[實用新型]一種面向中空纖維膜批量改性的旋轉原子層沉積反應器

有效

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• 申請日: 2017-12-05
• 公開（公告）號: CN207581935U
• 公開（公告）日: 2018-07-06
• 發(fā)明（設計）人: 汪勇;賈小娟;熊森
• 申請（專利權）人: 南京工業(yè)大學
• 主分類號: C23C16/455
• 分類號: C23C16/455;C23C16/458;C23C16/40
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 馮慧

本實用新型是一種面向中空纖維膜批量改性的旋轉原子層沉積設備，用以實現中空纖維膜在腔體中的轉動和均勻沉積。旋轉反應器包括腔體和上蓋，腔體頂部與上蓋通過密封圈密封，保證裝置整體可達到實驗所需求的真空度。將帶有磁鐵的電機固定在腔體的蓋子上，利用磁鐵的相互作用力，使得腔體內部的磁鐵隨著電機的轉動而轉動。進而帶動多孔轉盤轉動。中空纖維膜固定在多孔轉盤上。通過調節(jié)電機轉速，帶動中空纖維膜旋轉，使得脈沖進腔體的反應物在腔體內均勻擴散，在膜表面均勻沉積。本實用新型設備通過旋轉樣品，加快反應物擴散，使其均勻充滿整個腔體，從而實現大批量沉積改性纖維類材料的目的，具有高效性和高產量等優(yōu)點。

技術領域

本實用新型專利涉及原子層沉積反應器，提供了一種更均勻可控的批量改性中空纖維膜表面的旋轉式原子層沉積反應器。

背景技術

聚合物多孔分離材料在水處理、油水分離、顆粒物過濾等領域發(fā)揮著重要作用。相較于平板膜，中空纖維膜有很多優(yōu)勢，例如單位體積的有效過濾表面積較大，組件制造簡單，不需要進料和滲透間隔物以及預處理和維護較簡單等。因此，中空纖維膜在化學廢水處理、血液氧合、血液透析的生物醫(yī)學材料以及食品加工工業(yè)中有潛在的應用。為了達到預期目標，需要對聚合物膜材料表面的性能通過物理或者化學方法進行親水化改性。但聚合物材料表面改性的傳統(tǒng)的方法，例如化學改性、填充改性、共混改性或者等需采用大量的化學試劑，改性過程繁瑣，改性后多孔材料性能提升空間較小，改性不完全，無法實現對孔徑的精密控制。更重要的是，大量有機廢水的產生極大地增加了后續(xù)處理過程的難度以及經濟成本。

原子層沉積（atomic layer deposition，ALD）是一種先進的超薄膜沉積技術，由于其反應過程具有自限制性，因此得到的沉積層具有良好的保形性，并可實現亞納米級的厚度控制。由于其可在較低溫度下實現復雜的三維孔道內均勻保形地沉積，因此逐漸成為聚合物多孔分離材料改性的重要手段。

與傳統(tǒng)的膜表面改性方法相比，親水改性的疏水膜表面經原子層沉積氧化物親水改性后，其均勻性和保形性良好，親水性明顯增加，抗蛋白污染能力增強；通過改變沉積次數，其滲透性能和截留率可逐級調節(jié)，因此通過ALD技術改性中空纖維膜具有商業(yè)的應用前景。

然而，目前使用的原子層沉積反應器大部分是固定腔體，沉積腔室較小，基底在腔體內處于靜置狀態(tài)，在沉積反應過程中容易出現死角，反應物擴散不均勻，導致膜表面沉積不均勻；且樣品容量較少，生產效率較低，限制了使用范圍和產量。因此亟待開發(fā)一種新型的反應腔體以解決ALD不適用于大批量沉積改性高過濾面積的纖維類材料的難題。

發(fā)明內容

本實用新型專利為解決上述的技術問題提供了一種適用于大批量沉積改性中空纖維膜的原子層沉積旋轉反應器，可以均勻和高效的進行膜表面親水改性，實現分離性能的提升。

為實現上述目的，本實用新型方案如下：

一種面向中空纖維膜批量改性的旋轉原子層沉積反應器，包括腔體和上蓋，腔體的頂部和上蓋通過密封圈密封連接，腔體底部設有進氣管和出氣管；帶有磁鐵的電機固定于上蓋的頂部，電機通過轉軸帶動磁鐵轉動；在腔體內有同樣的磁鐵，在磁鐵的相互作用力下，腔體內的磁鐵隨著電機的轉動而轉動；支架固定在腔體側壁上，磁鐵通過轉軸固定在支架上；轉軸的末端連接多孔轉盤，中空纖維膜懸掛在多孔轉盤上。

其中，多孔轉盤中孔的排布為同心圓排布，中空纖維膜通過生料帶懸掛在多孔轉盤上。所述密封圈為氟橡膠O型密封圈。支架用螺絲固定在腔體側壁上，方便樣品放入和取出。

本實用新型專利設計將中空纖維膜固定在轉盤上，通過調節(jié)電機轉速，帶動樣品膜旋轉，使得脈沖進腔體的反應物在腔體內均勻擴散，在膜表面均勻沉積。生產能力可根據增加腔體大小而增加。可以通過調節(jié)旋轉轉速，以適應不同的沉積條件。

有益效果：

1.通過擴大反應腔體，提高膜的裝填面積，增加了中空纖維膜的裝載量，提高產量和效率；