深圳市创想三维科技有限公司

研究人员使用3D打印机制造油水分离定制网

文章来源:深圳市创想三维科技有限公司人气:517发表时间:2019-05-16 17:51:53

       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》上。作者指出,有很多可以作为渐进式油水分离器的“希望候选者”可以作为进展。但是用于创建这种设备的真正合适的技术以及匹配的后处理方法一直难以捉摸,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



       (a)熔融沉积建模(FDM)3D打印过程的典型示意图。2、具有直径、层数、间距等参数的3D打印正交网格的设计。(c,d)具有通孔的铁/聚乳酸复合材料网格的光学和扫描电镜照片。

       科学家们试图进一步寻找更好的工具,主要是在车间以及生产纺织品、皮革和石化产品的地区进行清洁活动。一个由3D打印机制造的网格也可以非常有助于清理漏油。他们的目标是打破油/水的组合,让它们变得非常稳定,从而难以将它们分开,并清理一个可能很大的区域。以前的研究人员已经为他们做了材料方面的工作,水凝胶能显示出最大的潜力。

       研究人员说:“打印网悬浮在丙烯酸(AA)和丙烯酰胺(AM)溶液中,通过铁(II)介导的氧化还原反应的表面聚合,诱导PAA/AM水凝胶涂层、结合并在网上生长。”将无机盐浸泡在无机盐溶液中,加入水凝胶涂层中,以增强水包油乳状液的破乳作用。由于水凝胶涂层的超亲水性和水下超疏油性,超亲水性和水下超疏油性网格(S-USM)的水下油接触角在150°C以上,粘附力较低。”



       美国电影制作插图水凝胶涂层工艺涉及N’甲基双丙烯酰胺(双)作为交联剂和过硫酸铵催化剂的聚合。

       研究人员发现,含S-USM的盐是一种有效的分离剂。然后,研究小组使用四种不同类型的混合物进一步测试分离能力:

       水中十二烷

       水中柴油

       水中植物油

       水中原油

       他们使用带有聚乳酸纤维的FDM 3D打印机来制作网格,然后使用实验室定制的设备,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。



       3D打印球形油撇油器脱除浮油。(a)勺式撇油器和(b)桶式撇油器的设计。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。

       用光学显微镜和动态光散射法检测了油水混合物在分离前后的液滴大小。此外,在光学显微镜下观察到分离过程的进一步表征,研究人员说:“利用多次重复实验进行了分离回收试验。此外,该筛网还被设计成一种特殊的球形撇油器,能够成功地收集浮油。”



       水包油乳状液破乳分离的光学显微镜图像。(a-c)显示了AlCl3的破乳和冷凝过程。(d,e)同步破乳和分离过程的方案。(f–h)分离过程的光学显微镜,水通过S-USM渗透,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。

       研究人员制作了两种不同类型的撇渣器——一种带有球形网的勺式撇渣器和一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上都取得了成功,从水中去除了油。

       研究人员说:“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。”

循环分离持续了90%试验非常成功。研究小组说,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。

       该团队还能够享受其中一个更大的亮点,因为他们能够使用破乳和原位分离。破乳过程发生在含盐的S-USM表面,而水同时通过筛网渗透,使油留在上面。

       “一个关键的创新是利用灵活的设计和制造3D打印以及随后的水凝胶涂层处理,”研究人员总结说。带有水凝胶涂层的球形撇油器制作简单,能够去除浮油。可实现各种油水分离器,以满足未来的需求,给个人生活带来极大的便利。考虑到它的简单性,这项工作可以为使用3D打印技术的新方法铺平道路,在分离、水凝胶、电子、智能机器人等许多领域中具有更实际的应用。



       (a)单个铁/聚乳酸棒上水凝胶涂层生长的光学显微镜照片及反应时间。(b)观察水凝胶厚度从大约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。

       你可能会惊讶地发现网格对研究人员来说如此重要,从艺术装置到机器人结构和伤口愈合,它不仅可以在实验室实验中发挥重要作用,而且可以在设计、工程和制造要求中发挥重要作用。

       来源:创想三维 https://www.cxsw3d.com/

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