用于水处理的垫片和膜的3D打印的新见解

在过去的几十年中,3-D打印在各个方面都取得了长足的进步,许多行业见证了各自领域的创新性突破。其中,尤其是水处理行业已经获得了3D打印的好处。高性能的垫片和隔膜可以通过3-D打印技术制造,它们有助于提高产量,同时将纯化过程中的能耗降至最低。

南洋理工大学(NTU)和技术的新加坡与设计大学(SUTD)的研究人员回顾了最近的努力和不足,以及3-d的报道相互矛盾印刷在薄膜为基础的水处理。他们的研究论文标题为“间隔物和膜的综述:常规或混合增材制造?” 已在水研究中发表。

在论文中,他们讨论了3-D打印间隔物的潜力。3-D打印具有极大的设计自由度,可以制造复杂而创新的垫片,而这在以前是传统的热挤压方法无法实现的。这些隔离物能够减少流道内的死区数量,并有助于减轻有害的膜污染问题。一些垫片设计(例如螺旋垫片,涡轮垫片和柱垫片)甚至能够减少能耗。

本文还提出了有关3-D打印膜可行性的有趣观点。孔径小于1μm的微滤膜(MF)以前是通过常规方法(例如烧结或相转化)制造的。但是,对于3D打印,迄今为止,据说双光子聚合打印技术具有约1μm的最佳打印分辨率。从理论上讲,用3-D打印法制造微滤(MF)膜应该是不可能的。因此,当越来越多的出版物报道了在过去十年中成功制造3-D打印MF膜时,它在水处理行业中引起了很多混乱。

为了解决这种混乱,本文严格分析了这些3-D打印膜,特别是关于3-D打印在整个制造过程中的作用。本文还介绍了混合增材制造,即将3-D打印与其他已建立的制造方法结合使用的过程。它显示了3D打印与其他已建立的过程一起使用时,尽管其打印分辨率不足,但如何仍然可以成为制造膜的强大工具。

“ 3-D打印正在从单机工艺逐步发展到多集成工艺。水处理行业的应用不断增长,尤其是基于膜的技术。预计未来的重点将从实验室规模的原型制作转向大型制造商。”南大首席研究员副教授Chong Tzyy Haur说。

“克服规模扩大和材料限制将是一个挑战,但是今天已经进行了持续的研究工作。将来,甚至可能有可能采用4D打印技术制造出能够适应周围环境的智能垫片和薄膜。” SUTD的合著者Chua Chee Kai教授解释说。

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