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3D打印技术用于海水淡化

 

来源:康涅狄格大学化学与生物工程系,环境科学与工程中心      发布时间:2018年8月16日

 

       全世界有超过3亿人依赖淡化水来满足他们日常生活需求。而且这种需求还会随着人口增加及生活水平的提高而增长。

       目前,世界各地的海水淡化厂通常采用复杂且昂贵的海水淡化技术,最常用的技术是反渗透(RO),这是一种迫使海水通过能够去除盐和其他小分子污染物的膜的过程。虽然RO的使用在世界范围内持续增长,但其许多缺点,如常因有机物和水基化微粒(如碳酸钙)聚集而造成滤膜堵塞,必须经常地更换滤膜,或是安装昂贵的装置以使这些杂质到达过滤器之前被去除,这些包括高能耗和膜污染问题,困扰着整个行业。8月17日《科学》杂志上的报道了一项针对广泛使用的海水过滤材料表面进行光滑处理的技术,可大大降低淡水生产成本。

       来自美国康涅狄格大学的科学家借鉴3D打印的理念,采用电喷雾方法将两种聚合单体先分别形成纳米级液滴,喷雾到基底上再通过聚合形成聚酰胺,实现厚度、粗糙度、渗透性和表面亲水性可精确调控,并突破了对支撑基底的依赖性,这种膜不易结垢,并且很少的能量即可使水流过它们,将海水淡化反渗透膜材料制备技术向前推动了一大步。

3D印刷电喷雾工艺的示意图   图片:Maqsud R. Chowdhury / McCutcheon Lab

       传统的聚酰胺膜的厚度在100和200纳米(nm)之间,不能控制。康涅狄格大学的电喷雾方法可以控制薄至15纳米的膜,并能够以4纳米的增量控制膜厚度,达到该领域前所未有的水平。同样,典型的RO膜具有超过80nm的粗糙度。康涅狄格大学的研究人员能够制造出粗糙度低至2nm的膜,而且这些膜表现出高脱盐率并且在RO的常规压力下操作时是坚固的。

新旧聚酰胺薄膜扫描电子显微镜图像对比

 

       这种创新又高效的新方法不仅限于海水淡化,未来有望在更多的领域得到推广和应用。

 

原文链接:New Findings May Lead to Sea Change in Desalination Technology

编译:刘群    审校:王秀娟