3D 打印结构可永久去除有毒“化学物质”…

巴斯大学的研究人员开发了 3D 打印结构，可以去除水中的有害“化学物质”。

据报道，陶瓷浸渍格栅（或“整体”）可以在不到三小时的时间内去除高达 75% 的全氟辛酸 (PFOA)。据称，它为全球供水中存在的危险化学品提供了有效且可扩展的解决方案。

PFOA 是最常见的全氟烷基和多氟烷基物质 (PFAS) 之一。这些人造的、永久的化学物质可能需要长达 1000 年的时间才能自然分解，并且对人类有毒。

PFAS 与生育能力下降、荷尔蒙变化、肝损伤、心血管问题、糖尿病和癌症有关。它们在环境和人体中持久存在，存在于许多家居用品中，例如不粘煎锅、雨衣、油漆、织物和消防泡沫。

发表于 化学技术杂志, 研究小组称这项研究是开发化学污染问题有效解决方案的“重要一步”。他们补充说，基于 3D 打印的方法为 PFAS 回收提供了“环境可持续且有效的解决方案”。

使用 3D 打印去除“永久性化学物质”

巴斯化学工程系研究员 Liana Zumpuli 博士表示，化学品一直是水处理和公共卫生领域关注的一个主要原因。

合著者 Davide Mattia 教授补充说，目前英国在饮用水中使用这些化学物质并没有受到严格监管。然而，他预计政策很快就会发生变化，自来水公司可能会寻求集成系统来解决这些问题。

巴斯大学团队认为他们的 3D 打印巨石是解决这个问题的理想解决方案。 Zumpuli 称这种方法是“一种在不使用大量能源的情况下从水中去除这些化学物质的有效方法。”

研究团队使用专门开发的注入陶瓷氧化铟的墨水，在 VormVrij Lutum 5 挤压粘土 3D 打印机上制作了 4 厘米高的巨石。这种材料自然地与 PFAS 结合，使许多有害化学物质被捕获在晶格结构中并从水中去除。

这些巨石具有圆柱形框架几何形状，旨在增加表面积并改善化学吸收。在测试过程中，对生产工艺进行了调整，以适应不同的尺寸、流量和烧结温度。一旦找到理想的组合，团队就实现了 67% 的 PFOA 吸收率和 0.14 mg/L 的高吸收容量。^-1。

有趣的是，这些巨石在重复使用后变得更加有效，因为它们可以通过热处理过程“再生”。这延长了 3D 打印设备的生命周期，使其更加环保。

对这些整体材料进行 500°C 的低温热解过程，使其可以用于三个吸收循环，在短短 3 小时内将 PFOA 去除率提高到 75%。经过热处理的结构达到最佳吸收水平所需的时间要少得多。

据报道，该团队开发的可重复使用且易于处理的晶格结构消除了替代浆料吸附剂的昂贵的后续处理。因此，它们被认为提供了“扩大工业用途的明确途径”。

展望未来，研究人员将致力于提高光栅的效率。据报道，他们的目标是通过进一步的实验更好地了解再生过程。

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3D打印设备对抗水污染

这并不是 3D 打印第一次用于改善水质。早在 2018 年，新加坡可持续发展公司 Nano Sun 就开始使用 3D 打印水过滤膜来减少水污染。据称，3D 打印设备的效率是传统制造工艺的五倍。

通过其专用制造设施，Nano Sun 每天能够 3D 打印约 600 平方米的薄膜。它们被工厂用来去除废水中的污染物。该技术的早期采用者包括总部位于新加坡的两家大型跨国半导体公司。中国一座每天可处理2000万升水的污水处理厂也使用了3D打印膜。

在其他地方，来自制药 3D 打印专家 FabRx、伦敦大学学院和圣地亚哥德孔波斯特拉大学 (USC) 的研究团队开发了一种能够从水中去除药物的 3D 打印设备。

这种可重复使用的生物催化装置被称为 Printzyme，具有可调节的形态。它使用天然存在的漆酶作为药物氧化剂，能够分解多种药物。

该团队使用欧洲水污染观察名单上的两种模型药物（双氯芬酸和乙炔雌二醇）测试了该设备。 Printzym 成功降低了溶液中两种药物的浓度。它在 24 小时内去除了超过 80% 的溶解双氯芬酸，并在短短两小时内去除了 95% 的乙炔雌二醇。

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该图显示了 3D 打印的陶瓷巨石。照片由巴斯大学提供。