如何使用 3D 打印的進(jìn)水隔板減少水凈化過程中的膜污染

來自南洋理工大學(xué) (NTU) 和新加坡科技設(shè)計(jì)大學(xué) (SUTD) 的研究人員設(shè)計(jì)并制造了創(chuàng)新的膜進(jìn)料隔板，可以提高水處理中使用的膜過濾工藝的整體性能。

傳統(tǒng)的進(jìn)料隔板通常使用傳統(tǒng)的熱擠壓和焊接方法制造，沒有經(jīng)過優(yōu)化以控制膜污染——污染物積聚在膜表面的一種不可避免的現(xiàn)象。這主要是由于制造過程在能夠產(chǎn)生幾何復(fù)雜的設(shè)計(jì)方面的限制。

談到 3D 打印，研究團(tuán)隊(duì)根據(jù)之前對正弦通道進(jìn)行的計(jì)算流體動力學(xué) (CFD) 研究，提出了一種新的正弦設(shè)計(jì)墊片。通過引入垂直或傾斜的軸向細(xì)絲來連接正弦橫向細(xì)絲，可以制造獨(dú)立的正弦間隔層，并有可能將其集成到螺旋纏繞模塊中。他們的研究論文題為“Fouling Mitigation in Reverse Osmosis Processes with 3D Printed Sinusoidal Spacers”發(fā)表在Water Research 上。

“傳統(tǒng)的網(wǎng)格間隔設(shè)計(jì)具有固有的死區(qū)，尤其是在交叉點(diǎn)節(jié)點(diǎn)周圍。這些死區(qū)會促進(jìn)膜污染，這就是為什么需要新的和創(chuàng)新的隔板設(shè)計(jì)的原因，”第一作者、南洋理工大學(xué)博士生 Koo Jing Wee 解釋說。“提出正弦間隔器的目的是考慮到這一點(diǎn)，因?yàn)橹暗?CFD 研究表明，在正弦通道的峰谷附近存在渦流，這會破壞該區(qū)域內(nèi)的局部死區(qū)。”

在他們的研究中，他們使用 Polyjet 技術(shù) 3D 打印了傳統(tǒng)的網(wǎng)狀墊片以及他們的新型正弦墊片。然后對 3D 打印的墊片進(jìn)行了一系列廣泛的性能評估，例如通道壓力損失、無機(jī)污垢和生物污垢測試。結(jié)果表明，對于無機(jī)污垢和生物污垢測試，正弦間隔器與傳統(tǒng)間隔器相比，成功地將膜污染減少了 10%。無機(jī)污垢的光學(xué)相干斷層掃描儀和生物污垢的膜解剖也揭示了對污垢餅層發(fā)展的有趣見解，并顯示了每個(gè)間隔器內(nèi)的局部死區(qū)。盡管正弦隔板的通道壓力損失略高，

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