纳滤膜表面等离子体处理对其亲水性能的影响

等离子体表面处理能有效地使高分子材料表面层中产生大量自由基，无论惰性气体等离子体还是活性气体等离子体，只要高分子材料经过等离子体极短处理，就会发生明显的变化，经等离子活化而生成的表面自由基，能进一步形成特定官能团。例如在高分子材料表面导入含氧官能团，如-OH，-OOH等，不仅用氧等离子体处理能引入含氧官能团，即使氩或氦等离子体处理后，也能生成含氧官能团，由于最终残留自由基与空气接触后对改善材料的沾润性和粘附性起着明显的作用。等离子体表面处理技术还可以获得以往的湿法处理工艺等其他方法所得不到得处理效果，拓展了塑料、纤维等高分子材料的应用前景，也提高了其使用价值。纳滤膜表面等离子体处理
纳滤膜的通量和过滤效果是一个平衡过程，一般情况下提升通量会造成纳滤膜截留率的损失，反之会造成通量损失，研究人员普遍希望在制备纳滤膜时能保证二者性能同时最优化。纳滤膜根据用途的不同，在制备过程中往往需要进行改性处理，以此满足应用环境，提高纳滤膜的性能使其应用寿命更长久。纳滤膜的表面改性方法主要包括：等离子体处理、化学反应改性和聚合物接枝等，进行改性处理主要用于优化纳滤膜的亲水性、孔隙率以及抗污性。
等离子体处理
等离子体(plasma)是指原子或者分子由于最外层电子被剥夺之后在电离条件下形成的离子化气体状物质，是宇宙中的第四态，等离子体本质上是由离子、电子、中性粒子组成，具备优良的导电性。等离子体包括高温等离子体和低温等离子体，其中由于温度限制，一般使用等离子体处理仪对物质表面进行低温等离子体处理改性，气体在高频放电下被电离产生活性自由基，活性自由基可以激活表面的上层分子层以增加亲水性，而不影响聚合物的体积。通过等离子体处理可以在膜表面引入官能团，使膜表面具备不同的特性。等离子体处理时，若通入的气体为空气、CO、O2或CO2时，等离子体处理将氧以羰基、酸和酯基团的形式掺入膜表面，因此聚合物通常会具备良好的亲水表面。当等离子体处理接入的气体中含氮（N）时，则可在膜表面产生胺、亚胺、酰胺和丁腈官能团。等离子体处理的功率、时间、单体温度和反应时间等不同都会对复合膜的性能产生影响。使用NH3对纳滤膜进行低温等离子体处理，结果表明等离子体处理可以提高膜的亲水性和水通量。使用50%空气－50%氩气对薄膜复合纳滤膜进行等离子处理，经过等离子体处理的纳滤膜在膜表面形成了亲水的氮氧化合物，膜的亲水性得到显著提升，与未处理的膜相比通量提升显著。使用氩气等离子体处理对聚醚砜基膜进行亲水改性后进行接枝共聚，改性膜的抗污效果和强度都显著提高，同时改性膜的通量恢复效果也较好。
等离子体处理膜表面改性技术是一种较成熟、高效、无污染、简便可控的技术，经处理改性后的膜与未处理的膜相比，在亲水性、粗糙度和截留率上都有显著区别，通过控制气体种类、组成可使膜表面接入不同基团，有利于膜在实际应用中表现出最优性能并延长使用寿命。24801