پرینت سه بعدی غشاء تصفیه آب

در فرآیندهای نمک زدایی آب به روش اسمز معکوس از غشاهای ساخته شده از پلیمریزاسیون پلی آمید کامپوزیت استفاده می کنند. عملکرد غشای کامپوزیت لایه نازک برای فرایند نمک زدایی با اسمز معکوس به مختصه های ویژه آن یعنی ضخامت و زبری پلی آمید تشکیل شده بستگی دارد. روش‌های فعلی تولید پلی آمید کامپوزیت لایه نازک فاقد توانایی کنترل این ویژگی‌ها با وضوح و دقت بالا هستند. یک رویکرد جدید که اخیرا مورد استفاده قرار گرفته است، بکارگیری روش پرینت سه بعدی برای رسوب مونومرهای پلیمری بر روی یک بستر می باشد. استفاده از این تکنیک برای ساخت غشاهای لایه نازک پلی آمید منجر به تولید غشاهایی با ضخامت و زبری قابل تنظیم می باشد. این نوع غشاهای تولید شده می‌توانند با ضخامت‌های کمتر از 15 نانومتر کنترل و طراحی شوند که در غشاهای تجاری این خصوصیت با دقت بالا قابل کنترل نیست.

یک غشای آب شیرین کن پلی آمیدی حاصل از پرینت 3 بعدی باید همان خواص نفوذ پذیری غشاهای موجود تجاری را داشته باشد بدین معنا که ضخامت آن باید برای به حداکثر رساندن نفوذ آب کاهش یابد و در عین حال اطمینان حاصل شود که فیلم ها به اندازه کافی مقاوم هستند تا فشارهای هیدرولیکی لازم را در فرایند نمک زدایی تحمل کنند. همچنین میزان زبری غشا باید به حداقل برسد تا احتمال آلودگی آن کاهش یافته و راندمان تمیز کردن بهبود یابد. فیلم های پلی آمید لایه نازک را می توان بر روی فویل آلومینیومی (Al) چاپ کرد و سپس توسط تکنیکهای سطح مانند اسپکتروسکوپی نیروی اتمی مورد ارزیابی قرار قرار داده و سپس در فرایند نمک زدایی استفاده کرد.

Maqsud R. Chowdhury, James Steffes, Bryan D. Huey, Jeffrey R. McCutcheon1, 3D printed polyamide membranes for desalination, Science, 2018, 361, 682–686.

Leonard D. Tijing, John Ryan C. Dizon, Idris Ibrahim, Arman Ray N. Nisay, Ho Kyong Shon, Rigoberto C. 3D , printing for membrane separation, desalination and water treatment, applied materials today, 2020, 18, 100486.