[發(fā)明專利]一種基于3D打印的污水過(guò)濾器的制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011269696.X
• 申請(qǐng)日: 2020-11-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112495060A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-03-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 安丹;呂政頤;陳湘萍;朱超;謝林花
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 陜西科技大學(xué)
• 主分類號(hào): B01D39/20
• 分類號(hào): B01D39/20;B01D29/01;B01D29/11
• 代理公司: 西安弘理專利事務(wù)所 61214
• 代理人: 寧文濤

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于3D打印的污水過(guò)濾器的制備方法，通過(guò)采用3D打印方法使得過(guò)濾器的結(jié)構(gòu)不再受工藝條件的限制，可制得具有任意結(jié)構(gòu)的過(guò)濾器，對(duì)具有復(fù)雜曲面、復(fù)雜孔隙的過(guò)濾器都可實(shí)現(xiàn)直接制造，由于采用3D打印方法制備，過(guò)濾器的過(guò)濾層數(shù)不再受限，可以將過(guò)濾層中的過(guò)濾孔設(shè)計(jì)成梯度孔，污水首先接觸過(guò)濾層內(nèi)層，較大的污染物被較大的過(guò)濾孔攔截，較小的污染物被較小的過(guò)濾孔攔截。過(guò)濾器飽和后，可以使用反向清洗的方法對(duì)過(guò)濾器進(jìn)行清洗，使其能夠恢復(fù)原有的工作狀態(tài)，由于過(guò)濾器為陶瓷材質(zhì)，其強(qiáng)度可以滿足反復(fù)清洗場(chǎng)景，從而延長(zhǎng)濾芯的使用壽命降低使用成本：通過(guò)本制備方法制得的過(guò)濾器可以按實(shí)際尺寸、形狀要求任意設(shè)計(jì)，滿足使用要求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于3D打印技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于3D打印的污水過(guò)濾器的制備方法。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)生產(chǎn)方式要在陶瓷顆粒里添加10多種化學(xué)品，然后在高溫中中進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，以制造不同大小的孔洞，由于生產(chǎn)過(guò)程中采用易揮發(fā)溶劑和必須用水洗掉多余化學(xué)品，因此會(huì)產(chǎn)生大量有害氣體和污水；采用本發(fā)明的過(guò)濾器制備方案，其孔洞完全由工藝方案決定，不會(huì)有化學(xué)品參與反應(yīng)，環(huán)保安全；

近年來(lái)，我國(guó)的環(huán)保事業(yè)逐漸得到重視，公共環(huán)保設(shè)施迅速發(fā)展，城鎮(zhèn)污水處理廠作為其中重要的一部分，其數(shù)量持續(xù)增加，城市生活污水的集中處理率逐年提高，污水總排放量大、對(duì)水體環(huán)境的污染較為嚴(yán)重且處理率低、已成為我國(guó)急需解決的突出環(huán)境問(wèn)題之一。

目前過(guò)濾器主要存在以下主要問(wèn)題：

濾料形狀不規(guī)則，粗細(xì)不均，細(xì)顆粒濾料極易堵塞配水和集水篩管，導(dǎo)致過(guò)濾阻力和反洗壓力升高，影響過(guò)濾和反洗效果；

現(xiàn)有過(guò)濾器使用的濾料絕大多數(shù)為天然濾料，材料的吸附性和空隙率固定，一旦污染后必須更換新的濾料；

濾料磨損和損耗嚴(yán)重，易污染，再生困難，一般使用周期1-2年，濾料更換頻繁。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種基于3D打印的污水過(guò)濾器的制備方法，解決了傳統(tǒng)生產(chǎn)方式生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生廢氣廢水、過(guò)濾器層數(shù)受限以及使用周期短的問(wèn)題。

本發(fā)明的技術(shù)方案是，一種基于3D打印的污水過(guò)濾器的制備方法，具體按以下步驟實(shí)施：

步驟1，對(duì)過(guò)濾器進(jìn)行三維建模；

步驟2，在3D打印機(jī)中加入打印材料；

步驟3，開(kāi)始打印，打印完成后將過(guò)濾器取出并且清洗，然后燒結(jié)得到過(guò)濾器。

本發(fā)明的特點(diǎn)還在于：

其中步驟1中對(duì)過(guò)濾器進(jìn)行三維建模的具體內(nèi)容為：針對(duì)過(guò)濾器的應(yīng)用場(chǎng)景以及過(guò)濾污水進(jìn)行孔徑設(shè)計(jì)，過(guò)濾器的過(guò)濾孔為梯度設(shè)計(jì)，最外圍為大孔徑，最內(nèi)側(cè)為小孔徑，且小孔徑不小于50微米；

其中步驟1中建模后的過(guò)濾器的結(jié)構(gòu)為板式過(guò)濾器、桶式過(guò)濾器或者帶有內(nèi)腔的異形過(guò)濾器；

其中步驟2中打印材料為陶瓷顆粒和光敏樹(shù)脂混合漿料；

其中陶瓷顆粒為Al₂O₃或ZrO₂或SiO₂，光敏樹(shù)脂混合漿料為丙烯酸樹(shù)脂或環(huán)氧樹(shù)脂；

其中光敏樹(shù)脂混合漿料中添加有活性稀釋劑ActicryCL 1039、光引發(fā)劑DMPA和靜電分散劑；

其中步驟3中打印的具體過(guò)程為：對(duì)過(guò)濾器的三維模型進(jìn)行加支撐和切片，設(shè)定過(guò)濾器切片分成N個(gè)截面層進(jìn)行打印，得到過(guò)濾器截面的加工數(shù)據(jù)，開(kāi)始按照設(shè)定的程序進(jìn)行打印，打印過(guò)程中，激光按照過(guò)濾器的結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行路徑規(guī)劃，進(jìn)行選擇性燒結(jié)，燒結(jié)到的樹(shù)脂材料連帶陶瓷顆粒進(jìn)行固化，直至打印到第N層，完成過(guò)濾器的打印工序，打印完畢將過(guò)濾器取出放入清洗液中進(jìn)行清洗；