供稿人:晏夢雪，田小永 發(fā)布日期：2017-06-08
膜處理技術(shù)在海水淡化、水處理和能源領(lǐng)域的應(yīng)用與日俱增，因此對既高效又方便的薄膜制備工藝的需求也隨之產(chǎn)生，但一般的膜組件（如螺旋纏繞模塊SWM）具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積小等特點，實際中難以加工成形，這可能限制薄膜技術(shù)的進一步發(fā)展。
增材制造（俗稱3D打?。┦且环N新興的、應(yīng)用前景廣闊的制造技術(shù)，可一次性成形復(fù)雜結(jié)構(gòu)零部件。近些年，全新3D打印工藝的出現(xiàn)以及打印精度的不斷提升，有望在未來實現(xiàn)新型膜組件設(shè)計上的突破。
目前，現(xiàn)有3D打印工藝已經(jīng)可以實現(xiàn)膜組件中的墊片以及宏觀模塊（大于100μm）直接快速成形，如圖1b中具有重復(fù)單元結(jié)構(gòu)的墊片，多數(shù)的打印工藝都可以實現(xiàn)其直接成形。
圖1 a)膜組件中各部分的尺度范圍及現(xiàn)有打印工藝具備的加工精度；b)傳統(tǒng)工藝制備的薄膜墊片[1]
在具有微孔結(jié)構(gòu)的膜材料制備中，3D打印技術(shù)也逐步得到了應(yīng)用。德國亞琛工業(yè)大學(xué)的研究者Tim Femmer等人通過光固化工藝加工得到具有復(fù)雜流道的犧牲模，以此進行翻模獲得最終的薄膜材料，進而實現(xiàn)氣液交換。
圖2 薄膜材料制備工藝：犧牲?？焖俪尚?、模具成形制備薄膜、溶解犧牲模、氣液反應(yīng)[2]
未來，要將3D打印技術(shù)應(yīng)用于反滲透膜（RO膜）、超濾膜（UF膜）等高精度薄膜加工，其難點主要集中在提高打印工藝的分辨率。