供稿人：劉子瑋、高琳 供稿單位：西安交通大學(xué)機(jī)械制造系統(tǒng)工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 發(fā)布日期：2024-09-04
膜蒸餾(MD)過程中的膜通量和水回收性能在海水淡化過程中至關(guān)重要。在這項(xiàng)研究中，使用3D打印的宏觀結(jié)構(gòu)墊片改善了膜性能。通常，3D打印的膜墊片為設(shè)計(jì)有利的幾何變形提供了最大的靈活性。3D打印膜墊片在增強(qiáng)直接接觸膜蒸餾(DCMD)中滲透液通量和回收率方面的作用已經(jīng)得到深入研究。對(duì)具有不同液壓直徑和燈絲厚度的 3D 打印進(jìn)料墊片的各種設(shè)計(jì)進(jìn)行了比較評(píng)估。使用具有高彈性模量的聚乳酸(PLA)開發(fā)了一種經(jīng)濟(jì)、生物相容且高度堅(jiān)固的 3D打印膜墊片。PLA是一種可生物降解的環(huán)保材料。PLA材料的熱穩(wěn)定性有利于溫度驅(qū)動(dòng)的MD工藝。對(duì)PLA絲進(jìn)行熱重分析(TGA)以評(píng)估熱穩(wěn)定性。它為膜提供結(jié)構(gòu)支撐，并增強(qiáng)通過膜表面的質(zhì)量運(yùn)動(dòng)。此外，這些采用PLA的3D打印膜墊片已被證明在性能上優(yōu)于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)。此外，使用帶有3D打印膜墊片的PVDF膜顯示出較少的疏水性降低，為11-14%。因此，論文提出了一種設(shè)計(jì) 3D 打印膜墊片的簡(jiǎn)單方法，該墊片在 MD 操作中表現(xiàn)出更高的膜性能。
圖1 設(shè)計(jì)圖案化的3D打印墊片以增強(qiáng)MD性能
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，3D打印復(fù)合墊片(TR、DI、CR)的節(jié)能效果間接說明，復(fù)合墊片的節(jié)能效果優(yōu)于簡(jiǎn)單的傳統(tǒng)墊片。這項(xiàng)研究說明了各種幾何形狀的3D打印膜墊片在實(shí)驗(yàn)室規(guī)模模型中的前途。總體觀察表明，通過最小化和調(diào)整細(xì)絲進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化，這些3D打印的膜墊片可以成為傳統(tǒng)膜墊片的絕佳替代品，從而在水處理過程中最大限度地提高膜的傳質(zhì)性能和減少結(jié)垢。