納濾膜表面等離子體處理對其親水性能的影響

文章出處：等離子清洗機廠家 | 深圳納恩科技有限公司| 發(fā)表時間：2022-09-23

等離子體表面處理能有效地使高分子材料表面層中產(chǎn)生大量自由基，無論惰性氣體等離子體還是活性氣體等離子體，只要高分子材料經(jīng)過等離子體極短處理，就會發(fā)生明顯的變化，經(jīng)等離子活化而生成的表面自由基，能進(jìn)一步形成特定官能團。例如在高分子材料表面導(dǎo)入含氧官能團，如-OH，-OOH等，不僅用氧等離子體處理能引入含氧官能團，即使氬或氦等離子體處理后，也能生成含氧官能團，由于最終殘留自由基與空氣接觸后對改善材料的沾潤性和粘附性起著明顯的作用。等離子體表面處理技術(shù)還可以獲得以往的濕法處理工藝等其他方法所得不到得處理效果，拓展了塑料、纖維等高分子材料的應(yīng)用前景，也提高了其使用價值。

納濾膜表面等離子體處理

納濾膜的通量和過濾效果是一個平衡過程，一般情況下提升通量會造成納濾膜截留率的損失，反之會造成通量損失，研究人員普遍希望在制備納濾膜時能保證二者性能同時最優(yōu)化。納濾膜根據(jù)用途的不同，在制備過程中往往需要進(jìn)行改性處理，以此滿足應(yīng)用環(huán)境，提高納濾膜的性能使其應(yīng)用壽命更長久。納濾膜的表面改性方法主要包括：等離子體處理、化學(xué)反應(yīng)改性和聚合物接枝等，進(jìn)行改性處理主要用于優(yōu)化納濾膜的親水性、孔隙率以及抗污性。

等離子體處理

等離子體(plasma)是指原子或者分子由于最外層電子被剝奪之后在電離條件下形成的離子化氣體狀物質(zhì)，是宇宙中的第四態(tài)，等離子體本質(zhì)上是由離子、電子、中性粒子組成，具備優(yōu)良的導(dǎo)電性。等離子體包括高溫等離子體和低溫等離子體，其中由于溫度限制，一般使用等離子體處理儀對物質(zhì)表面進(jìn)行低溫等離子體處理改性，氣體在高頻放電下被電離產(chǎn)生活性自由基，活性自由基可以激活表面的上層分子層以增加親水性，而不影響聚合物的體積。通過等離子體處理可以在膜表面引入官能團，使膜表面具備不同的特性。等離子體處理時，若通入的氣體為空氣、CO、O2或CO2時，等離子體處理將氧以羰基、酸和酯基團的形式摻入膜表面，因此聚合物通常會具備良好的親水表面。當(dāng)?shù)入x子體處理接入的氣體中含氮（N）時，則可在膜表面產(chǎn)生胺、亞胺、酰胺和丁腈官能團。等離子體處理的功率、時間、單體溫度和反應(yīng)時間等不同都會對復(fù)合膜的性能產(chǎn)生影響。使用NH3對納濾膜進(jìn)行低溫等離子體處理，結(jié)果表明等離子體處理可以提高膜的親水性和水通量。使用50%空氣－50%氬氣對薄膜復(fù)合納濾膜進(jìn)行等離子處理，經(jīng)過等離子體處理的納濾膜在膜表面形成了親水的氮氧化合物，膜的親水性得到顯著提升，與未處理的膜相比通量提升顯著。使用氬氣等離子體處理對聚醚砜基膜進(jìn)行親水改性后進(jìn)行接枝共聚，改性膜的抗污效果和強度都顯著提高，同時改性膜的通量恢復(fù)效果也較好。

等離子體處理膜表面改性技術(shù)是一種較成熟、高效、無污染、簡便可控的技術(shù)，經(jīng)處理改性后的膜與未處理的膜相比，在親水性、粗糙度和截留率上都有顯著區(qū)別，通過控制氣體種類、組成可使膜表面接入不同基團，有利于膜在實際應(yīng)用中表現(xiàn)出最優(yōu)性能并延長使用壽命。