一種基於複合納濾膜的金花茶中金屬元素富集分離方法
2024-03-02 11:05:15
一種基於複合納濾膜的金花茶中金屬元素富集分離方法
【專利摘要】本發明公開了一種基於複合納濾膜的金花茶等植物中金屬元素富集分離方法，通過製備聚醯胺-胺型樹狀大分子（PAMAM）複合納濾膜，金花茶、茶水相萃取液，再將複合納濾膜用於富集分離金花茶、茶等植物中金屬元素，得到金花茶、茶金屬元素萃取濃縮液；將所得金花茶、茶水相萃取濃縮液經電感耦合等離子體原子發射光譜法、原子螢光光譜或電感耦合等離子體質譜技術進行檢測，確定金花茶、茶中各金屬元素含量。本發明將聚丙烯腈、聚偏氟乙烯、聚二甲基矽烷等膜支撐體和聚醯胺-胺型樹狀大分子PAMAM複合製成納濾膜，並應用該納濾膜富集分離山茶科植物中葉、花、果、根莖等中的硒、錳、鐵、鋅、鈣釩等金屬元素，便於後續分析檢測。
【專利說明】一種基於複合納濾膜的金花茶中金屬元素富集分離方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及生物【技術領域】，具體是一種基於複合納濾膜的金花茶、茶中金屬元素富集分離方法。
【背景技術】
[0002]金花茶主要產于于廣西南部，越南北部也有分布。近年各地有引種。為常綠灌木或小喬木，高達2?6m，嫩枝無毛。葉長橢圓形至寬披針形或倒披針形。花黃色至金黃色，I?3朵腋生。蒴果扁三角形。花期11?3月，果期10?12月。金花茶稀有名貴，是國家一級重點保護樹種，被譽為「茶族皇后」。其花除作觀賞外，也可泡茶作飲料，具有藥用價值。衛生部2010年第9號文件，批准金花茶、顯脈旋覆花(小黑藥)諾麗果漿、酵母葡聚糖、雪蓮培養物等5種物品為新資源食品。研宄發現，金花茶葉和花中富含砸、錳、鐵、鋅、鈣、鎂、磷、銅、鐵、猛、鉬、鑔、鉛、鎘、絡、鍺、銀等元素。
[0003]山茶科(Theaceae)，為雙子葉植物綱五椏果亞綱的一科。多為常綠木本，單葉，互生，革質，無託葉。花兩性，少數單性。苞片2至多數，脫落或宿存，常具有分類的價值。萼片多數或5數，有時與苞片分不開，二者逐漸過渡，組成苞被片。花瓣多數至5數，白色、紅色或黃色；多少合生。雄蕊通常多數，子房上位，少數半下位。3?5室，胚珠通常多個。蒴果，或不開裂的核果和漿果。約30屬750種，主要分布亞洲的亞熱帶和熱帶。中國有15屬500種，主產長江流域以南。
[0004]典型的山茶科植物包括金花茶(Camellianitidissima var.nitidissimaCh1.)、茶(Cmaellia sinemsis 0.Kuntze.)、茶樹(Camellia sinensis)、山茶(Camelliajaponica L )、茶梅(Camellia sasanqua Thunb.)、油茶(Cmaellia oleifera Abel.)、紅花油茶(Camellia chekiang - oleosa Hu.)、木荷(Schima superba Gard etChamp.)、厚皮香(Ternstroemia grmnanthera (Wight et.Am.) Spragus.)、離蕊紅山茶(Camellia liberistamina)、直脈瘤果茶(Camellia atuberculata Chang)、斑枝紅山茶(Spot branch of Camellia)、冬青葉山茶(Camellia ilicifolia Y.K.Li)、緒雲山茶(Camellia jingyunshanica)、廣西茶(Camellia kwangsiensis Chang)、廣南茶(Camellia kwangnanica)、香港紅山茶(Camellia hongkongensis Seem)、格江茶(Camellia yungkiangensis Chang)、龍勝紅山茶(Camellia lungshenensis)、四川毛蕊茶(Camellia Iawii Sealy)、大理茶(Camellia taliensis)、德宏茶(Camellia dehungensisChang et Chen)、怒江紅山茶(Camellia saluenensis Stapf ex Bean)、毛葉茶(Camelliaptilophylla Η.T.Chang)等。
[0005]茶樹(Camellia sinensis)為多年生常綠木本植物^ 一般分為灌木型、喬木型和小喬木型。茶樹的葉子可制茶(有別於油茶樹)，種子可以榨油，茶樹材質細密，其木可用於雕刻。分布主要集中在南瑋16度至北瑋30度之間，茶樹喜歡溫暖溼潤氣候，平均氣溫10°C以上時芽開始萌動，生長最適溫度為20?25°C ;年降水量要在1000毫米以上；喜光耐陰，適於在漫射光下生育；一生分為幼苗期、幼年期、成年期和袞老期。樹齡可達一二百年，但經濟年齡一般為40?50年。我國西南部是茶樹的起源中心，目前世界上有60個國家引種了茶樹。茶樹在山茶科中佔據著獨特的位置，因為此特殊的植物種主要用作生產全部三種基本茶類:綠茶、烏龍茶和紅茶的單一原料源(在本文發明統稱為「茶」)。而一些市場所售「白茶」，其實際專門由茶植物的芽或梢生產。就加工而言，一般認為綠茶氧化程度最低，紅茶最高。烏龍茶被認為是部分氧化的，處於綠茶和紅茶之間的位置。
[0006]目前也有一些關於金花茶及其它山茶科植物中微量元素檢測分離方面的報導(但在富集方面的工作比較少)，如:彭靖茹等對金花茶花朵不同部位微量元素的含量進行了分析研宄。採用微波消解樣品，電感耦合等離子體原子發射光譜法同時測定鉀、鈉、鈣、鎂、磷、銅、鐵、鋅、錳、鉬、鎳、鉛、鎘、鉻的含量。結果表明，花朵中富含微量元素，且而各元素含量在花瓣、花蕊、花粉之中差異較大(彭靖茹，甘志勇.金花茶花朵中微量元素的研宄.分析科學學報，2009，4，484-486)ο
[0007]諸葛純英等採用高頻電感耦合等離子體發射光譜法及催化極譜法，測定了廣西部分地區的白毫茶、石龍茶、金花茶、山綠茶、苦丁茶及絞股藍茶等六種茶葉中銅、鋅、鐵、錳、鈣、鎂、鈷、鉻、鍶、鉬、砸及鍺等12種無機元素含量，並著重討論了茶葉中微量元素鍺，砸特徵，為合理飲茶，增進健康預防疾病提供了參考(諸葛純英，關雄俊.茶葉中鍺元素分析.廣東微量元素科學，1998，3，61-63);楊義鈞等按照傳統的花茶飲用方法對杭白菊茶、野菊花茶、貢菊茶3種菊花茶中鈣、鎂、鐵、錳、銅、鋅6種元素進行浸取；用0.45 μ m微孔濾膜分離浸取液中的可溶態和懸浮態；採用電感耦合等離子體原子發射光譜法對此3種菊花茶中微量元素的初級形態進行了測定。結果顯示:菊花茶中6種元素的提取率在12.4% — 80.4%之間，可溶態在水浸液中的比率在74.3%-96.5%之間(楊義鈞.3種菊花茶中6種微量元素的初級形態及溶出特性研宄.光譜實驗室，2009，4，959-962);白吉慶等採用原子吸收分光光度計法測定Cr、Fe、Zn、Mn、N1、Mg、Cu的含量，採用原子螢光分光光度法測定Se的含量。研宄結果表明，7月份太白藥王茶所含8種微量元素中Se、Cr、Cu、Fe、N1、Mg含量相對較高(白吉慶，王小平，許建強.主成分分析用於太白藥王茶中微量元素的含量.陝西中醫，2011，10，1394-1397);黃啟為等對古丈毛尖茶中鉛(Pb)、汞(Hg)、銅(Cu)Jg (Cd)、鉻(Cr)、砷(As)和氟(F)等有礙人體健康的限制性微量元素進行了測定分析，旨在探明古丈毛尖茶的限制性微量元素含量狀況(黃啟為，黎星輝，唐和平，傅冬和，禹麗君，肖文軍.古丈毛尖茶限制性微量元素含量的分析.經濟林研宄，2001，4，25-26);潘慧娟等測定了浙江、海南、黃山和貴州苦丁茶樣品中鉛元素含量。苦丁茶樣品經高氯酸、硝酸(I: 4)的混合酸消解，採用石墨爐原子吸收分光光法測定。結果小葉苦丁茶中鉛元素含量要顯著高於大葉苦丁茶，相比較於海南和黃山大葉苦丁茶樣品，浙江苦丁茶中鉛元素含量更高。研宄表明本次測試的開化、武義和貴州小葉苦丁茶樣品中鉛含量指標已經超出了《國家茶葉衛生標準》(GB 9679-1988)要求，需引起有關部門重視。(潘慧娟，王超英.我國不同產地苦丁茶中鉛元素含量分析.杭州師範學院學報:醫學版，2008，4,262-264);吳一兵等採用微波消解方法處理減肥茶樣品後，用ICP-MS法測定樣品中鉛、汞、鎘、砷、銅重金屬元素的含量，通過優化ICP-MS儀器測定條件，用內標克服儀器信號漂移及樣品基體效應等的影響，建立了 ICP-MS法同時測定減肥茶中多種元素的方法，同時對市場上不同廠家及不同批次的7例樣品重金屬的汙染狀況進行了評估，為健康安全使用減肥茶提供有益參考(吳一兵，蘇建.1CP-MS法測定減肥茶中鉛、汞、鎘、砷、銅重金屬元素.北方藥學，2013，4，1-2);周諳非等採用微波消解-電感耦合等離子體質譜(ICP-MS)法對代用茶中的鉛、砷、鑭、鈰、鐠、釹、釤等有害元素的含量進行了測定，方法快速準確、靈敏度高，加標回收率在95.2%-101.8%之間，相對標準偏差小於3%(周諳非，陳光，楊彥麗.微波消解ICP-MS法測定代用茶中多種有害元素.糧油食品科技，2010，1，36-38)。
綜上述，現有文獻大多集中在金花茶、茶等山茶科植物中各微量元素或鉛、汞等限制重金屬元素的分析檢測。但由於很多金屬元素在山茶科植物花、葉、果中含量較少，並不容易測定，檢測靈敏度和準確度都面臨很大困難，需要首先應用共沉澱法、萃取法、浮選法、離子交換法、吸附分離法、電化學分離法、分子印跡法、納濾法等技術實現金屬元素的富集，然後再進行後續分析檢測。
[0008]PAMAM通常以乙二胺為中心核，第一步與丙烯酸甲酯進行Michael加成反應，得到0.5代聚醯胺胺樹狀大分子(記作PAMAM 0.5G)，這種反應在25 °C下具有很高的選擇性；第二步是將得到的0.5代聚醯胺胺樹狀大分子與過量的乙二胺在25°C下反應，得到
1.0代聚醯胺胺樹狀大分子(記作PAMAM 1.0G);每重複以上兩步反應，分子代數增長I代，在適當條件下，不斷重複以上兩個步驟就可以得到不同代數的聚醯胺-胺樹狀大分子了，如第4代(PAMAM 4.0 G)、第5代(PAMAM 5.0G)樹狀大分子。PAMAM複合膜首先被應用於超濾膜改性，如利用其端基對Cu(II)離子的高效包覆，使膜對Cu(II)離子的清除率顯著提高。Kazama等人採用原位改性的方法，引入殼聚糖-E⑶GE-PAMAM體系對PSF中空纖維膜進行表面修飾。殼聚糖與EGDGE形成交聯結構，起到作為PAMAM結合載體的作用，製得的複合膜可耐較高氣體壓力，分離性能優異(S.H.Duan, T.Kouketsu, S.Kazama, K.Yamada,Development of PAMAM dendrimer composite membranes for C02 separat1n.J.Mem.Sc1.，2006，283 (1-2)，2-6)。而富有豐富末端氨基的單一的PAMAM樹形分子對於溶液中的金屬離子有很強的螯合能力，但由於PAMAM良好的親水能力而作為分離溶液離子的材料並不很方便，而將PAMAM與聚丙烯腈(PAN)等納濾膜支撐體結合則可充分利用二者的優勢。
[0009]納濾(nanofiltrat1n)是一種有別於超濾和反滲透的壓力驅動膜技術，其操作壓力、有效截留分子量都處於超濾與反滲透之間(如圖1)。納濾膜(nanofiltrat1nmembrane)孔徑在I nm以上，一般l_2nm。是允許溶劑分子或某些低分子量溶質或低價離子透過的一種功能性的半透膜。它因能截留物質的大小約為納米而得名，它截留有機物的分子量大約為150-500左右，截留溶解性鹽的能力為2-98%之間，對單價陰離子鹽溶液的脫鹽低於高價陰離子鹽溶液。在上世紀80年代後期開始實現商品化，早之十餘年，Israel脫鹽公司研發出一種新型的膜過程，對NaCl的截留率為50%-70%，對有機物小分子的截留率可達到90%，該膜過程被稱之為混合過濾(Hybrid Filtrat1n)。這種過濾過程具有納濾膜典型的特點:一個是其截留分子量介於反滲透膜和超濾膜之間，約為200-2000 ;另一個是納濾膜對多價無機鹽有一定的截留率。該膜對大分子和多價離子具有較高的截留率，但對於一價離子的截留卻比較低，可以歸為納濾過程。此外，另有文獻描述了疏鬆反滲透(LooseR0)、低壓反滲透(Low-pressure R0)、超濾一反滲透(Ultra-osmosis)等過濾過程，實際都為納濾過程。我國的納濾膜研宄始於二十世紀90年代初，1993年高從塏院士首次提出納濾膜概念，並首先採用界面聚合法製備了芳香族聚酞胺複合納濾膜。自此納濾膜技術受到國內科學工作者的關注，並逐漸成為膜研宄的熱點(反滲透和納濾技術與應用.王曉琳，丁寧主編，化工出版社，2005)。
[0010]納濾膜製備的關鍵是合理調節表層的疏鬆程度。目前，常見的納濾膜製備方法主要有複合法、轉化法、共混法、荷電化法等。為了改善膜的性能以適應各種工業的特殊需求，近年來研宄者們嘗試將樹狀大分子PAMAM(聚醯胺-胺型)引入到分離膜的製備領域。
[0011]本發明將聚丙烯腈(PAN)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚二甲基矽烷(PDMS)、聚碸(PSF)、聚醚碸(PES)、醋酸纖維素(CA)、矽橡膠(MPF)、聚醯胺(PA)、聚醚醯胺亞(PEI)或聚醯亞胺(PI,型號Desal-DK或STARMEM)等膜支撐體和聚醯胺-胺型樹狀大分子(PAMAM)複合製成納濾膜，並應用該類膜材料實現對金花茶、茶、油茶、茶梅等山茶科植物中鋅、砸、錳、銅等金屬元素的富集分離。
[0012]選用不同的支撐體可以得到性能各異的納濾膜。如上所述，一般複合納濾膜的支撐體材料多選用聚醚碸、聚碸、聚醯亞胺、聚醚亞醯胺等一些有一定親水性的超濾膜，以此類超濾膜作為支撐膜可使界面聚合的水相單體較容易吸附於膜表面，利於反應在支撐層上進行。而PAN超濾膜和PVDF超濾膜等疏水性材料也可作為複合納濾膜的支撐體。PAN具有良好的耐溶劑性、化學穩定性和熱穩定性，而且價格低廉，成膜條件不苛刻，是一種性能良好的膜材料。聚偏氟乙烯(PVDF)具有優異的耐腐蝕及耐酸鹼性能，化學穩定性好，機械強度高，抗吸附汙染性好，耐紫外線老化，分離透過通量高，廣泛應用於制膜工業。PAN與PVDF都具有一定的疏水性，影響了界面聚合的水相單體在膜表面的吸附，可以通過對支撐膜進行一定的前處理可以改善親水性。PAN基膜上具有不飽和的腈基，可以通過鹼處理將腈基水解成羧基，前處理改善了親水性，並且可使梭基與複合層的端胺基形成較為穩定的化學鍵，增強支撐層與複合層的吸附。PVDF超濾膜經過強氧化劑處理，也可改善親水性能。
【發明內容】
[0013]本發明的目的在於提供一種基於複合納濾膜的金花茶、茶中金屬元素富集分離方法，以解決上述【背景技術】中提出的問題。
[0014]為實現上述目的，本發明提供如下技術方案:
一種基於複合納濾膜的金花茶、茶中金屬元素富集分離方法，具體步驟包括:
1)PAMAM的製備
PAMAM以乙二胺為核心，第一步將乙二胺與丙稀酸甲醋進行Michael加成反應，得到
0.5代聚醯胺胺樹狀大分子，記作PAMAM G0.5，該反應在25°C下進行；第二步是將得到的
0.5代聚醯胺-胺型樹狀大分子與乙二胺在25°C下反應，得到1.0代聚醯胺-胺型樹狀大分子，記作PAMAM Gl.0 ;每重複以上兩步反應，分子代數增長I代，在適當條件下，不斷重複以上兩個步驟得到不同代數的PAMAM ;
2)超濾膜的前處理及複合納濾膜的製備
a)PAN超濾膜的前處理及PAN-PAMAM複合納濾膜的製備
PAN超濾膜的前處理:將PAN超濾膜浸泡於30°C的2mol噸―1 NaoH溶液處理lh，之後取出浸泡於 211101*!/1 HCl 溶液 30min，
PAN-PAMAM複合納濾膜的製備:(I)將前處理過的超濾膜浸泡於PAMAM水溶液中不少於lOmin，(2)取出瀝乾膜表面多餘的溶液，並用玻璃棒平穩地刮過膜表面，(3)置於空氣中陰乾2-3min至表面無明顯液體，然後浸泡到均苯三甲醯氯的正己烷溶液中進行縮聚反應；
(4)反應一定時間後，揮發表面殘留溶劑，並放於烘箱進行熱處理15min之後置於室溫下陰乾待用；(5)納濾膜使用過後浸泡於去離子水中室溫保存；透過通量由如下公式計算:J=V/(An);截留率由如下公式計算:R= (Cf-Cp)/Cf;
b)PVDF超濾膜的前處理及PAN-PAMAM複合納濾膜的製備
PVDF超濾膜的前處理:以4% KMnOj^KOH溶液在80°C下對PVDF超濾進行強氧化處理5min，再在NaHSO3S液的酸性還原環境中進行親核反應；
PVDF-PAMAM複合納濾膜的製備:(I)將前處理過的超濾膜浸泡於PAMAM水溶液中不少於lOmin，(2)取出瀝乾膜表面多餘的溶液，並用玻璃棒平穩地刮過膜表面，(3)置於空氣中陰乾2-3min至表面無明顯液體，然後浸泡到均苯三甲醯氯的正己烷溶液中進行縮聚反應；(4)反應一定時間後，揮發表面殘留溶劑，並放於烘箱進行熱處理15min，之後置於室溫下陰乾待用；(5)納濾膜使用過後浸泡於去離子水中室溫保存；透過通量由如下公式計算:J=V/(A*t);截留率由如下公式計算:R=(Cf-Cp)/Cf;
3)金花茶、茶水相萃取液的製備
採摘新鮮金花茶、茶葉、花或果實，挑選、洗淨乾燥後用中藥粉碎機粉碎；粉碎後的茶葉、花或果實0.5公斤；加入去尚子水2L，利用索氏提取器提取5_6h，得提取液A ;提取後殘渣加入IL去離子水，在40-60°C條件下超聲1.2-1.8h，得提取液B，合併提取液A和B，得到水相的金花茶、茶葉、花或果實萃取液；
4)應用複合納濾膜富集分離金花茶、茶中金屬元素
取上述製備好的PAN-PAMAM複合納濾膜或PVDF-PAMAM複合納濾膜，裝入納濾裝置中，將茶水相萃取液泵入納濾裝置中，隨著料液在中央滲透物管中流動，經過複合納濾膜時，一價離子及70-95%的溶劑水分子通過納濾膜濾出，而經由中央滲透物管另一端流出的則是一價離子的濃縮液；重複上述納濾過程1-2次，得金花茶、茶水相濃縮液；
5)上述所得金花茶、茶水相濃縮液經電感耦合等離子體原子發射光譜法、原子螢光光譜或電感耦合等離子體質譜技術進行檢測，確定金花茶、茶中各金屬元素含量。
[0015]作為本發明進一步的方案:所述技術適用於包括金花茶、茶樹、山茶、茶梅、油茶、紅花油茶、木荷、厚皮香、離蕊紅山茶、毛葉茶、德宏茶、直脈瘤果茶與斑枝紅山茶等山茶科植物。
[0016]與現有技術相比，本發明的有益效果是:本發明將聚丙烯腈、聚偏氟乙烯、聚二甲基矽烷、聚碸、聚醚碸、醋酸纖維素、矽橡膠、聚醯胺、聚醚醯胺亞或聚醯亞胺等膜支撐體和聚醯胺-胺型樹狀大分子PAMAM複合製成納濾膜，並應用該類納濾膜富集分離金花茶、山茶、茶梅、油茶、紅花油茶、木荷、厚皮香、離蕊紅山茶、毛葉茶、德宏茶、直脈瘤果茶、斑枝紅山茶等山茶科植物中葉、花、果、根莖等中的砸、錳、鐵、鋅、鈣、鎂、磷、銅、鉬、鎳、鉛、鎘、鉻、汞、鎵、釩等金屬元素，便於後續分析檢測。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1為納濾膜工作原理示意圖。
[0018]圖2為納濾在膜分離技術中所處位置示意圖。
[0019]圖3為2.0G PAMAM樹狀大分子示意圖。
[0020]圖4為PAMAM發散法合成路線。
[0021 ] 圖5為PAN超濾膜表面水解過程。
[0022]圖6為PAN/PAMAM(1.0G)複合納濾膜表面分子結構示意圖。
[0023]圖7為複合納濾膜構成圖。
[0024]圖8為PVDF超濾膜表面的親水處理示意圖。
【具體實施方式】
[0025]下面將結合本發明實施例，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
[0026]實施例1
本發明實施例中，2.0G PAMAM的製備:-0.5G PAMAM的製備:稱量20g甲醇於三口燒瓶中，通氮氣，在冰浴條件下，將2g乙二胺滴加至20g甲醇中，室溫攪拌2h脫氧，再滴加46g丙烯酸甲酯，在黑暗中室溫下攪拌48h。在0.15-0.70kPa室溫下除去多餘溶劑，得無色液體；2.0G PAMAM的製備:在三口燒瓶中加入2g_0.5GPAMAM和1ml甲醇，通氮氣攪拌2h。將約120g乙二胺置於另一三口燒瓶中，在冰浴條件下逐漸加甲醇約60g，再冷卻至0-5°C，在冰浴調節下將含-0.5G的甲醇溶液緩緩滴至乙二胺的甲醇溶液中，滴畢，室溫黑暗中攪拌62ho在0.15-0.70kPa室溫調節下除去多餘的溶劑，得淡黃色液體。循環上述步驟若干次即得2.0G PAMAM製備。
[0027]PAN超濾膜的前處理:將PAN超濾膜浸泡於30°C的2mol*L-lNaoH溶液處理lh，之後取出浸泡於2mol*L-lHCl溶液30min，使膜表面發生羧基化反應:對PAN超濾膜進行前處理可以提高支撐膜的親水性單體PAMAM的接觸，同時，反應在膜表面生成的-COOH有利於支撐膜與水相可以與PAMAM的端胺基通過離子鍵相結合。這種形式的離子鍵結合可以提高複合層與支撐膜之間的結合力，同時有利於提高水通量。PAN/PAMAM(1.0G)複合納濾膜表面分子結構如圖6所示。由於反應單體在兩相界面接觸，反應僅在界面進行，生成的薄膜為納米級別。由此得到的複合納濾膜很薄，在具備較高截留率的同時不會過度損失透過通量，兼具良好的選擇性和透過性。
[0028]PAN-2.0 GPAMAM複合納濾膜的製備(PAN膜表面生成的-COOH與2.0G PAMAM的端胺基通過離子鍵相結合)，具體的製備操作如下:(I)將前處理過的超濾膜浸泡於2.0GPAMAM水溶液中不少於lOmin，使PAMAM分子充分地擴散於超濾膜表面及膜孔內；(2)取出瀝乾膜表面多餘的溶液，並用玻璃棒平穩地刮過膜表面，去除表面上殘留水滴及氣泡；(3)置於空氣中陰乾2-3min至表面無明顯液體，然後浸泡到均苯三甲醯氯的正己烷溶液中進行縮聚反應；(4)反應一定時間後，揮發表面殘留溶劑，並放於烘箱進行熱處理15min，之後置於室溫下陰乾待用；(5)納濾膜使用過後浸泡於去離子水中室溫保存。透過通量由如下公式計算:J=V/(Α.?);截留率由如下公式計算:R=(Cf-Cp)/Cf。
[0029]金花茶萃取液的製備:採摘新鮮金花茶葉、花或果實，按照《中華人民共和國藥典》(2010年版)遴選出最鮮嫩、最優質金花茶葉、花或果實，洗淨乾燥後用中藥粉碎機粉碎；粉碎後的金花茶葉、花或果實0.5公斤；加入去離子水2L，利用索氏提取器提取5-6h，得提取液A ;提取後殘渣加入IL去離子水，在40-60°C條件下超聲約1.5h，得提取液B，合併提取液A和B，得到水相的金花茶葉、花或果實萃取液。
[0030]複合納濾膜富集分離金花茶金屬元素:取上述製備好的PAN-2.0G PAMAM複合納濾膜，裝入納濾裝置中，將金花茶水相萃取液泵入納濾裝置中，隨著料液在中央滲透物管中流動，經過複合納濾膜時，一價離子如鈉、鉀等及溶劑水分子絕大部分通過納濾膜濾出，而經由中央滲透物管另一端流出的則是濾除大部分水及一價離子的濃縮液。重複上述納濾過程1-2次，一價離子和溶劑水分子可濾除得更為徹底。最後得金花茶水相濃縮液。
[0031]元素含量檢測:上述所得水相濃縮液經電感耦合等離子體原子發射光譜法檢測，確定金花茶葉、花或果中砸、錳、鐵、鋅、鈣、鎂、磷、銅、鉬、鎳、鉛、鎘、鉻、汞、鎵、釩等金屬元素含量。
[0032]實施例2
1.0G PAMAM的製備:-0.5G PAMAM的製備:稱量20g甲醇於三口燒瓶中，通氮氣，在冰浴條件下，將2g乙二胺滴加至20g甲醇中，室溫攪拌2h脫氧，再滴加46g丙烯酸甲酯，在黑暗中室溫下攪拌48h。在0.15-0.70kPa室溫下除去多餘溶劑，得無色液體；1.0G PAMAM的製備:在三口燒瓶中加入2g-0.5GPAMAM和1ml甲醇，通氮氣攪拌2h。將約120g乙二胺置於另一三口燒瓶中，在冰浴條件下逐漸加甲醇約60g，再冷卻至0-5°C，在冰浴調節下將含-0.5G的甲醇溶液緩緩滴至乙二胺的甲醇溶液中，滴畢，室溫黑暗中攪拌62h。在0.15-0.70kPa室溫調節下除去多餘的溶劑，得淡黃色液體。循環上述步驟若干次即得1.0G PAMAM製備。
[0033]PVDF超濾膜前處理:採用化學試劑對PVDF進行前處理是一種較為簡便的提高膜表面親水性的方法。PVDF的化學性質穩定，需要引入強氧化劑和強鹼在高溫下對其進行處理。以4% KMnOj^KOH溶液在80°C下對PVDF超濾進行強氧化處理5min，隨即在NaHS03溶液的酸性還原環境中進行親核反應。使PVDF膜表面形成親水性羥基。
[0034]PVDF-1.0G PAMAM複合納濾膜的製備:具體的製備操作如下:(I)將前處理過的超濾膜浸泡於1.0G PAMAM水溶液中不少於1011^11，使1.06 PAMAM分子充分地擴散於超濾膜表面及膜孔內；(2)取出瀝乾膜表面多餘的溶液，並用玻璃棒平穩地刮過膜表面，去除表面上殘留水滴及氣泡；(3)置於空氣中陰乾2-3min至表面無明顯液體，然後浸泡到均苯三甲醯氯的正己烷溶液中進行縮聚反應；(4)反應一定時間後，揮發表面殘留溶劑，並放於烘箱進行熱處理15min，之後置於室溫下陰乾待用；(5)納濾膜使用過後浸泡於去離子水中室溫保存。透過通量由如下公式計算:J=V/(A*t);截留率由如下公式計算:R=(Cf-Cp)/Cf。
[0035]山茶水相萃取液的製備:採摘新鮮山茶葉、花或果實，按照《中華人民共和國藥典》(2010年版)遴選出最鮮嫩、最優質山茶葉、花或果實，洗淨乾燥後用中藥粉碎機粉碎；粉碎後的山茶葉、花或果實0.5公斤；加入去離子水2L，利用索氏提取器提取5-6h，得提取液A ；提取後殘澄加入IL去尚子水，在40_60°C條件下超聲約1.5h，得提取液B，合併提取液A和B，得到山茶葉、花或果實的水相萃取液；
複合納濾膜富集分離山茶中金屬元素:取上述製備好的PVDF-1.0G PAMAM複合納濾膜，裝入納濾裝置中，將山茶葉、花或果實水相萃取液泵入納濾裝置中，隨著料液在中央滲透物管中流動，經過複合納濾膜時，一價離子如鈉、鉀等及溶劑水分子絕大部分通過納濾膜濾出，而經由中央滲透物管另一端流出的則是濾除大部分水及一價離子的濃縮液。重複上述納濾過程1-2次，一價離子和溶劑水分子可濾除得更為徹底。最後得山茶葉、花或果實水相濃縮液。
[0036]元素含量檢測:上述所得水相濃縮液經電感耦合等離子體質譜檢測，確定山茶葉、花或果中砸、猛、鐵、鋅、媽、鎂、磷、銅、鉬、鑔、鉛、鎘、絡、未、鎵、銀等金屬元素含量。
[0037]實施例3
3.0G PAMAM的製備:-0.5G PAMAM的製備:稱量20g甲醇於三口燒瓶中，通氮氣，在冰浴條件下，將2g乙二胺滴加至20g甲醇中，室溫攪拌2h脫氧，再滴加46g丙烯酸甲酯，在黑暗中室溫下攪拌48h。在0.15-0.70kPa室溫下除去多餘溶劑，得無色液體；3.0G PAMAM的製備:在三口燒瓶中加入2g-0.5GPAMAM和1ml甲醇，通氮氣攪拌2h。將約120g乙二胺置於另一三口燒瓶中，在冰浴條件下逐漸加甲醇約60g，再冷卻至0-5°C，在冰浴調節下將含-0.5G的甲醇溶液緩緩滴至乙二胺的甲醇溶液中，滴畢，室溫黑暗中攪拌62h。在0.15-0.70kPa室溫調節下除去多餘的溶劑，得淡黃色液體。循環上述步驟若干次即得3.0G PAMAM製備；
PAN超濾膜的前處理:將PAN超濾膜浸泡於30°C的2mol*L-lNaoH溶液處理lh，之後取出浸泡於2mo*L-lHCl溶液30min，使膜表面發生羧基化反應。
[0038]PAN-3.0G PAMAM複合納濾膜的製備(PAN膜表面生成的-COOH與3.0G PAMAM的端胺基通過離子鍵相結合)，具體的製備操作如下:(I)將前處理過的超濾膜浸泡於3.0GPAMAM水溶液中不少於10mindi3.0G PAMAM分子充分地擴散於超濾膜表面及膜孔內；(2)取出瀝乾膜表面多餘的溶液，並用玻璃棒平穩地刮過膜表面，去除表面上殘留水滴及氣泡；
(3)置於空氣中陰乾2-3min至表面無明顯液體，然後浸泡到均苯三甲醯氯的正己烷溶液中進行縮聚反應；(4)反應一定時間後，揮發表面殘留溶劑，並放於烘箱進行熱處理15min，之後置於室溫下陰乾待用；(5)納濾膜使用過後浸泡於去離子水中室溫保存。透過通量由如下公式計算:J=V/(Α.?);截留率由如下公式計算:R=(Cf-Cp)/Cf。
[0039]茶梅萃取液的製備:採摘新鮮金花茶葉、花或果實，按照《中華人民共和國藥典》(2010年版)遴選出最鮮嫩、最優質金花茶葉、花或果實，洗淨乾燥後用中藥粉碎機粉碎；粉碎後的金花茶葉、花或果實0.5公斤；加入去離子水2L，利用索氏提取器提取5-6h，得提取液A ;提取後殘渣加入IL去離子水，在40-60°C條件下超聲約1.5h，得提取液B，合併提取液A和B，得到水相的茶梅葉、花或果實萃取液。
[0040]複合納濾膜富集分離茶梅中金屬元素:取上述製備好的PAN-3.0G PAMAM複合納濾膜，裝入納濾裝置中，將金花茶水相萃取液泵入納濾裝置中，隨著料液在中央滲透物管中流動，經過複合納濾膜時，一價離子如鈉、鉀等及溶劑水分子絕大部分通過納濾膜濾出，而經由中央滲透物管另一端流出的則是濾除大部分水及一價離子的濃縮液。重複上述納濾過程1-2次，一價離子和溶劑水分子可濾除得更為徹底。最後得茶梅葉、花或果水相濃縮液。
[0041]元素含量檢測:上述所得水相濃縮液經原子螢光光譜檢測，確定茶梅葉、花或果中砸、猛、鐵、鋅、媽、鎂、磷、銅、鉬、鑔、鉛、鎘、絡、未、鎵、銀等金屬元素含量。
[0042]實施例4
4.0G PAMAM的製備:-0.5G PAMAM的製備:稱量20g甲醇於三口燒瓶中，通氮氣，在冰浴條件下，將2g乙二胺滴加至20g甲醇中，室溫攪拌2h脫氧，再滴加46g丙烯酸甲酯，在黑暗中室溫下攪拌48h。在0.15-0.70kPa室溫下除去多餘溶劑，得無色液體；4.0G PAMAM的製備:在三口燒瓶中加入2g-0.5GPAMAM和1ml甲醇，通氮氣攪拌2h。將約120g乙二胺置於另一三口燒瓶中，在冰浴條件下逐漸加甲醇約60g，再冷卻至0-5°C，在冰浴調節下將含-0.5G的甲醇溶液緩緩滴至乙二胺的甲醇溶液中，滴畢，室溫黑暗中攪拌62h。在0.15-0.70kPa室溫調節下除去多餘的溶劑，得淡黃色液體。循環上述步驟若干次即得4.0G PAMAM製備； PVDF超濾膜前處理:採用化學試劑對PVDF進行前處理是一種較為簡便的提高膜表面親水性的方法。PVDF的化學性質穩定，需要引入強氧化劑和強鹼在高溫下對其進行處理。以4%KMn04的KOH溶液在80 V下對PVDF超濾進行強氧化處理5min，隨即在NaHSO 3溶液的酸性還原環境中進行親核反應。使PVDF膜表面形成親水性羥基；
PVDF-4.0G PAMAM複合納濾膜的製備:具體的製備操作如下:(I)將前處理過的超濾膜浸泡於4.0G PAMAM水溶液中不少於lOmin，使4.0G PAMAM分子充分地擴散於超濾膜表面及膜孔內；(2)取出瀝乾膜表面多餘的溶液，並用玻璃棒平穩地刮過膜表面，去除表面上殘留水滴及氣泡；(3)置於空氣中陰乾2-3min至表面無明顯液體，然後浸泡到均苯三甲醯氯的正己烷溶液中進行縮聚反應；(4)反應一定時間後，揮發表面殘留溶劑，並放於烘箱進行熱處理15min，之後置於室溫下陰乾待用；(5)納濾膜使用過後浸泡於去離子水中室溫保存。透過通量由如下公式計算:J=V/(Α.?);截留率由如下公式計算:R=(Cf-Cp)/Cf。
[0043]香港紅山茶水相萃取液的製備:採摘新鮮香港紅山茶葉、花或果實，按照《中華人民共和國藥典》(2010年版)遴選出最鮮嫩、最優質香港紅山茶葉、花或果實，洗淨乾燥後用中藥粉碎機粉碎；粉碎後的山茶葉、花或果實0.5公斤；加入去離子水2L，利用索氏提取器提取5_6h，得提取液A ;提取後殘澄加入IL去尚子水，在40-60°C條件下超聲約1.5h，得提取液B，合併提取液A和B，得到水相的香港紅山茶、花或果實的水相萃取液。
[0044]複合納濾膜富集分離香港紅山茶中金屬元素:類似的，取上述製備好的PVDF-4.0GPAMAM複合納濾膜，裝入納濾裝置中，將山茶葉、花或果實的水相萃取液泵入納濾裝置中，隨著料液在中央滲透物管中流動，經過複合納濾膜時，一價離子如鈉、鉀等及溶劑水分子絕大部分通過納濾膜濾出，而經由中央滲透物管另一端流出的則是濾除大部分水及一價離子的濃縮液。重複上述納濾過程1-2次，一價離子和溶劑水分子可濾除得更為徹底。最後得香港紅山茶葉、花或者果實的水相濃縮液。
[0045]元素含量檢測:上述所得水相濃縮液經電感耦合等離子體質譜檢測，確定香港紅山茶葉、花或果中砸、錳、鐵、鋅、鈣、鎂、磷、銅、鉬、鎳、鉛、鎘、鉻、汞、鎵、釩等金屬元素含量。
[0046]對於本領域技術人員而言，顯然本發明不限於上述示範性實施例的細節，而且在不背離本發明的精神或基本特徵的情況下，能夠以其他的具體形式實現本發明。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示範性的，而且是非限制性的，本發明的範圍由所附權利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和範圍內的所有變化囊括在本發明內。
[0047]此外，應當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但並非每個實施方式僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術方案也可以經適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。
【權利要求】
1.一種基於複合納濾膜的金花茶、茶中金屬元素富集分離方法，其特徵在於，具體步驟包括: 1)PAMAM的製備 PAMAM以乙二胺為核心，第一步將乙二胺與丙稀酸甲醋進行Michael加成反應，得到0.5代聚醯胺胺樹狀大分子，記作PAMAM G0.5，該反應在25°C下進行；第二步是將得到的0.5代聚醯胺-胺型樹狀大分子與乙二胺在25°C下反應，得到1.0代聚醯胺-胺型樹狀大分子，記作PAMAM Gl.0 ;每重複以上兩步反應，分子代數增長I代，在適當條件下，不斷重複以上兩個步驟得到不同代數的PAMAM ; 2)超濾膜的前處理及複合納濾膜的製備 超濾膜包括PAN超濾膜與PVDF超濾膜； a)PAN超濾膜的前處理及PAN-PAMAM複合納濾膜的製備 PAN超濾膜的前處理:將PAN超濾膜浸泡於30°C的211101171 NaoH溶液處理lh，之後取出浸泡於2Ι?01Γ1 HCl溶液30min ； PAN-PAMAM複合納濾膜的製備:(I)將前處理過的超濾膜浸泡於PAMAM水溶液中不少於lOmin，(2)取出瀝乾膜表面多餘的溶液，並用玻璃棒平穩地刮過膜表面，(3)置於空氣中陰乾2-3min至表面無明顯液體，然後浸泡到均苯三甲醯氯的正己烷溶液中進行縮聚反應；(4)反應一定時間後，揮發表面殘留溶劑，並放於烘箱進行熱處理15min之後置於室溫下陰乾待用；(5)納濾膜使用過後浸泡於去離子水中室溫保存；透過通量由如下公式計算:J=V/(At);截留率由如下公式計算:R= (Cf-Cp)/Cf; b)PVDF超濾膜的前處理及PAN-PAMAM複合納濾膜的製備 PVDF超濾膜的前處理:以4% KMnOj^KOH溶液在80°C下對PVDF超濾進行強氧化處理5min，再在NaHSO3S液的酸性還原環境中進行親核反應； PVDF-PAMAM複合納濾膜的製備:(I)將前處理過的超濾膜浸泡於PAMAM水溶液中不少於lOmin，(2)取出瀝乾膜表面多餘的溶液，並用玻璃棒平穩地刮過膜表面，(3)置於空氣中陰乾2-3min至表面無明顯液體，然後浸泡到均苯三甲醯氯的正己烷溶液中進行縮聚反應；(4)反應一定時間後，揮發表面殘留溶劑，並放於烘箱進行熱處理15min，之後置於室溫下陰乾待用；(5)納濾膜使用過後浸泡於去離子水中室溫保存；透過通量由如下公式計算:J=V/(At);截留率由如下公式計算:R=(Cf-Cp)/Cf; 3)金花茶、茶水相萃取液的製備 採摘新鮮金花茶、茶葉、花或果實，挑選、洗淨乾燥後用中藥粉碎機粉碎；粉碎後的金花茶、茶葉、花或果實0.5公斤；加入去尚子水2L，利用索氏提取器提取5_6h，得提取液A ;提取後殘澄加入IL去尚子水，在40_60°C條件下超聲1.2-1.8h，得提取液B，合併提取液A和B，得到水相的金花茶、茶葉、花或果實萃取液； 4)應用複合納濾膜富集分離茶中金屬元素 取上述製備好的PAN-PAMAM複合納濾膜或PVDF-PAMAM複合納濾膜，裝入納濾裝置中，將金花茶、茶水相萃取液泵入納濾裝置中，隨著料液在中央滲透物管中流動，經過複合納濾膜時，一價離子及70-95%的溶劑水分子通過納濾膜濾出，而經由中央滲透物管另一端流出的則是一價離子的濃縮液；重複上述納濾過程1-2次，得茶水相濃縮液； 5)上述所得金花茶、茶水相濃縮液經電感耦合等離子體原子發射光譜法、原子螢光光譜或電感耦合等離子體質譜技術進行檢測，確定茶中各金屬元素含量。
2.根據權利要求1所述的基於複合納濾膜的茶中金屬元素富集分離方法，其特徵在於，所述技術適用於包括金花茶、茶樹、山茶、茶梅、油茶、紅花油茶、木荷、厚皮香、離蕊紅山茶、毛葉茶、德宏茶、直脈瘤果茶與斑枝紅山茶等山茶科植物。
【文檔編號】B01D67/00GK104472771SQ201410763131
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年12月12日 優先權日:2014年12月12日
【發明者】程金生 申請人:嘉應學院醫學院