定制设计的3D打印料间隔器和TFN膜,MIL-101 (Fe) 用于通过前方透回收水

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 化学工程是化学工程的重要组成部分.
• 环境科学 环境科学

背景情况:

• 向前透 (FO) 是水净化和海水淡化的一个有前途的技术.
• 提高纯水流量 (PWF) 和最大限度地减少特定逆溶液流量 (SRSRS) 是FO膜性能的关键挑战.
• 解决FO系统中的污染和提高液压效率对于实际应用至关重要.

研究的目的:

• 开发和优化一种新型的薄膜纳米复合物聚乙硫 (PES) 膜,采用MIL-101 (Fe) 进行增强的向前透.
• 研究3D打印间隔器对膜性能的影响,重点关注料流动的流和污染阻力.
• 评估系统在处理乳化油性废水和实现高水回收方面的效率.

主要方法:

• 制造薄膜纳米复合材料PES膜,其度可变的PES,孔状,吸水溶液和MIL-101 (Fe).
• 优化膜制造参数,以最大限度地提高PWF和最大限度地减少SRSF.
• 在FO模块中设计和整合3D打印的间隔器 (钻石型),并与传统间隔器进行比较.
• 使用脱离离子 (DI) 水和乳化油性废水料的性能评估,测量PWF,SRSF,油排放和流量回收.

主要成果:

• 优化的纳米复合材料膜实现了7.52 Lm−2h−1的PWF和0.33 gL−1的SRSF,使用1.5 M NaCl吸取溶液和DI供水.
• 与钻石型3D打印间隔器相结合的M22膜显示,乳化油性废水的PWF为2.53 Lm-2h-1和SRSF为0.75 gL-1.
• 3D打印的间隔器设计产生了显著的流,导致较低的污染物阻力 (1.3 m-1) 与梯子类型 (1.5 m-1) 和商业间隔器 (1.7 m-1) 相比.
• 该系统在12小时内实现了19%的纯水回收,98%的油排放和液压清洗后约94%的流量回收.

结论:

• 将MIL-101 ((Fe) 集成到PES膜中,并使用3D打印的间隔器,代表了一种协同的方法,以提高向前透性能.
• 开发的FO系统显示了处理具有挑战性的料流,如乳化油性废水,提供高水回收和有效的污染物清除的巨大潜力.
• 新型间隔器设计有效地减轻了污染,提高了液压效率,为更强大,更可持续的前向透应用铺平了道路.