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【米乐体育】海水淡化的终极之路——3D打印膜技术

发布时间:2021-09-25  点击量:
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本文摘要:海水淡化是人类执着了几百年的梦想。

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海水淡化是人类执着了几百年的梦想。20世纪50年代以后,海水淡化技术随着水资源危机的激化获得了加快发展,提纯法、电渗析法、反渗透法都超过了规模化工业生产的水平,并在世界各地广泛应用。其中反渗透膜技术由于结构平稳、分离出来性能好等优点早已沦为近30余年来海水淡化领域的主流。

反渗透膜的孔径超过纳米级,在一定压力下,水分子可以通过而海水中的无机盐、重金属离子、有机物、胶体、细菌、病毒等杂质无法通过,从而构建海水的淡化。但海水淡化在材料、技术、环境、能源等方面仍不存在一系列问题,2011年《科学》杂志也早已专门展开了综述。

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此外,在这些年的较慢发展中,膜材料自身的技术发展仍然不大,渐渐沦为反渗透膜法淡化技术的瓶颈问题。目前商业化的反渗透膜主要有两种:醋酸纤维素膜和聚酰胺填充反渗透膜。20世纪60年代加利福尼亚大学洛杉矶分校Loeb和Sourirajan发明者了醋酸纤维素膜并顺利应用于海水淡化。

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到了80年代,Cadotte发明者了聚酰胺填充反渗透膜,并渐渐发展沦为膜法海水淡化的主流膜。该技术一般以间苯二胺(MPD)和均苯三甲酰氯(TMC)为单体单体,通过在聚砜超滤膜上利用界面单体制取一层聚酰胺分离出来层,从而获得复合膜。

尽管聚酰胺膜展现出出有了出色的自由选择渗透性,但在其它物性以及制备过程上仍然不存在诸多局限。比如,现有制备方法中,膜构成时的自中止现象造成膜薄无法获得有效地掌控,所获得的膜材料仍然很薄(100到200nm),表面坚硬(是典型的波峰和波谷式平缓结构)。此外,承托层表面的性质(孔径、孔间隔、孔隙率、粗糙度和表面化学特性等)必要起到到反渗透膜的界面,进而以不能预测的方式影响其它性能。

为了解决薄膜制取的技术难题,韩国科学技术院和英国帝国理工学院的科学家分别在2013和2015年积极开展了一些突破性的探寻,但由于工艺简单,仍然不存在性能不可信和无法商业化生产的问题。在近期《科学》杂志中,来自美国康涅狄格大学的科学家糅合3D打印机的理念,使用电喷雾方法将两种单体单体再行分别构成纳米级液滴,喷雾到基底上再行通过单体构成聚酰胺,构建了膜薄和粗糙度都可准确调控的高效率反渗透膜,并突破了对承托基底的依赖性,将海水淡化反渗透膜材料制取技术向前推展了一大步。海水淡化反渗透膜早已在商业上获得巨大成功。

可以意识到这种融合3D打印机和电喷雾的新型制膜技术未来将会带给新的产业革新。更加有一点期望的是,这种手段非常简单却又高效的制取方法未来将会在多功能薄膜的蓬勃发展中很快获得推展和应用于,对提高和提升人类生活质量充分发挥关键作用。


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