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近年來,塑料中像聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚四氟乙烯(PTFE)等由于具有質輕、耐腐蝕、已加工成形、價格適宜等優點,廣泛用于制作化工塔填料。研究表明,塑料填料表面潤濕性能主要為暴露在表面的原子種類和基團性質及排列方式所決定。表面改性主要增加表面層的親水基團(如-OH基)或在碳氫鏈中加入其他原子以提高其臨界表面張力。常用表面處理方法有:化學(或酸)氧化法、等離子法、射線輻射法;及溶劑涂覆法等。

國內外對塑料填料表面處理方法可參閱如下

1.化學氧化法

化學氧化法(或稱酸氧化處理法),有液相冷氧化和氣相氧化二種液相冷氧化是將填料放在強氧化性酸液如濃硫酸中,在0℃下進行浸漬處理;氣相氧化是將填料同含有0.5%~10%

(體積)SO₃和低于5%(體積)的氧反應,應后再與能同SO3起反應的物質(如水、氨、堿金屬、碳酸鹽或堿金屬碳酸鹽堿金屬氫氧化物或堿土金屬氫氧化物)反應,使表面形成中性親水層

化學法是各種處理方法中效果較好的一種它使填料所有表面都能接觸到處理劑,因此適合于處理不規則形狀的制品,此種方法的缺點是在操作過程中對安全與衛生的要求較高,而在液相中用酸量大,廢酸難以處理。

將Dg50聚丙烯鮑爾環填料,用“OPS”化學處理法,在500mm、1.5m高填料層中用氨空氣/水體系進行傳質試驗,氣相總傳質單元高度Ho降低了20%~23%

2.處理法

Dg25聚丙烯鮑爾環填料,用光氯化~NaOH水解法,表面接觸角由原來的102°降低到56°,在70mm試驗塔中,醋酸水蒸餾的分離效果提高40%.

聚偏四氟乙烯圓柱填料2.8mm×3.5mm,用沸騰NaOH溶液煮,表面接觸角由原來的85°降低到55°,在30mm試驗塔中,醋酸水蒸餾的分離效果提高30%

3.輻射法

輻射法是用射線照射填料,以提高填料的表面張力。

用射線輻射法照射聚丙烯填料,接觸角由84降低到55°提高了填料表面的臨界張力形成親水表面層。

用射線輻射法照射聚氯乙烯填料,接觸角由73降低到40°,使表面產生二次侵蝕,增加了粗糙度。

4.等離子法

等離子法也稱電暈放電法,其原理是用無電極的高頻連續不斷地提供能量,使氣體分子部分激化成帶有正離子和電子的電離氣體。這些離子能進到塑料表面的分子結構中去,表面分子形成了氧化基和極性基,從而使被處理材料的表面張力得到提高.

5.溶劑涂覆法

此法先將填料在溶劑中浸漬,然后在其表面涂覆一層親水層。

將聚氯乙烯填料進行溶劑涂覆處理,可以使接觸角降至5以下,填料表面的潤濕程度提高1.3倍.

關于填料的表面處理效果,見解頗多,因此在工業應用過程中應綜合考慮物系性質、操作狀況等諸多因素,使表面處理能真正提高填料的傳遞效率。