Druk 3D ma ogromny potencjał w rozwiązywaniu realnych problemów. Jednym z nich jest dostęp do czystej wody. Ostatnie badania z Khulna University of Engineering and Technology (KUET) rzucają nowe światło na to, jak druk 3D może pomóc w uzdatnianiu ścieków, a dokładniej tak zwanej szarej wody. Opracowano bowiem innowacyjny, niskokosztowy filtr drukowany z nylonu, który skutecznie usuwa zanieczyszczenia. To kolejny dowód na to, jak drukowane filtry wody zmieniają oblicze technologii.
Druk 3D filtrów do wody: dlaczego to działa?
Do tej pory tradycyjne sposoby, takie jak filtry membranowe czy adsorpcja, miały swoje ograniczenia. Wymagały one dużo energii i były kosztowne. Na szczęście, w odpowiedzi na te wyzwania, pojawia się druk 3D w technologii FFF (Fused Filament Fabrication). Otwiera to drzwi do tworzenia skomplikowanych i precyzyjnych struktur filtracyjnych. To właśnie elastyczność projektowania jest jedną z największych zalet tej metody. Można tworzyć filtry o unikalnych, spersonalizowanych kształtach, które znacznie przewyższają możliwości tradycyjnej produkcji. Druk 3D jest idealny do produkcji niskoseryjnej, zwłaszcza w niszowych zastosowaniach, gdzie wymagana jest maksymalna kontrola nad strukturą i doborem materiałów. Z tego względu, druk 3D filtrów do wody stał się przedmiotem intensywnych badań.
Jednakże, jak to często bywa, istnieją pewne wyzwania. Głównym problemem jest zjawisko zarastania filtra (biofouling) oraz zatykanie się cząsteczkami, co prowadzi do szybkiego spadku wydajności filtracji. Naukowcy z całego świata pracują nad rozwiązaniem tych problemów. Na przykład, Liu i in. opracowali ulepszony filtr, który korzysta z zalet druku 3D, zapewniając dokładną kontrolę nad jego strukturą. Z kolei badania Wanga i in. oraz Xu i in. pokazały potencjał struktur plastra miodu, wykonanych z materiałów takich jak PVDF, w skutecznym usuwaniu zanieczyszczeń, a nawet barwników.
Filtr 3D do oczyszczania wody (Źródło: https://www.researchgate.net/figure/Dead-end-filtration-technique_fig7_394124017).
Innowacyjne materiały i powłoki poprawiające wydajność
Coraz większe znaczenie zyskuje wykorzystanie recyklingowanego nylonu. Po pierwsze, użycie takiego materiału sprzyja zrównoważonemu rozwojowi i gospodarce o obiegu zamkniętym. Po drugie, naniesienie na powierzchnię filtra powłoki z dwutlenku tytanu (TiO2) może znacząco poprawić jego właściwości. Dwuetylen tytanu jest znany ze swoich właściwości fotokatalitycznych i antybakteryjnych, co pomaga w walce z biofoulingiem. Jak donoszą badania Chena i in. dodatek TiO2 do nylonu poprawił jego hydrofilowość i właściwości antybakteryjne.
Trwają prace nad połączeniem trzech trzy niedocenianych elementów w jednym systemie: strukturę plastra miodu wytworzoną za pomocą FFF, mieszankę filamentu z pierwotnego i recyklingowanego nylonu oraz powłokę z nanocząstek TiO2. To zintegrowane podejście ma szansę sprostać zarówno wyzwaniom materiałowym, jak i wydajnościowym, otwierając drogę do tworzenia niestandardowych, niedrogich urządzeń do oczyszczania wody, zwłaszcza w miejscach o ograniczonych zasobach.
Źródło: https://ietresearch.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1049/mna2.70009
