研究人員開發(fā)可負(fù)擔(dān)的除砷的3D打印濾水器
時(shí)間：2020-05-22 09:15 來源：中國(guó)3D打印網(wǎng) 作者：中國(guó)3D打印網(wǎng) 閱讀：次
中國(guó)3D打印網(wǎng)5月22日訊，來自印度尼西亞和韓國(guó)的研究人員聚集在一起，特別是為發(fā)展中國(guó)家改進(jìn)了水過濾系統(tǒng)，發(fā)布了一項(xiàng)最新研究的成果，該研究結(jié)果是“用于經(jīng)濟(jì)，現(xiàn)場(chǎng)除砷的三維打印水過濾系統(tǒng)”。
砷是地球上發(fā)現(xiàn)的一種天然元素，實(shí)際上是眾所周知的人類毒素，它可以損害肺，膀胱，肝臟，腎臟，甚至導(dǎo)致死亡。由于飲用水被污染，在像我國(guó)這樣的國(guó)家以及發(fā)展中國(guó)家中，有數(shù)百萬人處于危險(xiǎn)之中，發(fā)展中國(guó)家對(duì)公共衛(wèi)生的威脅要比發(fā)達(dá)國(guó)家更為嚴(yán)重，因?yàn)樵诎l(fā)展中國(guó)家，家庭供水主要來自天然地下水，其中砷含量很高；因此，發(fā)展中國(guó)家普遍存在的健康風(fēng)險(xiǎn)是一個(gè)迫在眉睫的嚴(yán)重問題。
研究人員提出將3D打印作為一種潛在的負(fù)擔(dān)得起且易于使用的砷過濾方法，研究人員指出，可以創(chuàng)建一種自動(dòng)且可重新配置的設(shè)備來充當(dāng)“化學(xué)反應(yīng)平臺(tái)”。樣品是在AutoCAD中設(shè)計(jì)的，每個(gè)樣品的外部高度為40mm，外徑為30mm。將數(shù)據(jù)傳輸?shù)絊implify3D，然后使用PLA燈絲將樣品在DeltaBot 3D打印機(jī)上進(jìn)行3D打印。
氧化鐵（III）涂層涂覆在3D打印通道上。
（A）過濾器的內(nèi)部表面積和總通道體積與通道寬度的函數(shù)關(guān)系。內(nèi)表面積表示過濾器內(nèi)部方形通道的總面積（藍(lán)色圓圈）�？偼ǖ荔w積是過濾器中洗脫液在過濾過程中可能占據(jù)的空白空間的總和（黑色正方形）。 （B）樣品制備和過濾過程的橫截面示意圖。實(shí)際照片顯示在插圖中。在酸水解時(shí)，在通道內(nèi)部形成羧基和羥基。然后將水解的過濾器浸泡在氫氧化鐵（III）溶液中并干燥，導(dǎo)致氧化鐵（III）沉積在表面上。沉積的鐵（III）氧化物被簡(jiǎn)化為式單元（棕圈）。在樣品制備步驟之后，As（III）溶液流過過濾器，并且As（III）離子（藍(lán)色圓圈）被吸附到氧化鐵（III）上。 （C）過濾器中鐵（III）氧化物的負(fù)載量與通道寬度的關(guān)系。 https://doi.org/10.1371/journal.pone.0231475.g002
三維過濾器設(shè)計(jì)和樣品制備說明。
（A）過濾器的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)了四個(gè)不同尺寸的濾光片，單位正方形的通道寬度分別為0.8、1.0、1.8和4.0 mm。圖中所有數(shù)字均以毫米為單位。 （B）3D打印的PLA過濾器表面樣品制備過程的圖示：酸水解，氧化鐵加載和干燥。 （C，D）3D打印的濾鏡（C）在氧化鐵（III）吸附之前和之后（D）的頂部（左側(cè)）和底部（右側(cè)）的圖片。
https://doi.org/10.1371/journal.pone.0231475.g001
在3D打印設(shè)備上進(jìn)行了有關(guān)砷離子對(duì)氧化鐵的吸附的評(píng)估。最終，研究人員注意到鐵的均勻分布。過濾前未發(fā)現(xiàn)砷，但過濾器表面有“大量”砷。
SEM-EDX圖像和3D打印濾鏡的元素分析。
（A）過濾后的過濾器的SEM圖像和EDX元素圖（碳（C），氧（O），鐵（Fe）和砷（As））。 As（III）過濾之前和之后的（C）過濾器表面的SEM圖像。 （D）在過濾As（III）之前和之后，以重量百分比計(jì)的元素的定量分布。
https://doi.org/10.1371/journal.pone.0231475.g004
報(bào)告了As（III）對(duì)不同吸附劑的吸附能力。
https://doi.org/10.1371/journal.pone.0231475.t001
不同載體材料對(duì)氧化鐵對(duì)砷（III）的吸附能力。
砷是地球上發(fā)現(xiàn)的一種天然元素，實(shí)際上是眾所周知的人類毒素，它可以損害肺，膀胱，肝臟，腎臟，甚至導(dǎo)致死亡。由于飲用水被污染，在像我國(guó)這樣的國(guó)家以及發(fā)展中國(guó)家中，有數(shù)百萬人處于危險(xiǎn)之中，發(fā)展中國(guó)家對(duì)公共衛(wèi)生的威脅要比發(fā)達(dá)國(guó)家更為嚴(yán)重，因?yàn)樵诎l(fā)展中國(guó)家，家庭供水主要來自天然地下水，其中砷含量很高；因此，發(fā)展中國(guó)家普遍存在的健康風(fēng)險(xiǎn)是一個(gè)迫在眉睫的嚴(yán)重問題。
研究人員提出將3D打印作為一種潛在的負(fù)擔(dān)得起且易于使用的砷過濾方法，研究人員指出，可以創(chuàng)建一種自動(dòng)且可重新配置的設(shè)備來充當(dāng)“化學(xué)反應(yīng)平臺(tái)”。樣品是在AutoCAD中設(shè)計(jì)的，每個(gè)樣品的外部高度為40mm，外徑為30mm。將數(shù)據(jù)傳輸?shù)絊implify3D，然后使用PLA燈絲將樣品在DeltaBot 3D打印機(jī)上進(jìn)行3D打印。
氧化鐵（III）涂層涂覆在3D打印通道上。
（A）過濾器的內(nèi)部表面積和總通道體積與通道寬度的函數(shù)關(guān)系。內(nèi)表面積表示過濾器內(nèi)部方形通道的總面積（藍(lán)色圓圈）�？偼ǖ荔w積是過濾器中洗脫液在過濾過程中可能占據(jù)的空白空間的總和（黑色正方形）。 （B）樣品制備和過濾過程的橫截面示意圖。實(shí)際照片顯示在插圖中。在酸水解時(shí)，在通道內(nèi)部形成羧基和羥基。然后將水解的過濾器浸泡在氫氧化鐵（III）溶液中并干燥，導(dǎo)致氧化鐵（III）沉積在表面上。沉積的鐵（III）氧化物被簡(jiǎn)化為式單元（棕圈）。在樣品制備步驟之后，As（III）溶液流過過濾器，并且As（III）離子（藍(lán)色圓圈）被吸附到氧化鐵（III）上。 （C）過濾器中鐵（III）氧化物的負(fù)載量與通道寬度的關(guān)系。 https://doi.org/10.1371/journal.pone.0231475.g002
三維過濾器設(shè)計(jì)和樣品制備說明。
（A）過濾器的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)了四個(gè)不同尺寸的濾光片，單位正方形的通道寬度分別為0.8、1.0、1.8和4.0 mm。圖中所有數(shù)字均以毫米為單位。 （B）3D打印的PLA過濾器表面樣品制備過程的圖示：酸水解，氧化鐵加載和干燥。 （C，D）3D打印的濾鏡（C）在氧化鐵（III）吸附之前和之后（D）的頂部（左側(cè)）和底部（右側(cè)）的圖片。
https://doi.org/10.1371/journal.pone.0231475.g001
在3D打印設(shè)備上進(jìn)行了有關(guān)砷離子對(duì)氧化鐵的吸附的評(píng)估。最終，研究人員注意到鐵的均勻分布。過濾前未發(fā)現(xiàn)砷，但過濾器表面有“大量”砷。
SEM-EDX圖像和3D打印濾鏡的元素分析。
（A）過濾后的過濾器的SEM圖像和EDX元素圖（碳（C），氧（O），鐵（Fe）和砷（As））。 As（III）過濾之前和之后的（C）過濾器表面的SEM圖像。 （D）在過濾As（III）之前和之后，以重量百分比計(jì)的元素的定量分布。
https://doi.org/10.1371/journal.pone.0231475.g004
報(bào)告了As（III）對(duì)不同吸附劑的吸附能力。
https://doi.org/10.1371/journal.pone.0231475.t001
不同載體材料對(duì)氧化鐵對(duì)砷（III）的吸附能力。
https://doi.org/10.1371/journal.pone.0231475.t002
“隨著通道寬度變窄，與3D打印濾鏡的內(nèi)表面積增加相對(duì)應(yīng)，（1）在濾鏡的內(nèi)表面沉積了更多的三氧化二鐵（吸附劑），（2）大氣條件下的流量（沒有外部泵送）降低了�！毖芯咳藛T總結(jié)說。
吸附過濾的表面積，并在吸附過濾中顯示出更好的除砷效果。 研究還表明，內(nèi)表面積較大的過濾器比表面積較小的過濾器在吸附過濾方面更有效。 由于可以通過過濾器本身的結(jié)構(gòu)來控制通過過濾器的水的流量，因此不需要額外的泵送。 本報(bào)告中介紹的緊湊型過濾器應(yīng)該可以用作小型凈水裝置，可以很容易地運(yùn)送到任何被砷污染的地點(diǎn)。”
中國(guó)3D打印網(wǎng)點(diǎn)評(píng)： 近年來，許多項(xiàng)目涉及3D打印，以配合改善全球供水的努力，從使用霧豎琴收集純凈水到使用膜作為污染物的屏障，可生物降解的過濾器等等。
中國(guó)3D打印網(wǎng)編譯文章！
(責(zé)任編輯：admin)
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