CN102773020A - 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 - Google Patents

Abstract

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。该发明包括以下步骤：(1)用原有改性装置，对膜组件进行活化处理；(2)将步骤(1)所得的活化处理后的膜组件与空气接触，以在膜表面与膜孔道壁面产生足够的过氧自由基；(3)用液体输送泵17将活性单体溶液从单体溶液储槽15输送到步骤(2)处理后的膜组件内，进行动态循环诱导接枝聚合反应，实现对膜组件的整体化学接枝修饰；再清洗，干燥后，得到整体化学接枝修饰的膜组件。本发明方法实现了对膜组件的整体化学接枝，提高了膜组件性能的持久性；且可对膜的表面及其孔道壁面进行有针对性的整体化学修饰。

Description

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

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。

然而，等离子体处理膜材料表面，虽可以在膜的表面引入-COO-、-OH、-NH₂等极性基团并使膜的表面具有亲水性，但由于新生表面的化学性质不稳定及表面的结构重排作用，极性基团会随着高分子链段的运动逐渐进入到高分子基体之中去，这种亲水性随着时间的持续可能会逐渐衰减或消失，且材料表面的沉积膜，可能因内部应力而产生卷曲和破裂。等离子体聚合(沉积)方法因其成膜均匀致密，与基材结合牢固等优点，可以用来在基体上制备孔径更小的功能膜，如超滤、纳滤、反渗透功能膜等，但等离子体沉积聚合物的基团结构与其单体结构存在差异，而且沉积膜高度交联，不易得到常规的聚合物结构。等离子体诱导接枝聚合可以形成稳定的改性表面，可以控制接枝率调控膜孔径，在尽量保持原膜渗透性能的基础上制备出不同功能化的膜。但等离子体引发接枝聚合一方面要求等离子体有足够的能量来活化膜表面聚合物的化学键，完成化学反应，另一方面又要求尽量减轻对膜表面的刻蚀和破坏，常规等离子体(直接等离子体处理)很难解决这一矛盾。为此，基于等离子体气氛中各种活性粒子的存活寿命不同的特点(电子-离子和自由基-自由基再结合消亡反应速率常数分别为10^-7cm³/s和10^-33cm³/s的数量级)，人们提出了远程低温等离子体技术(Remote Plasma)，即在等离子体流的下游区域进行材料处理，在某种程度上实现控制功能化作用，从而获得比常规等离子体处理(直接等离子体处理)更有效的可选择性的表面改性结果，所以远程等离子体技术使等离子体化学具有良好的可控性和可选择性。如专利CN 101530777A公开了一种远程低温等离子体处理的装置，采用该装置，该小组利用氩气、氮气等远程低温等离子体对聚四氟乙烯、聚氯乙烯和活性碳纤维成功进行了改性，同时也降低了等离子体对膜表面的刻蚀和破坏作用。

远程低温等离子体诱导接枝技术是一种比较新颖的改性手段，能快速、高效、无污染地改变膜材料的表面性能，在膜材料改性领域有着重要的应用价值。但是在应用过程中也存在一些需要迫切解决的问题，首先，和常规低温等离子体一样，远程低温等离子体仍然需要在高真空下进行，这使得等离子体反应腔空间非常有限，不适合工业化应用，且效率低，重复性差，膜性能不稳定，导致目前报道的接枝修饰基本上局限于单膜(短的膜丝、片状膜)，在规模化修饰方面无根本性突破；其次，等离子体改性研究主要集中在膜的表面改性，对膜孔道内改性报道较少，然而在膜过程中，膜孔道内的污染对膜分离性能的衰退起着关键性作用。再次，目前报道的远程等离子体技术在膜改性方面的应用大多是一种静态过程，实际上其可设计成一种动态处理过程。

基于此，我们发明了一种利用远程低温等离子体对膜组件整体改性的装置与方法(CN 102179175A)，此法有效的解决了膜组件整体规模化等离子体处理的问题，然而，仅等离子体处理得到的膜组件存在所获得的性能随时间衰减的缺陷，且处理效果不均一，这限制了进一步的工业化应用。

发明内容

本发明的目的是为了解决通过现有技术获得的膜组件性能随时间衰减、制得的膜组件表面及孔道性质不均一以及难以工业化应用的问题，提供了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。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的一种利用远程等离子体对膜组件进行整体化学接枝的装置，包括单体溶液储槽，恒温加热磁力搅拌器，液体输送泵；其连接方式为：单体溶液储槽通过管路与液体输送泵链接，恒温加热磁力搅拌器置于单体溶液储槽底部；用管路将化学接枝装置与原有改性装置连通：第一条管路的一端连接液体输送泵，另一端连接到真空计和三通控制阀A之间，第一条管路连通点与真空计之间设置第四阀门，第一条管路上设置压力表和第三阀门；第二条管路的一端连接单体溶液储槽，另一端连接在三通控制阀B和真空油泵之间，第二条管路连通点与真空油泵之间设置第一阀门，第二条管路上设置第二阀门。

本发明的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，具体操作步骤如下：

步骤一、打开第一阀门和第四阀门，关闭第二阀门和第三阀门，用原有的一种利用远程低温等离子体对膜组件整体改性的装置，对膜组件进行活化处理，得到活化处理后的膜组件；

步骤二、将步骤一所得的活化处理后的膜组件与空气接触，以在膜表面与膜孔道壁面产生足够的过氧自由基；

步骤三、打开第二阀门和第三阀门，关闭第一阀门和第四阀门；用液体输送泵将活性单体溶液从单体溶液储槽输送到步骤二处理后的膜组件内，进行动态循环诱导接枝聚合反应，实现对膜组件的整体化学接枝修饰；再清洗，干燥后，得到整体化学接枝修饰的膜组件。

所述的膜在经过步骤一活化处理前可用丙酮或乙醇浸泡清洗。

步骤二所述的活化处理后的膜组件接触空气的时间为1-120分钟。

步骤三所述的活性单体为乙烯基单体

其中R₁为氢-H、-CH₃，R₂为-COOH、-CONH₂、-CN、

步骤三所述的动态循环诱导接枝聚合反应条件为：单体溶液浓度为0.1wt.％-60wt.％，溶剂为水、乙醇或者水和乙醇的混合物，接枝温度为5-70℃，接枝时间为0.1-10小时。

步骤三所述的动态循环诱导接枝聚合反应的单体溶液流通方式为：通过调节三通控制阀A和三通控制阀B开启轴向进液口和轴向出液口，同时关闭侧向进液口和侧向出液口，实现对膜组件内膜内侧表面的整体接枝修饰；通过调节三通控制阀A和三通控制阀B开启侧向进液口和侧向出液口，同时关闭轴向进液口和轴向出液口，实现对膜组件内膜外侧表面的整体接枝修饰；通过调节三通控制阀A和三通控制阀B开启侧向进液口和轴向出液口，同时关闭轴向进液口和侧向出液口，实现对膜组件内膜内侧、外侧表面及膜孔道壁面的整体接枝修饰。

所述的膜组件为中空纤维膜组件、平板膜组件、管式膜组件；膜组件所用微孔膜为高分子物膜，表面复合有高分子膜材料的管状无机膜。

有益效果

1、经本发明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得到的膜组件，亲水性、抗污染性以及分离性能明显得到提高；由于活性单体是以化学键与膜表面结合的，不易脱落，所获得膜组件的物理化学性能持久性得到了很大的改善，克服了膜组件性能随时间衰减的缺陷。

2、本发明的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，可以同时调节等离子体流和活性单体溶液的流通方式，对膜组件内膜外、内侧表面及膜孔道壁面进行选择性的整体接枝修饰，具有工业化前景。

3、本发明的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，可以同时控制等离子体活化处理和动态循环诱导接枝聚合反应的条件，从而调控单体在膜表面及膜孔道壁面的接枝度和聚合度，使所获膜组件内的膜表面及膜孔道壁面性质均一，具有工业化前景。

附图说明

图1是本发明所描述的对膜组件进行整体化学接枝修饰的过程示意图。

其中，1-储气罐；2-减压阀；3-流量控制器；4-放电管；5-电感线圈；6-射频匹配器；7-射频电源；8-真空计；9-三通控制阀A；10-膜组件；11-三通控制阀B；12-真空油泵；13-第一阀门；14-第二阀门；15-单体溶液储槽；16-恒温加热磁力搅拌器；17-液体输送泵；18-压力表；19-第三阀门；20-第四阀门；101-轴向进气/液孔；102-侧向进气/液孔；103-侧向出气/液孔；104-轴向出气/液孔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的内容做进一步说明。

实施例1

选取聚乙烯中空纤维微孔膜，膜参数为：膜丝内径为0.13cm，膜丝外径为0.19cm，膜孔径为0.1μm；膜在组装成组件之前用丙酮浸泡12小时，然后用纯水清洗3次，以去除吸附在膜表面的杂质，最后置于60℃环境下干燥；制作小型中空纤维膜组件，膜组件规格为：组件长度15cm，组件外径为2cm，组件内经为1.3cm，装填膜丝根数为6根。

将聚乙烯中空纤维膜组件装入等离子体发生装置下游，使得膜组件进口与电感线圈前端的距离为5cm；关闭第二阀门14和第三阀门19，打开第一阀门13和第四阀门20；通过调节三通控制阀A9和三通控制阀B11开启轴向进气口101和轴向出气口104，同时关闭侧向进气口102和侧向出气口103，使得等离子体流从膜丝内侧进内侧出(管程进管程出)；然后抽真空至5Pa，通入氩气，重复三次，保证反应器中为氩气气氛，重新调节氩气流量为0.2sccm，抽真空至40Pa；开启射频电源，设置放电功率为60W，通过真空泵将电感耦合等离子体流引入膜组件内，实现对膜组件内所有膜丝内侧表面的整体活化预处理；活化预处理210秒后将膜组件接触空气10分钟，以在膜丝内侧表面产生足够的过氧自由基。

关闭第一阀门13和第四阀门20，打开第二阀门14和第三阀门19；通过调节三通控制阀A9和三通控制阀B11开启轴向进液口101和轴向出液口104，同时关闭侧向进液口102和侧向出液口103，使得液体流向仍然为内侧进内侧出(管程进管程出)；用液体输送泵17将预先通氮气除氧的10wt.％丙烯酸单体溶液从单体溶液储槽15输送到等离子体活化处理过的膜组件10内，不加压，在温度为45-50℃下进行动态循环接枝聚合反应3小时，实现对膜组件内膜丝内侧的整体接枝修饰；接枝后的膜组件用乙醇水溶液循环清洗12小时，然后用超纯水循环清洗3次后在60℃下鼓风干燥6小时，得到中空纤维膜组件。

经本实施例处理的聚乙烯中空纤维膜组件亲水性得到提高，膜丝内侧接触角从125°下降到70°到115°之间，膜丝外侧接触角从120°下降到110°左右；膜组件的纯水通量(内压力式)从20L.m^-2.h^-1提高到50-120L.m^-2.h^-1；且由于丙烯酸单体是以化学键和膜表面结合的，膜的亲水持久性得到了很大的改善，30天后原有技术得到膜组件的亲水性下降了15％左右，而本发明所获得的膜组件性能仍然保持不变。

实施例2

选取聚乙烯中空纤维微孔膜，膜参数为：膜丝内径为0.13cm，膜丝外径为0.19cm，膜孔径为0.1μm；膜在组装成组件之前用乙醇浸泡12小时，然后用纯水清洗3次，以去除吸附在膜表面的杂质，最后置于60℃环境下干燥；制作中空纤维膜组件，膜组件规格为：组件长度45cm，组件外径为3.2cm，组件内经为2.2cm，装填膜丝根数为6根。

将聚乙烯中空纤维膜组件装入等离子体发生装置下游，使得膜组件进口与电感线圈前端的距离为10cm；关闭第二阀门14和第三阀门19，打开第一阀门13和第四阀门20；通过调节三通控制阀A9和三通控制阀B11开启侧向进气口102和侧向出气口103，同时关闭轴向进气口101和轴向出气口104，使得等离子体流从膜丝外侧进外侧出(壳程进壳程出)；然后抽真空至5Pa，通入氩气，重复三次，保证反应器中为氩气气氛，重新调节氩气流量为2.5sccm，抽真空至12Pa；开启射频电源，设置放电功率为60W，通过真空泵将电感耦合等离子体流引入膜组件内，实现对膜组件内所有膜丝外侧表面的整体活化预处理；活化预处理180秒后将膜组件接触空气10分钟，以在膜丝外侧表面产生足够的过氧自由基。

关闭第一阀门13和第四阀门20，打开第二阀门14和第三阀门19；通过调节三通控制阀A9和三通控制阀B11开启侧向进液口102和侧向出液口103，同时关闭轴向进液口101和轴向出液口104，使得液体流向仍然为外侧进外侧出(壳程进壳程出)；用液体输送泵17将预先通氮气除氧的10wt.％丙烯酸单体溶液从单体溶液储槽15输送到等离子体活化处理过的膜组件10内，不加压，在温度为45-50℃下进行动态循环接枝聚合反应3小时，实现对膜组件内膜丝外侧的整体接枝修饰；接枝后的膜组件用乙醇水溶液循环清洗12小时，然后用超纯水循环清洗3次后在60℃下鼓风干燥6小时，得到所需性能的中空纤维膜组件。

经本实施例处理的聚乙烯中空纤维膜组件亲水性得到很大的提高，膜丝外侧接触角从125°下降到40°到80°之间，膜丝内侧接触角无变化，仍然为125°左右；且由于丙烯酸单体是以化学键和膜表面结合的，膜的亲水持久性得到了很大的改善，30天后原有技术得到膜组件的亲水性下降了15％左右，而本发明所获得的膜组件性能仍然保持不变。

实施例3

选取聚乙烯中空纤维微孔膜，膜参数为：膜丝内径为0.13cm，膜丝外径为0.19cm，膜孔径为0.1μm；膜在组装成组件之前用丙酮浸泡12小时，然后用纯水清洗3次，以去除吸附在膜表面的杂质，最后置于60℃环境下干燥；制作中空纤维膜组件，膜组件规格为：组件长度15cm，组件外径为2cm，组件内经为1.3cm，装填膜丝根数为6根。

将聚乙烯中空纤维膜组件装入等离子体发生装置下游，使得膜组件进口与电感线圈前端的距离为5cm；关闭第二阀门14和第三阀门19，打开第一阀门13和第四阀门20；通过调节三通控制阀A9和三通控制阀B11开启侧向进气口102和轴向出气口104，同时关闭轴向进气口101和侧向出气口103，使得等离子体流从膜丝外侧进内侧出(壳程进管程出)；然后抽真空至5Pa，通入氩气，重复三次，保证反应器中为氩气气氛，重新调节氩气流量为0.4sccm，抽真空至30Pa；开启射频电源，设置放电功率为60W，通过真空泵将电感耦合等离子体流引入膜组件内，实现对膜组件内所有膜丝外、内侧表面及其孔道壁面的整体活化预处理；活化预处理180秒后将膜组件接触空气10分钟，以在膜丝外、内侧表面及其孔道壁面产生足够的过氧自由基。

关闭第一阀门13和第四阀门20，打开第二阀门14和第三阀门19；通过调节三通控制阀A9和三通控制阀B11开启侧向进液口102和轴向出液口104，同时关闭轴向进液口101和侧向出液口103，使得液体流向仍然为外侧进内侧出(壳程进管程出)；用液体输送泵17将预先通氮气除氧的20wt.％丙烯酸单体溶液从单体溶液储槽15输送到等离子体活化处理过的膜组件10内，加压至进口压力表18显示为0.1MPa，在温度为50-55℃下进行动态循环接枝聚合反应3小时，实现对膜组件内所有膜丝外、内侧表面及其孔道壁面的整体化学接枝修饰；接枝后的膜组件用乙醇水溶液循环清洗12小时，然后用超纯水循环清洗3次后在60℃下鼓风干燥6h，得到所需性能的中空纤维膜组件。

经本实施例处理的聚乙烯中空纤维膜组件亲水性得到提高，膜丝外侧接触角从120°下降到40°左右，膜丝内侧接触角从125°下降到100°-110°之间；膜组件的纯水通量(外压力式)从8-20L.m^-2.h^-1提高到40-80L.m^-2.h^-1；且由于丙烯酸单体是以化学键和膜表面结合的，膜的亲水持久性得到了很大的改善，30天后原有技术得到膜组件的亲水性下降了15％左右，而本发明所获得的膜组件性能仍然保持不变。

实施例4

选取聚丙烯纤维平板微孔膜，膜参数为：膜孔径为0.10μm，厚度0.2mm；膜在组装成组件之前用乙醇浸泡12小时，然后用纯水清洗3次，以去除吸附在膜表面的杂质，最后置于60℃环境下干燥；制作平板膜组件，膜组件规格为：组件长度45cm，组件外径为3.2cm，组件内经为2.2cm。

将聚丙烯纤维平板微孔膜装入等离子体发生装置下游，使得膜组件进口与电感线圈前端的距离为10cm；关闭第二阀门14和第三阀门19，打开第一阀门13和第四阀门20；通过调节三通控制阀A9和三通控制阀B11开启侧向进气口102和侧向出气口103，同时关闭轴向进气口101和轴向出气口104，使得等离子体流从膜外侧进外侧出；然后抽真空至5Pa，通入氩气，重复三次，保证反应器中为氩气气氛，重新调节氩气流量为2.5sccm，抽真空至12Pa；开启射频电源，设置放电功率为60W，通过真空泵将电感耦合等离子体流引入膜组件内，实现对膜组件内膜外侧表面的整体活化预处理；活化预处理180秒后将膜组件接触空气10分钟，以在膜外侧表面产生足够的过氧自由基。

关闭第一阀门13和第四阀门20，打开第二阀门14和第三阀门19；通过调节三通控制阀A9和三通控制阀B11开启侧向进液口102和侧向出液口103，同时关闭轴向进液口101和轴向出液口104，使得液体流向仍然为外侧进外侧出(壳程进壳程出)；用液体输送泵17将预先通氮气除氧的12wt.％丙烯酰胺单体溶液从单体溶液储槽15输送到等离子体活化处理过的膜组件10内，不加压，在温度为45-50℃下进行动态循环接枝聚合反应3小时，实现对膜组件内膜外侧的整体接枝修饰；接枝后的膜组件用乙醇水溶液循环清洗12小时，然后用超纯水循环清洗3次后在60℃下鼓风干燥6小时，得到所需性能的聚丙烯纤维平板膜组件。

经本实施例处理的聚丙烯纤维平板膜组件亲水性得到很大的提高，膜外侧接触角从130°下降到20°到60°之间，膜内侧接触角无变化，仍然为130°左右；膜组件的纯水通量从500-800L.m^-2.h^-1提高到1600-2000L.m^-2.h^-1；且由于丙烯酰胺单体是以化学键和膜表面结合的，膜的亲水持久性得到了很大的改善，30天后原有技术得到膜组件的亲水性下降了30％左右，而本发明所获得的膜组件性能仍然保持不变。

实施例5

选取聚乙烯中空纤维微孔膜，膜参数为：膜丝内径为0.13cm，膜丝外径为0.19cm，膜孔径为0.10μm；膜在组装成组件之前用乙醇浸泡12小时，然后用纯水清洗3次，以去除吸附在膜表面的杂质，最后置于60℃环境下干燥；制作中空纤维膜组件，膜组件规格为：组件长度45cm，组件外径为3.2cm，组件内经为2.2cm，装填膜丝根数为6根。

将聚乙烯中空纤维膜组件装入等离子体发生装置下游，使得膜组件进口与电感线圈前端的距离为10cm；关闭第二阀门14和第三阀门19，打开第一阀门13和第四阀门20；通过调节三通控制阀A9和三通控制阀B11开启侧向进气口102和侧向出气口103，同时关闭轴向进气口101和轴向出气口104，使得等离子体流从膜丝外侧进外侧出(壳程进壳程出)；然后抽真空至5Pa，通入氩气，重复三次，保证反应器中为氩气气氛，重新调节氩气流量为2.5sccm，抽真空至12Pa；开启射频电源，设置放电功率为60W，通过真空泵将电感耦合等离子体流引入膜组件内，实现对膜组件内所有膜丝外侧表面的整体活化预处理；活化预处理180秒后将膜组件接触空气10分钟，以在膜丝外侧表面产生足够的过氧自由基。

关闭第一阀门13和第四阀门20，打开第二阀门14和第三阀门19；通过调节三通控制阀A9和三通控制阀B11开启侧向进液口102和侧向出液口103，同时关闭轴向进液口101和轴向出液口104，使得液体流向仍然为外侧进外侧出(壳程进壳程出)；用液体输送泵17将预先通氮气除氧的40wt.％氮-乙基吡啶烷酮溶液从单体溶液储槽15输送到等离子体活化处理过的膜组件10内，不加压，在温度为45-50℃下进行动态循环接枝聚合反应3小时，实现对膜组件内膜丝外侧的整体接枝修饰；接枝后的膜组件用乙醇水溶液循环清洗12小时，然后用超纯水循环清洗3次后在60℃下鼓风干燥6小时，得到所需性能的中空纤维膜组件。

经本实施例处理的聚乙烯中空纤维膜组件亲水性得到很大的提高，膜丝外侧接触角从125°下降到25°到80°之间，膜丝内侧接触角无变化，仍然为125°左右；且由于氮-乙基吡啶烷酮单体是以化学键和膜表面结合的，膜的亲水持久性得到了很大的改善，30天后原有技术得到膜组件的亲水性下降了15％左右，而本发明所获得的膜组件性能仍然保持不变。

Claims (6)

1.一种利用远程等离子体对膜组件进行整体化学接枝的方法，其特征在于：具体步骤如下：

步骤一、打开第一阀门(13)和第四阀门(20)，关闭第二阀门(14)和第三阀门(19)，用原有的一种利用远程低温等离子体对膜组件整体改性的装置，对膜组件进行活化处理，得到活化处理后的膜组件；

步骤二、将步骤一所得的活化处理后的膜组件与空气接触，以在膜表面与膜孔道壁面产生足够的过氧自由基；

步骤三、打开第二阀门(14)和第三阀门(19)，关闭第一阀门(13)和第四阀门(20)；用液体输送泵(17)将活性单体溶液从单体溶液储槽(15)输送到步骤二处理后的膜组件内，进行动态循环诱导接枝聚合反应，实现对膜组件的整体化学接枝修饰；再清洗，干燥后，得到整体化学接枝修饰的膜组件。

2.如权利要求1所述的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，其特征在于：步骤三所述的活性单体为乙烯基单体

其中R₁为氢-H、-CH₃，R₂为-COOH、-CONH₂、-CN、

3.如权利要求1所述的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，其特征在于：步骤三所述的动态循环诱导接枝聚合反应的单体溶液流通方式为：通过调节三通控制阀A(9)和三通控制阀B(11)开启轴向进液口(101)和轴向出液口(104)，同时关闭侧向进液口(102)和侧向出液口(103)，实现对膜组件内膜内侧表面的整体接枝修饰；通过调节三通控制阀A(9)和三通控制阀B(11)开启侧向进液口(102)和侧向出液口(103)，同时关闭轴向进液口(101)和轴向出液口(104)，实现对膜组件内膜外侧表面的整体接枝修饰；通过调节三通控制阀A(9)和三通控制阀B(11)开启侧向进液口(102)和轴向出液口(104)，同时关闭轴向进液口(101)和侧向出液口(103)，实现对膜组件内膜内侧、外侧表面及膜孔道壁面的整体接枝修饰。

4.如权利要求1或3所述的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，其特征在于：所述的动态循环诱导接枝聚合反应条件为：单体溶液浓度为0.1wt.％-60wt.％，溶剂为水、乙醇或者水和乙醇的混合物，接枝温度为5-70℃，接枝时间为0.1-10小时。

5.如权利要求1所述的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，其特征在于：所述的膜组件为中空纤维膜组件、平板膜组件、管式膜组件；膜组件所用微孔膜为高分子物膜，表面复合有高分子膜材料的管状无机膜。

6.一种实现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的装置，其特征在于：包括单体溶液储槽(15)，恒温加热磁力搅拌器(16)，蠕动泵(17)；其连接方式为：单体溶液储槽(15)通过管路与液体输送泵(17)链接，恒温加热磁力搅拌器(16)置于单体溶液储槽(15)底部；用管路将化学接枝装置与原有改性装置连通：第一条管路的一端连接液体输送泵17，另一端连接到真空计(8)和三通控制阀A(9)之间，第一条管路连通点与真空计(8)之间设置第四阀门(20)，第一条管路上设置压力表(18)和第三阀门(19)；第二条管路的一端连接单体溶液储槽(15)，另一端连接在三通控制阀B(11)和真空油泵(12)之间，第二条管路连通点与真空油泵(12)之间设置第一阀门(13)，第二条管路上设置第二阀门(14)。

Images