CN110038445A - 一种疏水膜亲水改性方法 - Google Patents

Abstract

一种疏水膜亲水改性方法，对疏水膜进行低温低功率等离子体处理后，进行单体接枝，再进行原子层沉积，使膜亲水性得到改善、通量增大；首先用低温射频等离子体对疏水膜进行处理，使膜表面产生活性位点，增大膜表面吸附性能；之后，进行多巴胺单体接枝，以提高后续原子层三维沉积工艺效果；对接枝处理后的疏水膜配以前驱体，在高温下，在膜上进行吸附和反应，以对疏水膜进行原子层的三维沉积。本发明是一种实现膜表面超亲水、通量增大、耐压性提升，时效性优良的方法。

Description

一种疏水膜亲水改性方法

技术领域

本发明属于化工技术领域，涉及膜改性技术，尤其是使膜亲水性得到改善、通量增大且时效性优良的方法。

背景技术

在水处理技术中，膜分离技术具有去除效果好、能耗低、装置灵活简单、自动化程度高、管理方便等优点。在多种超滤膜材料中，有机膜价格较低，但容易污损，使用寿命短，而疏水膜如PTFE(聚四氟乙烯)膜，由于其C-F键的键能极高，可以对碳原子骨架形成屏蔽作用。其强C-C键和C-F键形成的碳骨架，由F原子电子云形成的均匀螺旋鞘保护，使膜展现了杰出的化学稳定性、热稳定性、耐老化、高断裂韧性和优良的介电性；另一方面，其表面能低，疏水性极强，限制了其在膜分离技术中的应用。因此，有必要对膜进行改性，提高其膜通量和抗污染性能。

对疏水膜如PTFE膜进行改性的方法有：1)湿化学改性法：用化学药剂处理PTFE膜并引入反应性/功能性基团，但这种方法会使膜表面发暗，有废液污染，且可能造成膜的机械强度退化；2)等离子体处理法：一种表面活化技术，但这种方法时效性较差；3)辐射法：在表面形成活性官能团，初始化聚合反应，但这种方法会破坏膜表面结构；4)高温熔融法：对膜进行加热处理，改变膜孔结构和表面形态，但该方法难以控制孔径和均匀度。

因此，本领域客观上需开发出一种不损害膜整体性能，又能使膜的亲水性得到改善、水通量得到提高的改性方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型的疏水或超疏水膜亲水改性方法，先经过低温低功率等离子体激活，进行单体接枝，然后进行ALD(原子层沉积)，对超疏水双向拉伸聚疏水膜进行超亲水改性，使膜表面亲水性得到改善，通量大幅度提高且时效性优良，为疏水膜的疏水性在水处理膜分离技术的限制提供了解决方法。

膜等离子体处理前的预处理，包括：

1)将疏水膜浸没在预清洗溶液中，并超声处理后在真空干燥箱中干燥，对膜进行预清洁；

2)将所述经过清洁干燥后得到的疏水膜浸没在等离子体预处理溶液中，并超声处理，恒温箱中进行短时间烘干，使膜上分散有有机小分子，有利于后续等离子体处理后膜上化学基团的形成；

低温低功率射频等离子体处理，包括：

3)用真空分子泵对等离子体仪器抽真空；

4)用射频等离子体，对疏水膜表面进行活化，产生活性位点，处理功率为7～600W，时间为1～60min，等离子体气压为300mTorr；

5)等离子处理后的样品放置在空气中一段时间(范围1-5分钟)，使表面活性位点与空气反应，在表面生成亲水基团；

进行多巴胺单体接枝，包括：

6)溶剂可用pH＝7的去离子水，也可以利用缓冲溶液将pH控制到7～8.8之间。

7)选用多巴胺或多巴胺衍生物作为溶质，配置质量体积比为0.1～10g/L的多巴胺溶液。

8)将等离子体处理后的疏水膜浸入配置好的多巴胺或多巴胺衍生物溶液中，超声处理1～600s，取出浸泡后的膜，并在30°真空干燥箱干燥一段时间。

对多巴胺单体接枝后的疏水膜进行原子层沉积，包括：

9)在膜上进行原子层沉积反应之前，对反应腔体抽真空至低于12hpa，加热使腔体内温度保持在反应温度。

10)向反应腔体内通入第一种前驱体三甲基铝，作为铝源，通入时间0.2-0.5s。关闭气动阀，静止12～30s，使三甲基铝气体向聚四氟乙烯多孔材料内部充分扩散、吸附。

11)向反应腔体内通入氮气(99.99％)，吹出未吸附的多余三甲基铝。

12)向反应腔体内通入第二种前驱体水，作为氧源，通入时间0.2-0.5s。关闭气动阀，静止暴露12～30s，使水作为第二种反应前驱体向聚四氟乙烯多孔材料内部扩散、吸附。

13)向反应腔体内通入氮气(99.99％)，吹出未吸附的多余水。

14)10)～13)步骤即为一个循环，重复10)～13)步骤，沉积循环次数控制在1～150次，温度为30℃～200℃。

步骤(1)中，超声处理，时间为1～600s，处理后30℃真空干燥箱中干燥1-12h。

步骤(2)中，甲醇浸泡超声时间为300～600s，处理后30℃恒温干燥箱中干燥10min。

步骤(3)中，用真空分子泵对等离子体腔体抽真空，使腔体内压强小于100mTorr。

步骤(4)中，所述等离子体气源可以是氩气、氮气、空气和氧气等。

步骤(4)中，样品之间应有一定间隔不能相互遮挡，防止等离子体对膜表面处理不均匀。

所述步骤中为使前驱体向多孔材料内部充分扩散，通过膜放置装置用于沉积，该膜放置装置将片状膜垂直于沉积台放置，从而使得各片状膜之间留有空隙，不相互遮挡。

步骤(5)中，等离子体处理后的样品在空气中放置1～5min，使表面产生的活性位点与空气发生反应，产生亲水基团。

步骤(6)中，等离子体处理后的样品在空气中放置后，可浸入多巴胺溶液中，使表面进一步活化。优选用pH＝7的去离子水作为溶剂配置多巴胺溶液中，进行接枝。接枝用的溶液可以是盐酸多巴胺、邻苯二酚或单宁酸或其他多巴胺衍生物等。在真空干燥箱中干燥1～12h。

步骤(6)中，疏水双向拉伸商业膜为纤维形成的多孔结构，且有PET支撑层，纵深比较大，需对三甲基铝和水这两种反应前驱体的脉冲时间进行适当增强，使每种前驱体向孔结构内部充分渗透，脉冲后前驱体暴露时间12～30s，使前驱体由膜正面向沿着膜孔向膜内部进行扩散。

步骤(6)～(7)中，在对疏水膜进行原子层沉积时，设置沉积温度为30℃～200℃。

步骤(6)～(7)中，其中每个循环由四个步骤组成，包括，三甲基铝作为第一种反应前驱体，停留脉冲时间28s，然后氮气吹扫6s除去没有反应和吸附的三甲基铝，H₂O作为第二张反应前驱体B，停留脉冲时间28s，然后氮气吹扫6s除去没有反应和吸附的H₂O。

步骤(6)～(7)中，原子沉积氧化物包括Al₂O₃。

进一步，一种对聚四氟乙烯疏水膜的低温等离子体处理后原子层沉积方法，该方法包括以下步骤：

A：对现有疏水膜进行预处理，包括：

(a1)将疏水膜浸没在预清洗溶液中进行超声处理，并于真空干燥箱中烘干；

(a2)将清洗干燥后的膜浸没在等离子体预处理溶液中进行超声处理，使表面附着有机小分子，并于恒温干燥箱中烘干；

B：对预处理后的PTFE膜进行等离子体处理，包括：

(b1)将预处理后的PTFE膜放入低温等离子体腔体中，使用真空泵将腔体抽至真空20～100mTorr；

(b2)通入Ar、N₂或者其他气体，开启射频等离子体产生装置，使腔体内气体电离产生等离子体，处理时间1～60min，处理气压100～1000mTorr，处理功率7～18W，处理后，在膜表面产生活性位点；

(b3)等离子体处理后样品放于空气中1～5min，膜表面活性位点与空气反应，在表面形成过氧化物，使表面得到进一步活化；

C：对等离子体处理后的PTFE膜进行单体接枝处理，进一步活化表面，包括：

(c1)将等离子体处理后且在空气中暴露一定时间的PTFE膜，浸入一定浓度(0.1g/L-10g/L)的多巴胺溶液中，反应1～10min；

D：原子层沉积是多个循环组成的：

(d1)对PTFE膜正面进行ALD沉积，4个步骤组成一个循环：

(d1-1)使用TMA(三甲基铝)作为前驱体A，在载气(惰性气体，如N₂)中自由扩散至膜表面，并吸附至膜表面，在高温中与膜表面活性位点作用；

(d1-2)通入吹扫气体(惰性气体，如N₂)，对未吸附在膜表面的、未发生反应的多余TMA进行清除；

(d1-3)用H₂O作为前驱体B，在载气(惰性气体，如N₂)中自由扩散至膜表面，并吸附至膜表面上，与TMA发生化学反应；

(d1-4)通入吹扫气体(惰性气体，如N₂)，对未吸附在膜表面的、未发生反应的多余H₂O进行清除；

(d2)原子层沉积，在前驱体A与前驱体B的脉冲中，随着脉冲时间的延长，前驱体随载气自由扩散至膜孔内部，促进原子层在膜三维结构中的均匀沉积；

处理完毕后，将处理后的双向拉伸聚四氟乙烯平板超滤膜放在去离子水中保存。

根据本发明更进一步的技术方案，在步骤A中，

预清洗溶液包括丙酮、甲乙酮、丁酮、甲醇、乙醇、丙二醇或丁醇。

等离子体预处理溶液包括甲醇、丙酮、乙醇、水或丙烯酸。

根据本发明更进一步的技术方案，在步骤B中，等离子气体包括空气、氮气、氩气、氧气等气体或其混合气体。

根据本发明更进一步的技术方案，在步骤D中，原子层沉积前驱体A包括：三甲基铝、二乙基锌、四氯化钛。

为解决疏水膜疏水问题，本发明提供了一种等离子体处理与原子层沉积结合的方法。由于采用了本发明的方法，在接触角测量中测得：经过本发明方法处理后的疏水膜表面由疏水转向超亲水；在通量测量中，改性后的疏水膜通量大幅度提升。

本发明所述“疏水膜”是指疏水或超疏水膜，包括多孔有机疏水膜，除了聚四氟乙烯膜，本发明同样适用于聚偏氟乙烯、聚丙烯膜等疏水或超疏水膜。

附图说明

图1显示的是未处理PTFE膜扫描电镜图。

图2显示的是根据本发明实例1的低温等离子体处理后的PTFE膜膜孔径变化图。

图3显示的是根据本发明实例2的低温等离子体处理后的PTFE膜扫描电镜图。

图4显示的是根据本发明实例3的低温等离子体处理后的PTFE膜扫描电镜图。

图5显示的是原膜和实例1、2、3、4处理后PTFE膜表面接触角图。

图6显示的是原膜和实例1、2、3、4处理后PTFE膜孔径图。

图7显示的是原子层沉积时所使用的放置聚四氟乙烯膜的框架图。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明作进一步的说明。

本发明针对现有疏水膜如PTFE膜超疏水从而限制了其在水处理领域的应用的问题，提出了等离子体增强原子层三维沉积的改性方法，本发明使用等离子体先在膜表面产生活性位点，使膜表面活化，增大表面吸附性能，提高了之后原子层三维沉积的效率。通过本发明的方法，PTFE膜表面由疏水转变成超亲水、通量大幅度提升。

一种先经过低温低功率等离子体激活，然后进行原子层三维沉积，对双向拉伸聚四氟乙烯进行超亲水改性的方法。

首先用低温射频等离子体对疏水膜进行处理，使膜表面产生活性位点，增大膜表面吸附性能，之后，用多巴胺进行接枝，以提高后续原子层三维沉积工艺效果；对接枝处理后的疏水膜使用原子层沉积仪器，以三甲基铝(TMA)和H₂O作为前驱体，在高温下，在膜上进行吸附和反应，以对超疏水疏水膜进行Al₂O₃的三维沉积。

提供一种聚四氟乙烯低温等离子体增强原子层三维沉积的亲水改性方法，该方法包括以下步骤：

第一步：将PTFE膜浸没在丙酮中进行超声处理，然后在真空干燥箱中干燥，去除膜上的杂质；

第二步：将PTFE膜浸没在甲醇中进行并超声处理，在恒温箱中进行短时间烘干，使膜上分散有甲醇分子；

第三步：对等离子腔体抽真空，选择合适等离子体输入功率、气体压强、处理时间，用射频等离子体处理PTFE膜，在膜表面产生活性位点；

第四步：将等离子体处理后的PTFE膜暴露在空气中，使表面活性位点与空气作用产生亲水基团；

第五步：将等离子体处理后的PTFE膜浸泡在盐酸多巴胺溶液中，进行单体接枝，使疏水膜表面进一步活化；

第六步：选择合适的原子层沉积参数，包括沉积循环次数、沉积温度和每个循环前驱体停留时间，对等离子体改性后PTFE平板膜进行原子层三维沉积。

在第一步中，PTFE膜的丙酮超声处理，时间为600s，处理后30℃恒温或真空干燥箱中干燥1～12h。

在第二步中，PTFE膜的甲醇超声处理，时间为300～600s，处理后30℃恒温干燥箱中干燥10min。

在第三步中，用真空泵对等离子体腔体抽真空，使腔体内压强小于100mTorr；

样品放置在等离子体腔体中时，处理部分不能有遮挡，防止等离子体对膜表面处理不均匀。

等离子体源可以是氩气、氮气、空气和氧气等，优选氩气。

氩气等离子体处理功率为7～600W，时间为1～30min，等离子体气压为100～1000mTorr，温度为20～500℃。

在第五步中，盐酸多巴胺溶液pH＝7～9，质量体积比为0.1～10g/L；

接枝用单体还可以是丙烯酸、多巴胺甲基丙烯酰胺、壳聚糖，优选多巴胺。

在第六步中，原子层沉积的氧化物可以是Al₂O₃、TiO₂和ZnO，优选Al₂O₃，其前驱体为三甲基铝和水，载气和吹扫气体选用氮气；

等离子体处理后的PTFE膜，再进行原子层沉积，沉积条件中，优选沉积次数66～200次，优选沉积反应温度100～200℃优选前驱体脉冲时间12～28s，使前驱体向膜层自由扩散；

原子层沉积步骤中，制作框架，使平板膜垂直于沉积腔体底板放置，避免互相遮挡。

下面通过一些具体实施例来进一步阐述本发明。

实施例1

将聚四氟乙烯平板膜浸没在丙酮溶液中，超声处理10min(功率100W)，30℃恒温干燥箱中干燥12h；将聚四氟乙烯浸没在甲醇溶液中，超声处理5min(功率100W)，30℃恒温干燥箱中干燥10min，使膜表面基本干燥。氩等离子体输入功率为7W，腔体内气压为100mTorr，处理时间5min。

图2是按本方法处理后聚四氟乙烯样品的扫描电子显微镜。从图2可以看出，等离子体处理后，聚四氟乙烯纤维变得松散，部分发生断裂。

实施例2

将聚四氟乙烯平板膜浸没在丙酮溶液中，超声处理10min(功率100W)，30℃恒温干燥箱中干燥12h；将聚四氟乙烯浸没在甲醇溶液中，超声处理5min(功率100W)，30℃恒温干燥箱中干燥10min；将样品进行原子层沉积，循环次数66次，沉积温度100℃，前驱体分别为三甲基铝和水，前驱体脉冲时间6s，载气和吹扫气体为氮气。

图3是按本方法处理后聚四氟乙烯样品的扫描电子显微镜。从图3可以看出，在膜上进行原子层沉积后，形态变化较小。

实施例3

将聚四氟乙烯平板膜浸没在丙酮溶液中，超声处理10min(功率100W)，30℃恒温干燥箱中干燥12h；将聚四氟乙烯浸没在甲醇溶液中，超声处理5min(功率100W)，30℃恒温干燥箱中干燥10min，使膜表面基本干燥。氩等离子体输入功率为600W，腔体内气压为500mTorr，处理时间5min；然后将样品进行正面原子层沉积，循环次数66次，沉积温度100℃，前驱体分别为三甲基铝和水，前驱体脉冲时间6s，载气和吹扫气体为氮气。

图4是按本方法处理后聚四氟乙烯样品的扫描电子显微镜。从图4可以看出，对膜进行等离子处理后再进行原子层沉积后，纤维变得光滑，几乎没有断裂纤维。

实施例4

将聚四氟乙烯平板膜浸没在丙酮溶液中，超声处理10min(功率100W)，30℃恒温干燥箱中干燥12h；将聚四氟乙烯浸没在甲醇溶液中，超声处理5min(功率100W)，30℃恒温干燥箱中干燥10min，使膜表面基本干燥。氩等离子体输入功率为18W，腔体内气压为300mTorr，处理时间1min。然后将样品进行功能层(光滑面)原子层沉积，循环次数132次，沉积温度100℃，前驱体分别为三甲基铝和水，前驱体脉冲时间28s，载气和吹扫气体为氮气。后对支撑层(粗糙面)进行沉积，循环次数132次，沉积温度100℃，前驱体分别为三甲基铝和水，前驱体脉冲时间28s，载气和吹扫气体为氮气。

按本方法处理后聚四氟乙烯膜表面由疏水变成超亲水，通量由0增加到270L/(h·m2·bar)。

实施例5

将聚四氟乙烯平板膜浸没在丙酮溶液中，超声处理10min(功率100W)，30℃恒温干燥箱中干燥12h；将聚四氟乙烯浸没在甲醇溶液中，超声处理5min(功率100W)，30℃恒温干燥箱中干燥10min，使膜表面基本干燥。氩等离子体输入功率为7W，腔体内气压为300mTorr，处理时间60min；然后将样品进行原子层沉积，循环次数132次，沉积温度100℃，前驱体分别为三甲基铝和水，前驱体脉冲时间28s，载气和吹扫气体为氮气。

按本方法处理后聚四氟乙烯膜表面由疏水变成超亲水，通量由0增加到100L/(h·m2·bar)。

实施例6

将聚四氟乙烯平板膜浸没在丙酮溶液中，超声处理10min(功率100W)，30℃恒温干燥箱中干燥12h；将聚四氟乙烯浸没在甲醇溶液中，超声处理5min(功率100W)，30℃恒温干燥箱中干燥10min，使膜表面基本干燥。氩等离子体输入功率为18W，腔体内气压为300mTorr，处理时间5min；将样品浸入2g/L的盐酸多巴胺溶液中(pH＝7)，反应10min，取出后真空烘箱中烘干2h，然后将样品进行原子层沉积，循环次数132次，沉积温度100℃，前驱体分别为三甲基铝和水，前驱体脉冲时间28s，载气和吹扫气体为氮气。

按本方法处理后聚四氟乙烯膜表面由疏水变成超亲水，通量由0增加到1200L/(h·m2·bar)。

综上所述，本发明是一种基于低温等离子体/原子层沉积疏水膜亲水改性方法，双向拉伸疏水膜进行低温低功率等离子体处理后，进行多巴胺等单体接枝，再进行ALD(原子层沉积)，使膜亲水性得到改善，通量增大且时效性优良的方法。

上述对实施例的描述是为了便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用本发明。熟悉本领域技术人员显然可以容易的对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中，而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例。本领域技术人员根据本发明的原理，不脱离本发明的范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种疏水膜亲水改性方法，其特征在于：对疏水膜进行低温低功率等离子体处理后，进行单体接枝，再进行原子层沉积，使膜亲水性得到改善、通量增大。

2.根据权利要求1所述的疏水膜亲水改性方法，其特征在于：首先用低温射频等离子体对疏水膜进行处理，使膜表面产生活性位点，增大膜表面吸附性能；之后，进行多巴胺单体接枝，以提高后续原子层三维沉积工艺效果；对接枝处理后的疏水膜配以前驱体，在高温下，在膜上进行吸附和反应，以对疏水膜进行原子层的三维沉积。

3.根据权利要求1所述的疏水膜亲水改性方法，其特征在于：对疏水膜等离子体处理前进行预处理，包括：

(1)将疏水膜浸没在预清洗溶液中，并超声处理后在真空干燥箱中干燥，对膜进行预清洁；

(2)将疏水膜浸没在等离子体预处理溶液中，并超声处理，真空箱中进行烘干，使膜上分散有小分子，有利于后续等离子体处理后膜上化学基团的形成，并提高材料表面吸附能力。

4.根据权利要求1所述的疏水膜亲水改性方法，其特征在于：所述低温低功率射频等离子体处理，包括：

(1)用真空分子泵对等离子体仪器抽真空；

(2)用低温低功率射频等离子体，对疏水膜表面进行活化，产生活性位点；

(3)等离子处理后的样品放置在空气中一段时间，使表面活性位点与空气反应，在表面生成亲水基团。

5.根据权利要求4所述的疏水膜亲水改性方法，其特征在于：所述步骤(2)中等离子腔体内温度为40～150℃，处理功率为7～600W，处理时间为1～60min，等离子体气压为100～1000mTorr；

所述步骤(3)中的等离子处理后的样品放置在空气中的时间为1-5分钟。

6.根据权利要求1所述的疏水膜亲水改性方法，其特征在于：对等离子体处理后的疏水膜进行多巴胺单体接枝，包括：

(1)溶剂用pH＝7的去离子水或利用缓冲溶液将pH控制到7～8.8之间；

(2)选用多巴胺或多巴胺衍生物作为溶质，配置质量体积比为0.1～10g/L的多巴胺溶液；

(3)将等离子体处理后的疏水膜浸入配置好的多巴胺或多巴胺衍生物溶液中，超声处理1～600s，取出浸泡后的膜，并在30°真空干燥箱加以干燥。

7.根据权利要求1所述的疏水膜亲水改性方法，其特征在于：对多巴胺单体接枝后的疏水膜进行原子层沉积，包括：

1)在膜上进行原子层沉积反应之前，对反应腔体抽真空，加热使腔体内温度保持在反应温度；

2)向反应腔体内通入第一种前驱体；关闭气动阀，静止，使三甲基铝气体向聚四氟乙烯多孔材料内部充分扩散、吸附；

3)向反应腔体内通入氮气，吹出未吸附的多余第一种前驱体；

4)向反应腔体内通入第二种前驱体；关闭气动阀，静止，使水向疏水膜多孔材料内部扩散、吸附；

5)向反应腔体内通入氮气，吹出未吸附的多余水；

6)2)～4)步骤即为一个循环，重复2)～4)步骤。

8.根据权利要求7所述的疏水膜亲水改性方法，其特征在于：

步骤(1)中沉积温度为30℃～200℃；

为使前驱体向多孔材料内部充分扩散，将片状膜垂直放置，各片状膜之间留有空隙，不相互遮挡。

9.根据权利要求3所述的疏水膜亲水改性方法，其特征在于：

所述的预处理方法，预清洗溶液超声处理，时间为1～600s，处理后30℃真空或恒温干燥箱中干燥1～12h；或，

预清洗溶液包括丙酮、甲乙酮、丁酮、甲醇、乙醇、丙二醇、丁醇或其他有机清洗溶液；或，

等离子体预处理溶液包括甲醇、丙酮、乙醇、水或丙烯酸或其他小分子有机溶液；或，

甲醇浸泡超声时间为1～600s，处理后30℃恒温干燥箱中干燥1～10min。

10.根据权利要求4所述的疏水膜亲水改性方法，其特征在于：

用真空分子泵对等离子体腔体抽真空，使腔体内压强为20～100mTorr；或，

所述等离子体气源包括氩气、氮气、空气、氧气或其混合气体；或，

样品之间设有间隔不相互遮挡避免等离子体对膜表面处理不均匀；或，

等离子体处理后的样品在空气中放置1～5min，使表面产生的活性位点与空气发生反应，产生亲水基团。

11.根据权利要求6所述的疏水膜亲水改性方法，其特征在于：选用pH＝7的去离子水作为溶剂配置多巴胺溶液中，进行接枝；或，

接枝用的溶液包括盐酸多巴胺、邻苯二酚或单宁酸或其他多巴胺衍生物；或，

在真空干燥箱中干燥1～12h。

12.根据权利要求7所述的疏水膜亲水改性方法，其特征在于：设置沉积温度为30℃～200℃；或，

多孔疏水商业膜，纵深比较大，在进行原子层沉积时，设置脉冲后的前驱体暴露时间12～30s，使前驱体充分向孔内扩散，使膜表面得到充分沉积；

沉积时使用的膜放置装置，各样品间间隔维持0.2～2cm；

沉积循环次数为1～150次；或，

原子沉积第一种前驱体包括三甲基铝、四氯化钛或二乙基锌。

13.根据权利要求1所述的疏水膜亲水改性方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步：将疏水膜浸没在丙酮中进行超声处理，然后在真空干燥箱中干燥，去除膜上的杂质；

第二步：将疏水膜浸没在甲醇中进行并超声处理，在恒温箱中进行短时间烘干，使膜上分散有甲醇分子；

第三步：对等离子腔体抽真空，选择合适等离子体输入功率、气体压强、处理时间，用射频等离子体处理疏水膜，在膜表面产生活性位点；

第四步：将等离子体处理后的疏水膜暴露在空气中，使表面活性位点与空气作用产生亲水基团；

第五步：将等离子体处理后的疏水膜浸泡在盐酸多巴胺溶液中，进行单体接枝，使疏水膜表面进一步活化；

第六步：选择合适的原子层沉积参数，包括沉积循环次数、沉积温度和每个循环前驱体停留时间，对等离子体改性后疏水膜进行原子层三维沉积；

其中，样品放置在等离子体腔体中时，处理部分不能有遮挡，防止等离子体对膜表面处理不均匀；或，

氩气等离子体处理功率为7～600W，时间为1～30min，等离子体气压为100～1000mTorr，温度为20～500℃；或，

在第五步中，盐酸多巴胺溶液pH＝7～9，质量体积比为0.1～10g/L；或，

接枝用单体包括丙烯酸、多巴胺、甲基丙烯酰胺或壳聚糖；或，

在第六步中，原子层沉积的氧化物包括Al₂O₃、TiO₂和ZnO，其中Al₂O₃前驱体为三甲基铝和水，载气和吹扫气体选用氮气；

等离子体处理后的疏水膜，再进行原子层沉积，沉积条件中，沉积次数66～200次，沉积反应温度100～200℃，前驱体脉冲时间12～28s，使前驱体向膜层自由扩散；或，

原子层沉积步骤中，制作框架，使平板膜垂直于沉积腔体底板放置，避免互相遮挡。

14.根据权利要求1至13中任一所述的疏水膜亲水改性方法，其特征在于：所述疏水膜包括聚四氟乙烯膜、聚偏氟乙烯或聚丙烯膜。