揮發(fā)性芳香化合物的報(bào)道[45]，例如Rafia 等[46]利用POMS-PVDF-PP 復(fù)合膜從檸檬汁中回收α-松香烯、β-松香烯和檸檬烯等揮發(fā)性芳香化合物，并考察了溫度、進(jìn)料速度等操作參數(shù)對(duì)通量的影響。Figoli 等[47]利用GFT1070 和自制的SBS（styrene butadieneco-styrene）膜從獼猴桃汁中回收2-己烯醛和1-己醇等揮發(fā)性芳香化合物。Brazinha等[48]采用POMS-PEI 膜從發(fā)酵液中回收揮發(fā)性香草醛，并對(duì)操作參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。Raisi 等[49]采用POMS 和PDMS 膜對(duì)石榴汁中的揮發(fā)性化合物進(jìn)行回收，并考察了膜厚度和耦合效應(yīng)對(duì)回收率的影響。Martínez 等[50]利用PDMS 膜在不同溫度下對(duì)布朗蟹汁中揮發(fā)性有機(jī)物進(jìn)行回收和濃縮。Mafi等[51]利用PDMS膜對(duì)石榴汁中的乙酸異戊酯和正己醇進(jìn)行回收，并建立了流體動(dòng)力學(xué)模型對(duì)其傳質(zhì)機(jī)理進(jìn)行了模擬。Olmo 等[52]采用PDMS-PET 對(duì)低度數(shù)啤酒中揮發(fā)性化合物進(jìn)行回收，以此來提高啤酒的品質(zhì)。Bello等[53]采用PDMS膜從香蕉廢棄物中回收乙醇，并優(yōu)化了進(jìn)料速度、進(jìn)料溫度和滲透溫度等操作參數(shù)。Weschenfelder 等[54]利用PDMS 膜從咖啡溶液中濃縮和回收揮發(fā)性香氣成分，取得了良好的回收效果。在上述應(yīng)用例子中，PDMS膜對(duì)揮發(fā)性化合物因具有良好的吸附能力而被廣泛應(yīng)用，然而由于揮發(fā)性組分極性小且容易與有機(jī)膜材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而導(dǎo)致組分被膜介質(zhì)非選擇性地吸附，從而造成了分離度不高的情況。

目前，滲透汽化已被廣泛應(yīng)用于食品工業(yè)中，例如飲料中乙醇的脫除、果汁中揮發(fā)性芳香物的回收等，詳見表1。

表1 滲透汽化用于水相中精油的回收

3 滲透汽化用于分離粗精油中揮發(fā)性芳香化合物的研究進(jìn)展

親有機(jī)物膜的使用為水相中精油組分的分離提供了一種高效簡便的方法，然而在粗精油中情況就變得復(fù)雜得多。首先，精油的許多組分是同分異構(gòu)體，例如松香烯中含有5種同分異構(gòu)體（α，β，γ，e，δ），它們彼此之間極性非常相似，采用親有機(jī)物膜滲透汽化的方式難以對(duì)其進(jìn)行有效的分離。其次，在高濃度的精油中，膜阻力的影響可能會(huì)導(dǎo)致精油組分的降解，這也為設(shè)計(jì)和發(fā)展新型的滲透汽化膜材料提出了新的挑戰(zhàn)。最后，在精品純品中可能會(huì)產(chǎn)生膜材料溶解的現(xiàn)象，聚合物的單體分子溶于精油中會(huì)造成精油的污染等。為了克服上述問題，采用復(fù)合膜或者雜化膜來提高膜的選擇性和穩(wěn)定性是一個(gè)不錯(cuò)的選擇，然而如何阻止萜烯類組分的化學(xué)耐受性和復(fù)合膜的組裝仍然有待于進(jìn)一步研究。

目前，有文獻(xiàn)報(bào)道利用硅膠聚合物如PDMS和POMS 作為膜材料來分離精油的醇溶液。Figoli等[43,58]分別采用PDMS 和POMS 作為膜介質(zhì)來分離佛手柑精油中的組分，并優(yōu)化操作參數(shù)來提高膜的通量。Kulkarni 等[56]利用POMS-PEI 復(fù)合膜從橘皮精油中分離D-檸檬烯，通量和分離因子分別為0.0073mol/(m2·h)和11.4，取得了較好的分離效果。此外，一些極性聚合物如PEBA、PEI和PVDF也用來分離精油混合物的組分。例如Rajagopalan等[59]利用PDMS-PC 滲透汽化膜來分離葡萄精油中的組分并對(duì)操作條件進(jìn)行優(yōu)化，其通量達(dá)到55g/(m2·h)。本文作者研究團(tuán)隊(duì)[57]采用PDMS/PVDF 復(fù)合膜來分離大蒜油中的硫醚，其最佳操作條件為進(jìn)料濃度1.8%。30℃和0.1MPa，分離因子可達(dá)6.31。最近，膜科學(xué)研究中一個(gè)趨勢(shì)是利用生物高聚物（主要是淀粉、殼聚糖和明膠）以及這些材料的混合物來制備膜材料，并將其應(yīng)用于活性包裝、反滲透和滲透汽化等方面[60-61]。尤其是以殼聚糖為基質(zhì)通過多種方式制備的混合膜、多層膜、次層膜和雜化膜等，在滲透汽化領(lǐng)域，尤其是精油中揮發(fā)性組分的分離領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用[62]。Moulik 等[63]制備了殼聚糖和PTEE 的復(fù)合膜（PTEE/CS）并將其用于分離乙醇/甲苯的恒沸物；Lu 等[64]制備了PVA 和殼聚糖的混合膜（PVA/CS）用于分離苯/環(huán)己烷混合物。

Kononova等[65]利用殼聚糖和透明質(zhì)酸制備了一種新型的膜材料用于分離乙醇/水的混合物，其通量可達(dá)0.06kg/(m2·h)。Haghighi 等[66]利用殼聚糖和明膠制備了CS/GL復(fù)合膜并用于分離肉桂油、香茅油、丁香油、肉豆蔻油及百里香油5種粗精油中的揮發(fā)性芳香化合物，取得了良好的效果并評(píng)價(jià)了組分的抗菌活性。Silvestre 等[15]系統(tǒng)總結(jié)了以殼聚糖為基質(zhì)的滲透汽化膜用于分離精油中揮發(fā)性組分的研究進(jìn)展，并對(duì)研究趨勢(shì)進(jìn)行了討論和展望，在此不再贅述?？紤]到膜材料的要求，現(xiàn)在首要的問題在于膜的化學(xué)耐受性，尤其是有機(jī)物分離膜，一般來說膜材料所使用的聚合物都不能長期保持其化學(xué)耐受性而與精油組分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。對(duì)此，Kappert 等[67]研究了不同類型的膜材料在有機(jī)相中短期和長期暴露的行為差異，研究發(fā)現(xiàn)無法通過理化參數(shù)來預(yù)測(cè)膜材料與溶劑之間的相互作用，這是涉及的參數(shù)很多且缺乏準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)造成的。目前，針對(duì)上述問題，研究者提出了膜制備的其他方法，如交聯(lián)、用特定載體雜交、使用共混膜和復(fù)合膜（多層、帶活性層的半多孔膜）來提高膜的化學(xué)耐受性[27,29,68]。例如Filigo 等[58]采用PVDF-HFP 復(fù)合膜、SBS膜和PSU膜來分離佛手柑精油中的檸檬烯和傘花烯組分，通量分別達(dá)到了0.008kg/(m2·h)、0.012kg/(m2·h)和0.006kg/(m2·h)。此外，在進(jìn)行粗精油體系不同組分的分離實(shí)例中發(fā)現(xiàn)，不同滲透汽化膜材料的分離行為和效果隨著操作工藝的不同差異較大，而且在滲透側(cè)存在萜烯類化合物的積累，這就造成了滲透側(cè)組分間分離的困難。另外，盡管膜材料對(duì)于精油溶劑體系具有一定的化學(xué)抗性，但是隨著接觸時(shí)間的延長，膜材料的厚度逐漸變薄，對(duì)分離效果也存在一定程度的影響[15]。

4 滲透汽化在分離精油組分應(yīng)用中存在的問題

目前，滲透汽化研究主要集中在設(shè)計(jì)和開發(fā)具有更好化學(xué)耐受性和更高通量的新型膜材料。然而，膜材料的選擇性也是一個(gè)很重要的參數(shù)，但是分離因子的提高往往伴隨著膜通量的降低。這往往是實(shí)際分離體系所盡量避免的，因?yàn)橥康慕档蜁?huì)導(dǎo)致分離能力的下降和生產(chǎn)成本的提高，對(duì)于滲透汽化用于精油分離體系的大規(guī)模應(yīng)用是一個(gè)極大的障礙。此外，膜材料的性能隨著操作參數(shù)（如溫度、壓力、進(jìn)料液的組成等）的變化會(huì)發(fā)生一些改變，這也會(huì)對(duì)滲透汽化的分離效果產(chǎn)生一些影響。

雖然滲透汽化技術(shù)已經(jīng)在精油生產(chǎn)和分級(jí)過程中得到了一些應(yīng)用，尤其是在水相中提取或者回收揮發(fā)性芳香化合物領(lǐng)域，也取得了良好的分離效果并實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化規(guī)模的分離過程，但是開發(fā)出能夠直接從粗精油中有效分離出揮發(fā)性芳香物的滲透汽化膜材料是未來滲透汽化技術(shù)發(fā)展的重要方向之一。目前兩個(gè)主要的挑戰(zhàn)是開發(fā)具有更高通量、化學(xué)耐受性和對(duì)目標(biāo)化合物具有更高選擇性的膜材料，以及拓展?jié)B透汽化在混合分離過程中的應(yīng)用，以提高幾種經(jīng)典分離技術(shù)和純化過程的整體效率。

5 結(jié)語

采用滲透汽化技術(shù)代替分子蒸餾、短程蒸餾等傳統(tǒng)的蒸餾手段來分離精油中的揮發(fā)性芳香化合物，具有降低能耗、減少成本、易于操作和實(shí)現(xiàn)規(guī)模化等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用前景十分廣闊。利用滲透汽化技術(shù)來高效分離精油中的揮發(fā)性芳香化合物的關(guān)鍵和核心在于設(shè)計(jì)和開發(fā)出具有高通量、高選擇性和化學(xué)耐受性的膜材料。目前滲透汽化技術(shù)在分離水相中的精油組分方面取得了一些進(jìn)展，但是在實(shí)際生產(chǎn)中更需要的是能直接從粗精油中有效分離出揮發(fā)性芳香物的滲透汽化膜材料和技術(shù)工藝。因此，開發(fā)具有更高通量、化學(xué)耐受性和對(duì)目標(biāo)化合物具有更高選擇性的膜材料是今后研究工作的重點(diǎn)。