[實用新型]一種利用遠程等離子體對膜組件整體改性的裝置

無效

• 申請號: 201120073364.4
• 申請日: 2011-03-18
• 公開（公告）號: CN202028342U
• 公開（公告）日: 2011-11-09
• 發明（設計）人: 趙之平;劉文芳
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: B01D63/00
• 分類號: B01D63/00;B01D65/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種利用遠程等離子體對膜組件進行整體改性的裝置，屬于膜分離技術和等離子體技術領域。

背景技術

膜分離技術是利用膜對混合物中各組分的選擇性能來分離、提純和濃縮目的產物的新型分離技術。由于具有能耗低、分離效率高、設備簡單、操作控制方便以及不污染環境等優點，已廣泛應用于化工、醫藥、輕工、食品、紡織、電子、冶金等領域。所謂膜組件是將一定面積的膜元件以某種形式組裝成的膜分離器件，是工程應用當中安裝膜的基本單元。膜按其形狀有平板膜和管狀膜兩類，其中，管狀膜有中空纖維膜、管膜、毛細管膜。膜組件可分為板框構型、卷式構型和管式構型三種。板框式和卷式膜組件均使用平板膜，管式構型組件可以使用中空纖維膜、管膜或毛細管膜，相應的膜組件分別稱為中空纖維膜組件、管式膜組件和毛細管膜組件。

隨著膜分離技術的發展，單一的膜材料已不能滿足實際應用中對不同截留分子量、化學穩定性、機械強度和耐污染等綜合性能以及一些特定分離性能的需要，而開發新型材料以制備不同性能的膜需耗費大量的精力和財力，因此，對高分子膜材料，通常采用膜表面改性的方法，在膜基體材料上引入特定的基團或聚合物支鏈，以改善膜的分離性能或使膜表面功能化。

等離子體表面改性的原理是非聚合性氣體在等離子體反應器中被等離子體激發，生成離子、激發態分子、自由基等多種活性粒子，這些活性粒子轟擊膜材料表面，產生表面自由基或形成交聯結構，可在膜表面引入特定官能團，甚至進一步通過與有機單體反應、聚合接枝，在膜表面形成新的聚合物支鏈。等離子體接枝由于具有可選擇單體范圍廣、僅對表面改性、引入接枝層薄而均勻等特點受到人們的廣泛關注。

遠程等離子體是上世紀90年代出現的利用等離子體處理的新技術。與傳統等離子體處理不同，樣品不是放置于放電區，而是離開放電區一段距離，由于等離子體中的自由基具有比電子和離子更長的壽命，因此，在遠離放電區的位置，自由基的濃度較高，而電子、離子的濃度較低，從而減少了由于電子、離子等高能活性粒子對試樣的轟擊而引起的損傷，有利于控制目的性反應，特別是強化自由基引發的化學反應。

國內西安交通大學陳杰瑢所申請的實用新型專利(CN101530777A)公開了一種等離子化學反應裝置，包括真空泵、放電反應管、纏繞在放電反應管的進口管段上的電感線圈、射頻電源和儲氣罐。其特征在于，還包括作為遠程區的自由基反應室，其出口與真空泵連通，進口與放電反應管的出口連通。放電反應管靠進口段為放電區，靠出口段為擴散區。放電反應管和自由基反應室為一個整體管段。采用該套裝置，該小組成員利用氬、氮等遠程等離子體對聚四氟乙烯(PTFE)、聚氯乙烯(PVC)以及活性炭纖維等材料成功進行了改性。

不過，目前的遠程等離子體技術只限于對放置于放電反應管內的膜個體(包括中空纖維膜、管膜、毛細管膜和平板膜)進行表面改性，無法對由多/單根膜組裝構成的中空纖維膜組件、管式膜組件或毛細管膜組件進行規模修飾，也無法對由多/單片平板膜組裝構成的板框式膜組件進行規模修飾。

發明內容

本實用新型的目的是為了解決現有遠程等離子體表面改性裝置無法對多張平板膜或管狀膜組成的整個膜組件進行規模修飾的缺點，而提供一種利用遠程等離子體對膜組件進行整體改性的裝置。

本實用新型的目的是通過以下技術方案實現的：

本實用新型的一種利用遠程等離子體對膜組件進行整體修飾的裝置，包括真空泵、放電管、儲氣罐、纏繞在放電管上的電感線圈、與電感線圈連接的射頻電路，放電管的進氣孔通過流量調節閥和流量計與儲氣罐管路連接，放電管的進氣孔設置有真空計；還包括膜組件，放電管的出氣孔通過三通控制閥分別與膜組件進氣一側的軸向進氣/液孔和側向進氣/液孔管路相連，膜組件出氣一側的軸向出氣/液孔和側向出氣/液孔同時通過三通控制閥與真空泵管路相連。

其中，所述的真空計也可設置在放電管和膜組件之間的管路上。

所述的放電管與膜組件之間的距離為0～40cm。

所述的膜組件為中空纖維膜組件、管狀膜組件、毛細管膜組件、平板膜組件。

所述的膜組件中的膜為高分子膜、表面復合有高分子膜材料的管狀無機膜。

所述的儲氣罐中儲存的用于產生等離子體的非聚合性氣體為空氣、CO₂、氮氣、氨氣、氬氣、氧氣、氫氣、水蒸氣。

采用本實用新型的裝置對各種膜組件進行等離子體表面改性的方法，具體方法為：