研究人員使用3D打印機制造油水分離定制網

魔猴君行業(yè)資訊 2028天前

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中國的研究人員正試圖改進用于分離油和水等作業(yè)的網格制作，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式油水分離器的“希望候選者”可以作為進展。但是用于創(chuàng)建這種設備的真正合適的技術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備的技術：

撇油器

離心機

聚結器

浮選技術

（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、間距等參數的3D打印正交網格的設計。

（c，d）具有通孔的鐵/聚乳酸復合材料網格的光學和掃描電鏡照片。

科學家們試圖進一步尋找更好的工具，主要是在車間以及生產紡織品、皮革和石化產品的地區(qū)進行清潔活動。一個由3D打印制造的網格也可以非常有助于清理漏油。他們的目標是打破油/水的組合，讓它們變得非常穩(wěn)定，從而難以將它們分開，并清理一個可能很大的區(qū)域。以前的研究人員已經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：“打印網懸浮在丙烯酸（AA）和丙烯酰胺（AM）溶液中，通過鐵（II）介導的氧化還原反應的表面聚合，誘導PAA/AM水凝膠涂層、結合并在網上生長?！睂o機鹽浸泡在無機鹽溶液中，加入水凝膠涂層中，以增強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）作為交聯劑和過硫酸銨催化劑的聚合。

研究人員發(fā)現，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一步測試分離能力：

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打印機來制作網格，然后使用實驗室定制的設備，其中一個3D打印網格設置在兩個玻璃管之間。通過收集的水與原水的重量比，測定了分離的成功率。

3D打印球形油撇油器脫除浮油。（a）勺式撇油器和

（b）桶式撇油器的設計。用勺式撇油機收集水中藍色

（c）十二烷的浮油；用桶式撇油機收集綠色（d）柴油的浮油。

用光學顯微鏡和動態(tài)光散射法檢測了油水混合物在分離前后的液滴大小。此外，在光學顯微鏡下觀察到分離過程的進一步表征，研究人員說：“利用多次重復實驗進行了分離回收試驗。此外，該篩網還被設計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）分離過程的光學顯微鏡，水通過S-USM滲透，使油滴位于篩網上方。

（k）分離后乳狀液在S-USM上的光學成像。

研究人員制作了兩種不同類型的撇渣器——一種帶有球形網的勺式撇渣器和一種符合人體工程學的直柄撇渣器，以及一種桶式撇渣器，還包括球形網和彎曲柄。兩個撇油器在設計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打印的新制造技術相結合，可以制造出一系列特定的、有用的分離裝置，為個人生活帶來極大的便利?！?/span>

循環(huán)分離持續(xù)了90%試驗非常成功。研究小組說，這顯示了很高的重復性，含鹽的S-USM能夠快速破乳油和水的混合物。

該團隊還能夠享受其中一個更大的亮點，因為他們能夠使用破乳和原位分離。破乳過程發(fā)生在含鹽的S-USM表面，而水同時通過篩網滲透，使油留在上面。

“一個關鍵的創(chuàng)新是利用靈活的設計和制造3D打印以及隨后的水凝膠涂層處理，”研究人員總結說。帶有水凝膠涂層的球形撇油器制作簡單，能夠去除浮油?？蓪崿F各種油水分離器，以滿足未來的需求，給個人生活帶來極大的便利。考慮到它的簡單性，這項工作可以為使用3D打印技術的新方法鋪平道路，在分離、水凝膠、電子、智能機器人等許多領域中具有更實際的應用。