[发明专利]一种利用远程等离子体对膜组件进行整体化学接枝的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用远程等离子体对膜组件进行整体化学接枝的方法，属于膜技术与等离子体领域。

背景技术

膜分离技术由于兼有分离、浓缩、纯化和精制的功能，又有高效、节能、环保、分子级过滤及过滤过程简单、易于控制等特征，已成为当今分离科学中最重要的手段之一，目前已广泛应用于食品、医药、生物、环保、化工、冶金、能源、石油、水处理、电子、仿生等领域。所谓膜组件是将一定面积的膜以某种形式组装而成的膜分离器件，是膜工程应用中的基本单元。膜组件可分为板框构型、卷式构型和管式构型三种。板框式和卷式膜组件均使用平板膜，管式构型膜组件可使用中空纤维膜和管式膜，相应的组件分别称为中空纤维膜组件、管式膜组件。

随着膜分离技术的发展，单一的膜材料已不能满足实际应用对膜化学稳定性、机械强度、耐污染等综合性能的需要，而开发新型材料以制备不同性能的膜需要耗费大量的精力和财力，因此，针对高分子膜材料，越来越多的研究者致力于膜表面改性的研究，在膜基体材料上引入特定的基团或聚合物支链，以改善膜的分离性能或使其表面功能化。

在众多的改性方法中，低温等离子体技术有其独特的优点：①属干式工艺，省能源，无公害，满足节能和环保的需要；②时间短，效率高；③对所处理的材料无严格要求，具有普遍适应性；④可处理形状较复杂的材料，材料表面处理的均匀性好；⑤反应环境温度低；⑥对材料表面的作用仅涉及几到几百纳米，材料表面性能改善的同时，基体性能不受影响。因此，低温等离子体技术逐渐成为高分子膜材料表面改性的重要方法之一。低温等离子体对膜材料表面改性方法有表面等离子体处理、等离子体(沉积)聚合和等离子体诱导接枝聚合。等离子体处理是将膜材料表面暴露于非聚合性气体等离子体中，利用等离子体中的活性粒子轰击材料表面，引起材料表面分子结构发生物理或者化学变化，从而实现对材料表面的改性。如专利WO 2003051498-A公开了一种利用低温等离子体技术直接处理微孔膜材料以及改善膜亲水性的方法；WO 9209357公开了一种利用低温等离子体技术直接处理聚四氟乙烯微孔膜的方法，用以提高膜的亲水性并应用于废水处理。等离子体聚合(沉积)是在单体与膜接触的情况下进行等离子体处理的同时发生接枝反应，以在材料表面沉积一层较薄的聚合物膜。如专利CN 1299810C公开了一种聚合物膜亲水化改性方法，该法先将单体糖基化合物预先涂在聚丙烯微孔膜的表面，然后进行低温等离子体处理使得膜的亲水性和抗蛋白污染能力得到提高。等离子体诱导接枝聚合是先对材料进行等离子体处理，利用表面产生的活性自由基引发单体在材料表面进行接枝聚合。如专利CN 1640532A公开了一种聚烯烃中空纤维微孔膜改性处理的方法，该法首先对PE中空纤维微孔膜进行等离子体处理活化，然后进行诱导接枝亲水性单体，使膜亲水性得到提高，通量达到5-25 L.m^-2.h^-1；专利JP 10001551利用低温等离子体对聚四氟乙烯膜进行预处理，然后利用有机单体进行接枝反应，从而赋予该膜材料持久亲水性。