供稿人：刘子玮、高琳 供稿单位：西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室 发布日期：2024-09-04
膜蒸馏(MD)过程中的膜通量和水回收性能在海水淡化过程中至关重要。在这项研究中，使用3D打印的宏观结构垫片改善了膜性能。通常，3D打印的膜垫片为设计有利的几何变形提供了最大的灵活性。3D打印膜垫片在增强直接接触膜蒸馏(DCMD)中渗透液通量和回收率方面的作用已经得到深入研究。对具有不同液压直径和灯丝厚度的 3D 打印进料垫片的各种设计进行了比较评估。使用具有高弹性模量的聚乳酸(PLA)开发了一种经济、生物相容且高度坚固的 3D打印膜垫片。PLA是一种可生物降解的环保材料。PLA材料的热稳定性有利于温度驱动的MD工艺。对PLA丝进行热重分析(TGA)以评估热稳定性。它为膜提供结构支撑，并增强通过膜表面的质量运动。此外，这些采用PLA的3D打印膜垫片已被证明在性能上优于传统结构。此外，使用带有3D打印膜垫片的PVDF膜显示出较少的疏水性降低，为11-14%。因此，论文提出了一种设计 3D 打印膜垫片的简单方法，该垫片在 MD 操作中表现出更高的膜性能。
图1 设计图案化的3D打印垫片以增强MD性能
实验结果表明，3D打印复合垫片(TR、DI、CR)的节能效果间接说明，复合垫片的节能效果优于简单的传统垫片。这项研究说明了各种几何形状的3D打印膜垫片在实验室规模模型中的前途。总体观察表明，通过最小化和调整细丝进行进一步优化，这些3D打印的膜垫片可以成为传统膜垫片的绝佳替代品，从而在水处理过程中最大限度地提高膜的传质性能和减少结垢。