中国:3D打印油水分离定制网

发布者:匿名 2019-05-14 浏览量:2328

1a)熔融沉积建模(FDM)3D打印过程的典型示意图。(b)设计具有直径层数和间距参数的3D打印正交网格。(c,d)含通孔铁/聚乳酸复合材料的光学和扫描电镜照片。

中国的研究人员正试图改进用于分离油和水等作业的网格制作,他们的最新研究成果发表在《油/水混合物分离器的3D打印与原位破乳和分离》。作者指出,有许多不同类型的有希望的候选可以充当渐进式油水分离器。然而,一种真正适合制造此类设备的技术,以及匹配的后处理方法,一直是难以捉摸的,尽管目前有制造以下设备的技术:

撇油器

离心机

聚结器

浮选技术

科学家们试图进一步寻求更好的工具,主要用于车间的清理活动,以及生产纺织品皮革和石化产品的区域。3D打印的网格也非常有助于清理溢油,其中一些潜能是巨大的,螺旋式失控。他们的目标是打破变得非常稳定的油/水组合,从而难以将它们分开并清理一个可能大尺寸的区域。

以前的研究人员已经完成了有关材料方面的工作,水凝胶显示出最大的潜力。

打印的网悬浮在丙烯酸(AA)和丙烯酰胺(AM)溶液中以诱导PAA / AM水凝胶涂层,通过FeII)介导的氧化还原反应的表面聚合在网状物上生长研究人员说在浸入无机盐溶液后,将无机盐掺入水凝胶涂层中以加强水包油乳液的破乳。由于水凝胶涂层的超亲水和水下超疏油性能,超亲水和水下超疏油网(S-USM)的水下油接触角超过150°C,粘附力低。

2制造S-USM的插图。水凝胶涂覆方法涉及AAAM的聚合,其中NN'-亚甲基双丙烯酰胺(BIS)用作交联剂,过硫酸铵(APS)用作催化剂。

研究人员发现,含盐的S-USM作为分离器是有效的。然后该团队使用四种不同类型的混合物来进一步测试分离能力:

十二烷水

柴油水

植物油包水

原油水包油

他们使用带有PLA丝材FDM 3D打印机制作网格,然后使用实验室制作的定制设备其中一个3D打印网格设置在两个玻璃管之间。通过收集的水与原水的重量比,测定了分离的成功率。

使用光学显微镜和动态光散射检测分离前后油/水混合物的液滴尺寸。此外,在光学显微镜下观察了分离过程的进一步表征研究人员说使用几次重复实验进行分离的再循环试验。此外,网格也被设计成一个特殊的球形收油,成功收集浮油。

研究人员制作了两种不同类型的撇油器一种带有球形网的勺式撇渣器,种符合人体工程学的直柄撇渣器,以及一种桶式撇渣器,还包括球形网和弯曲柄。两个撇油器在设计和使用方面都取得了成功,从水中除去了油。

3通过3D打印球形撇油器浮油除油。(a))勺式撇油器和(b)桶式收油。用勺式撇油机收集水中蓝色(c)十二烷的浮油;用桶式撇油机收集绿色(d)柴油的浮油。

将水凝胶涂层处理与3D打印的新制造技术相结合,可以制造出一系列特定的有用的分离装置,为个人生活带来极大的便利研究人员说。

循环分离试验非常成功,持续了90%。研究团队表示,这显示了很高的重复性,含盐的S-USM能够快速破乳油和水的混合物。

4:水包油乳液破乳和分离的光学显微镜图像。(a-c)显示AlCl3的油破乳和缩合过程。(de)同步破乳和分离过程的方案。(f-h)光学显微镜下的分离过程中,水渗透S-USM,使油滴位于筛网上方。(k)分离后乳状液在S-USM上的光学成像。

该团队还能够享受其中一个更大的“亮点”,因为他们能够在现场使用破乳和分离破乳过程发生在含盐的S-USM表面,而水同时渗透网状物使油留在上面

研究人员总结说:“一项重要的创新是利用3D打印的灵活设计和制造以及随后的水凝胶涂层处理。“具有水凝胶涂层的球形撇浮器很容易制造并且能够去除浮油。可实现各种油水分离器,以满足未来的需求,为个人生活带来极大的便利。鉴于其简单性,这项工作可能为使用3D打印技术的新方法铺平道路,在分离水凝胶电子智能机器人等领域具有更多实际应用。

您可能会惊讶地发现网格对于研究人员来说非常重要,但它不仅可以在实验室实验中发挥重要作用,还可以在从艺术装置到机器人结构到伤口愈合网格的设计,工程和制造要求中发挥重要作用。

5a)水凝胶涂层在单个Fe / PLA棒上生长的光学显微镜照片,具有反应时间。(b)观察水凝胶厚度从约50μm增加到400μm,直至几乎堵塞孔隙,表明控制孔隙尺寸的可行性。

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