研究人员开发可负担的除砷的3D打印滤水器
时间：2020-05-22 09:15 来源：中国3D打印网 作者：中国3D打印网 阅读：次
砷是地球上发现的一种天然元素，实际上是众所周知的人类毒素，它可以损害肺，膀胱，肝脏，肾脏，甚至导致死亡。由于饮用水被污染，在像我国这样的国家以及发展中国家中，有数百万人处于危险之中，发展中国家对公共卫生的威胁要比发达国家更为严重，因为在发展中国家，家庭供水主要来自天然地下水，其中砷含量很高；因此，发展中国家普遍存在的健康风险是一个迫在眉睫的严重问题。
研究人员提出将3D打印作为一种潜在的负担得起且易于使用的砷过滤方法，研究人员指出，可以创建一种自动且可重新配置的设备来充当“化学反应平台”。样品是在AutoCAD中设计的，每个样品的外部高度为40mm，外径为30mm。将数据传输到Simplify3D，然后使用PLA灯丝将样品在DeltaBot 3D打印机上进行3D打印。
氧化铁（III）涂层涂覆在3D打印通道上。
（A）过滤器的内部表面积和总通道体积与通道宽度的函数关系。内表面积表示过滤器内部方形通道的总面积（蓝色圆圈）。总通道体积是过滤器中洗脱液在过滤过程中可能占据的空白空间的总和（黑色正方形）。 （B）样品制备和过滤过程的横截面示意图。实际照片显示在插图中。在酸水解时，在通道内部形成羧基和羟基。然后将水解的过滤器浸泡在氢氧化铁（III）溶液中并干燥，导致氧化铁（III）沉积在表面上。沉积的铁（III）氧化物被简化为式单元（棕圈）。在样品制备步骤之后，As（III）溶液流过过滤器，并且As（III）离子（蓝色圆圈）被吸附到氧化铁（III）上。 （C）过滤器中铁（III）氧化物的负载量与通道宽度的关系。 https://doi.org/10.1371/journal.pone.0231475.g002
三维过滤器设计和样品制备说明。
（A）过滤器的计算机辅助设计。设计了四个不同尺寸的滤光片，单位正方形的通道宽度分别为0.8、1.0、1.8和4.0 mm。图中所有数字均以毫米为单位。 （B）3D打印的PLA过滤器表面样品制备过程的图示：酸水解，氧化铁加载和干燥。 （C，D）3D打印的滤镜（C）在氧化铁（III）吸附之前和之后（D）的顶部（左侧）和底部（右侧）的图片。
https://doi.org/10.1371/journal.pone.0231475.g001
在3D打印设备上进行了有关砷离子对氧化铁的吸附的评估。最终，研究人员注意到铁的均匀分布。过滤前未发现砷，但过滤器表面有“大量”砷。
SEM-EDX图像和3D打印滤镜的元素分析。
（A）过滤后的过滤器的SEM图像和EDX元素图（碳（C），氧（O），铁（Fe）和砷（As））。 As（III）过滤之前和之后的（C）过滤器表面的SEM图像。 （D）在过滤As（III）之前和之后，以重量百分比计的元素的定量分布。
https://doi.org/10.1371/journal.pone.0231475.g004
报告了As（III）对不同吸附剂的吸附能力。
https://doi.org/10.1371/journal.pone.0231475.t001
不同载体材料对氧化铁对砷（III）的吸附能力。
https://doi.org/10.1371/journal.pone.0231475.t002
“随着通道宽度变窄，与3D打印滤镜的内表面积增加相对应，（1）在滤镜的内表面沉积了更多的三氧化二铁（吸附剂），（2）大气条件下的流量（没有外部泵送）降低了。”研究人员总结说。
吸附过滤的表面积，并在吸附过滤中显示出更好的除砷效果。 研究还表明，内表面积较大的过滤器比表面积较小的过滤器在吸附过滤方面更有效。 由于可以通过过滤器本身的结构来控制通过过滤器的水的流量，因此不需要额外的泵送。 本报告中介绍的紧凑型过滤器应该可以用作小型净水装置，可以很容易地运送到任何被砷污染的地点。”
中国3D打印网点评： 近年来，许多项目涉及3D打印，以配合改善全球供水的努力，从使用雾竖琴收集纯净水到使用膜作为污染物的屏障，可生物降解的过滤器等等。
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