研究人員使用3D打印機(jī)制造油水分離定制網(wǎng)
魔猴君 行業(yè)資訊 1995天前
中國的研究人員正試圖改進(jìn)用于分離油和水等作業(yè)的網(wǎng)格制作，他們的最新研究成果發(fā)表在《油/水混合物分離器的3D打印與原位破乳和分離》上。作者指出，有很多可以作為漸進(jìn)式油水分離器的“希望候選者”可以作為進(jìn)展。但是用于創(chuàng)建這種設(shè)備的真正合適的技術(shù)以及匹配的后處理方法一直難以捉摸，盡管目前有制造以下設(shè)備的技術(shù)：
撇油器
離心機(jī)
聚結(jié)器
浮選技術(shù)
（a）熔融沉積建模（FDM）3D打印過程的典型示意圖。
2、具有直徑、層數(shù)、間距等參數(shù)的3D打印正交網(wǎng)格的設(shè)計(jì)。
（c，d）具有通孔的鐵/聚乳酸復(fù)合材料網(wǎng)格的光學(xué)和掃描電鏡照片。
科學(xué)家們?cè)噲D進(jìn)一步尋找更好的工具，主要是在車間以及生產(chǎn)紡織品、皮革和石化產(chǎn)品的地區(qū)進(jìn)行清潔活動(dòng)。一個(gè)由3D打印制造的網(wǎng)格也可以非常有助于清理漏油。他們的目標(biāo)是打破油/水的組合，讓它們變得非常穩(wěn)定，從而難以將它們分開，并清理一個(gè)可能很大的區(qū)域。以前的研究人員已經(jīng)為他們做了材料方面的工作，水凝膠能顯示出最大的潛力。
研究人員說：“打印網(wǎng)懸浮在丙烯酸（AA）和丙烯酰胺（AM）溶液中，通過鐵（II）介導(dǎo)的氧化還原反應(yīng)的表面聚合，誘導(dǎo)PAA/AM水凝膠涂層、結(jié)合并在網(wǎng)上生長?！睂o機(jī)鹽浸泡在無機(jī)鹽溶液中，加入水凝膠涂層中，以增強(qiáng)水包油乳狀液的破乳作用。由于水凝膠涂層的超親水性和水下超疏油性，超親水性和水下超疏油性網(wǎng)格（S-USM）的水下油接觸角在150°C以上，粘附力較低?！?/span>
美國電影制作插圖水凝膠涂層工藝涉及N’甲基雙丙烯酰胺（雙）作為交聯(lián)劑和過硫酸銨催化劑的聚合。
研究人員發(fā)現(xiàn)，含S-USM的鹽是一種有效的分離劑。然后，研究小組使用四種不同類型的混合物進(jìn)一步測(cè)試分離能力：
水中十二烷
水中柴油
水中植物油
水中原油
他們使用帶有聚乳酸纖維的FDM 3D打印機(jī)來制作網(wǎng)格，然后使用實(shí)驗(yàn)室定制的設(shè)備，其中一個(gè)3D打印網(wǎng)格設(shè)置在兩個(gè)玻璃管之間。通過收集的水與原水的重量比，測(cè)定了分離的成功率。
3D打印球形油撇油器脫除浮油。（a）勺式撇油器和
（b）桶式撇油器的設(shè)計(jì)。用勺式撇油機(jī)收集水中藍(lán)色
（c）十二烷的浮油；用桶式撇油機(jī)收集綠色（d）柴油的浮油。
用光學(xué)顯微鏡和動(dòng)態(tài)光散射法檢測(cè)了油水混合物在分離前后的液滴大小。此外，在光學(xué)顯微鏡下觀察到分離過程的進(jìn)一步表征，研究人員說：“利用多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了分離回收試驗(yàn)。此外，該篩網(wǎng)還被設(shè)計(jì)成一種特殊的球形撇油器，能夠成功地收集浮油?！?/span>
水包油乳狀液破乳分離的光學(xué)顯微鏡圖像。（a-c）顯示了AlCl3的破乳和冷凝過程。
（d，e）同步破乳和分離過程的方案。
（f–h）分離過程的光學(xué)顯微鏡，水通過S-USM滲透，使油滴位于篩網(wǎng)上方。
（k）分離后乳狀液在S-USM上的光學(xué)成像。
研究人員制作了兩種不同類型的撇渣器——一種帶有球形網(wǎng)的勺式撇渣器和一種符合人體工程學(xué)的直柄撇渣器，以及一種桶式撇渣器，還包括球形網(wǎng)和彎曲柄。兩個(gè)撇油器在設(shè)計(jì)和使用上都取得了成功，從水中去除了油。
研究人員說：“將水凝膠涂層處理與3D打印的新制造技術(shù)相結(jié)合，可以制造出一系列特定的、有用的分離裝置，為個(gè)人生活帶來極大的便利。”
循環(huán)分離持續(xù)了90%試驗(yàn)非常成功。研究小組說，這顯示了很高的重復(fù)性，含鹽的S-USM能夠快速破乳油和水的混合物。
該團(tuán)隊(duì)還能夠享受其中一個(gè)更大的亮點(diǎn)，因?yàn)樗麄兡軌蚴褂闷迫楹驮环蛛x。破乳過程發(fā)生在含鹽的S-USM表面，而水同時(shí)通過篩網(wǎng)滲透，使油留在上面。
“一個(gè)關(guān)鍵的創(chuàng)新是利用靈活的設(shè)計(jì)和制造3D打印以及隨后的水凝膠涂層處理，”研究人員總結(jié)說。帶有水凝膠涂層的球形撇油器制作簡(jiǎn)單，能夠去除浮油。可實(shí)現(xiàn)各種油水分離器，以滿足未來的需求，給個(gè)人生活帶來極大的便利?？紤]到它的簡(jiǎn)單性，這項(xiàng)工作可以為使用3D打印技術(shù)的新方法鋪平道路，在分離、水凝膠、電子、智能機(jī)器人等許多領(lǐng)域中具有更實(shí)際的應(yīng)用。
（a）單個(gè)鐵/聚乳酸棒上水凝膠涂層生長的光學(xué)顯微鏡照片及反應(yīng)時(shí)間。
（b）觀察水凝膠厚度從大約50μm增加到400μm，直至幾乎堵塞孔隙，表明控制孔隙尺寸的可行性。
你可能會(huì)驚訝地發(fā)現(xiàn)網(wǎng)格對(duì)研究人員來說如此重要，從藝術(shù)裝置到機(jī)器人結(jié)構(gòu)和傷口愈合，它不僅可以在實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)中發(fā)揮重要作用，而且可以在設(shè)計(jì)、工程和制造要求中發(fā)揮重要作用。
