针对致命的“毒气与污水”,3D打印技术开出一剂低价良方

3dayday   2018-04-04 10:47:02

空气与水是人类生存之本,生命之源,而随着工业化生产,面对日益严峻的大气污染,人们只能忍“气”吞声,对于工业毒水的泛滥,人们难逃“饮鸩止渴”吗?人类的这一根本需求遭受毁灭性的破坏,这一全球性生存难题该怎么解决?3D打印技术正带领我们找到有效的解决方法。

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众所周知,每年有数百万吨的染料和其他化合物(其中许多是有毒的)被排放到工业废物中,对环境和人类健康构成威胁。这些化合物必须从处理厂的废水中去除,如果让其进入天然水道将是灾难性的。科学家们已经采取了许多不同的方法来从水中去除这些化学物质,其中最常见的是使用活性炭来吸收化合物。然而,活性炭是再生的昂贵的天然资源,由于成本和包括报废处置等其他问题,其使用往往受到限制。

  目前,科学家们正在寻求替代活性炭的低成本替代品,其中一种可能性是由意大利研究小组开发的3D打印材料。混合材料由固体废物和天然丰富的聚合物合成,可以减少空气和废水中的废物,比活性炭更具效果。

  “一种可降解污染物的新型硅灰和海藻酸钠多孔复合材料”已在试验开发之中,其发明者布雷西亚大学的Elza Bontempi博士说:“该材料的设计基于欧盟委员会的要求,开发一种负担得起的、可持续的、创新的材料解决方案,即使用低成本和副产品材料获得新型多孔混合材料的简单合成。可以减少城市地区颗粒物质的浓度。

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  研究人员将天然丰富的原材料称为海藻酸钠-一种可从海藻和藻类中提取的多糖,是喷墨生物打印常用的胶凝剂-含有硅铁或硅金属合金的高产量工业副产品,以生产优于活性炭的绿色吸附剂。

  研究人员利用藻酸盐的凝胶特性将其与小苏打结合起来,以巩固材料。然后他们使用亚甲蓝染料作为模型污染物测试了其对废水污染的影响。该材料即使在高浓度下也能吸附和去除染料,效率高达94%。与活性炭相比,生产混合材料只需消耗更少的能源,并留下更低的碳足迹。它还展示了捕获柴油机废气微粒物质的能力。

  多功能材料可作为涂层使用,喷涂、刷涂或3D打印。这意味着它可以用作去除颗粒物的建筑物表面覆盖物,以及设计水过滤装置。

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  “最后,通过3D打印来塑造材料的可能性突出了其高通用性,并开创了新的可能性,”研究人员说。“例如,过滤器、具有特定尺寸和几何形状的部件或更换部件可以很容易地设计和制造并整合到工厂中。事实上,3D打印允许实现个性化设计的组件,这可能在市场上不可用,或者生产成本高且需要时间交付的部件。”

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