Устройство для поверхностной модификации газоразделительной полимерной мембраны

Полезная модель относится к устройствам для модификации структуры диффузионного газоразделительного слоя полимерных мембран с целью улучшения газоразделительных свойств мембраны. Устройство за счет применения в качестве неравновесного импульсного разряда диэлектрического барьерного разряда атмосферного давления позволяет упростить конструкцию и снизить капитальные затраты. Устройство состоит из импульсного источника питания, блока подачи газа, камеры обработки и системы отвода газа при этом в качестве неравновесного импульсного разряда используют диэлектрический барьерный разряд атмосферного давления, зажигаемый между заземленным и высоковольтным плоскими электродами, между которыми размещены диэлектрик и обрабатываемая мембрана, при этом в качестве кислородсодержащего газа используют смесь инертного газа и кислорода, в которой концентрация кислорода не превышает одного процента от концентрации инертного газа.1 н.п.ф., 1 ил.

Полезная модель относится к устройствам для модификации структуры диффузионного газоразделительного слоя полимерных мембран с целью улучшения газоразделительных свойств мембраны. Применение полезной модели наиболее предпочтительно для поверхностной модификации мембран с селективным слоем на основе кремнийорганических полимеров.

Известны различные устройства для модификации структуры диффузионного газоразделительного слоя полимерных мембран в которых для улучшения газоразделительных свойств мембраны проводится модификация поверхности мембраны плазмой тлеющего разряда с использованием фторсодержащих компонент плазмообразующего газа. (см. например, патент РФ 2001665).

Недостатком известных устройств являются применение токсичных фторсодержащих соединений, а также низкое давление в камере обработки, что ограничивает технологические возможности процесса.

Ближайшим техническим решением является устройство для поверхностной модификации газоразделительной полимерной мембраны, состоящее из средства создания неравновесного импульсного СВЧ-разряда, включающего импульсный источник питания, подключенного к магнетрону, нагруженному на СВЧ-плазмотрон, который соединен по входу с блоком подачи кислородсодержащего газа, а по выходу - с вакуумной камерой обработки, где размещена обрабатываемая мембрана, и системы отвода газа - вакуумного насоса. Модификация мембраны проводится плазмой послесвечения неравновесного импульсного СВЧ-разряда низкого давления при помощи ее обработки атомарным кислородом, образующемся в неравновесном импульсном разряде кислородсодержащих газов. (А.Е.Арбатский, А.К.Вакар, А.В.Голубев // ХВЭ, 1990 г., т.24, 3, с.256-262).

Недостатками известного устройства является низкое (до 100 Па) давление в камере обработки, обусловленное использованием в качестве неравновесного импульсного разряда СВЧ-разряда низкого давления.

Техническим результатом полезной модели является упрощение устройства за счет применения в качестве неравновесного импульсного разряда диэлектрического барьерного разряда атмосферного давления, что приводит к упрощению конструкции и снижению капитальных затрат.

Для достижения указанного результата предложено устройство для поверхностной модификации газоразделительной полимерной мембраны, состоящее из средства создания неравновесного импульсного разряда, включающее импульсный источник питания, блок подачи кислородсодержащего газа, камеры обработки с размещенной в ней мембраной, и системы отвода газа, при этом средство для создания разряда выполнено в виде устройства для создания диэлектрического барьерного разряда атмосферного давления и представляет собой размещенные в камере обработки плоские заземленный и высоковольтный электроды, при этом мембрана отделена от высоковольтного электрода, соединенного с источником питания, слоем диэлектрика, система отвода газа соединена с атмосферой, а кислородсодержащий газ представляет собой смесь кислорода и инертного газа, причем содержание кислорода в смеси не более одного процента.

Общий вид устройства для поверхностной модификации газоразделительной полимерной мембраны показан на фигуре, где 1 - импульсный источник питания, 2 - блок подачи газа, 3 - камера обработки, 4 - система отвода газа, 5 - заземленный электрод, 6 -высоковольтный электрод, 7 - диэлектрик, 8 - обрабатываемая мембрана.

Устройство работает следующим образом смесь инертного газа и кислорода из блока подачи газа 2 подается в камеру обработки 3, продувается при атмосферном давлении через зазор образованный диэлектриком 7 и обрабатываемой мембраной 8 и выводится через систему отвода газа 4 в атмосферу. Выход импульсного источника питания 1 соединен с высоковольтным электродом 6, в результате чего между ним и заземленным электродом 5 зажигается импульсный диэлектрический барьерный разряд в потоке продуваемого газа. В результате диссоциации кислорода входящего в состав газовой смеси в барьерном разряде образуется атомарный кислород, под воздействием которого на поверхности селективного слоя мембраны происходят структурные и химические изменения, улучшающие газоразделительные свойства мембраны. Соотношение потоков инертного газа и кислорода выбирается не более одного процента кислорода от концентрации инертного газа, при этом атомарный кислород, образованный в процессе диссоциации молекулярного кислорода попадает на поверхность мембраны, не успевая прилипнуть к молекуле кислорода образуя озон. Применение в качестве неравновесного импульсного разряда диэлектрического барьерного разряда атмосферного давления приводит к упрощению конструкции и снижению капитальных затрат.

Устройство для поверхностной модификации газоразделительной полимерной мембраны, состоящее из средства создания неравновесного импульсного разряда, включающее импульсный источник питания, блок подачи кислородсодержащего газа, камеры обработки с размещенной в ней мембраной и системы отвода газа, отличающееся тем, что средство для создания разряда выполнено в виде устройства для создания диэлектрического барьерного разряда атмосферного давления и представляет собой размещенные в камере обработки плоские заземленный и высоковольтный электроды, при этом мембрана отделена от высоковольтного электрода, соединенного с источником питания, слоем диэлектрика, система отвода газа соединена с атмосферой, а кислородсодержащий газ представляет собой смесь кислорода и инертного газа, причем содержание кислорода в смеси не более одного процента.