Method Article

ثلاثة بعدي مطبوعة ميكروفلويديك نظام الصليب لتدفق الترشيح الفائق / ميكن للترشيح النانوي غشاء اختبار الأداء

DOI:

10.3791/53556

⸱

February 13th, 2016

 , 
1Department of Desalination and Water Treatment, Zuckerberg Institute for Water Research, Jacob Blaustein Institutes for Desert Research, Ben-Gurion University of the Negev, Sede-Boqer Campus

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ويتجلى تصميم وتصنيع وثلاثة الأبعاد (3-D) المطبوعة ميكروفلويديك النظام عبر تدفق الترشيح. يتم استخدام نظام لاختبار الأداء ومراقبة تلوث من الترشيح الفائق والترشيح الدقيق جدا (رقيقة فيلم مركب) الأغشية.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تقليل وإدارة تلوث غشاء يشكل تحديا هائلا في العمليات الصناعية المختلفة وغيرها من الممارسات التي تستخدم تكنولوجيا الأغشية. يمكن فهم عملية قاذورات تؤدي إلى تحسين وزيادة كفاءة الترشيح القائمة على الأغشية. هنا نعرض تصميم وتصنيع و-الأبعاد الثلاثة (3-D) المطبوعة النظام الآلي ميكروفلويديك عبر تدفق الترشيح التي يمكن اختبار ما يصل إلى 4 الأغشية بشكل متواز. تم طبع الخلايا ميكروفلويديك باستخدام فوتوبوليمير متعددة المادي تكنولوجيا الطباعة 3-D، والتي تستخدم البوليمر الصلب الشفاف للجسم الخلية ميكروفلويديك وأدرجت رقيقة طبقة البوليمر مثل المطاط، والذي يمنع التسرب أثناء العملية. تم اختبار أداء الفائق (UF)، والترشيح الدقيق جدا (NF) الأغشية ويمكن ملاحظة تلوث الغشاء مع foulant زلال المصل البقري نموذج (BSA). وأظهرت حلول الأعلاف التي تحتوي على BSA انخفاض تدفق للغشاء. ويمكن تمديد هذا البروتوكولإد لقياس تلوث أو biofouling مع العديد من الحلول العضوية، غير العضوية أو الجرثومية التي تحتوي على أخرى. تصميم ميكروفلويديك هو مفيد خاصة لاختبار المواد التي هي مكلفة أو متاحة فقط في كميات صغيرة، على سبيل المثال السكريات والبروتينات والدهون أو بسبب مساحة صغيرة من الغشاء يجري اختبارها. هذا النظام المرن يمكن أيضا بسهولة توسيعها لاختبار إنتاجية عالية من الأغشية.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تكنولوجيا الأغشية جزء لا يتجزأ من العمليات الصناعية وغيرها التي تتطلب فصل المواد المذابة من حل الجزء الأكبر، ومع ذلك، تحشف هو تحد كبير ومستمر. 1 الأمثلة الشائعة حيث يحدث تحشف تشمل استخدام أغشية الترشيح الفائق للفصل أساس حجم مياه الصرف الصحي، وتشمل 2 ورقيقة الأغشية فيلم مركب لفصل الأيونات والأملاح أكبر من المياه قليلة الملوحة أو مياه البحر 3 مؤشرات المميزة للقاذورات زيادة في الضغط عبر الغشاء وانخفاض في تدفق. هذا يقلل من إنتاجية الغشاء ويقصر من عمر البطارية نظرا لبروتوكولات التنظيف الكيميائية أو غيرها. وبالتالي أداء غشاء يعد مؤشرا جيدا لتقييم قاذورات وفهم آليات وآثار قاذورات، bi....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. تصميم وتصنيع نظام ميكروفلويديك اختبار

  1. تصميم جهاز ميكروفلويديك كما جزأين منفصلين: على الجزء العلوي والجزء السفلي (الشكل 1) في برنامج CAD.
  2. البدء في صنع الجزء السفلي باستخدام أداة المستطيل رسم 40 مم 60 مم المستطيل.
  3. في زاوية واحدة مع أداة دائرة إنشاء دائرة 6.2 مم تركزت 10 ملم من الحواف. مع أداة النمط الخطي تكرار ثقوب في جميع أنحاء المستطيل مع تباعد 20 مم ليصبح المجموع 6 فتحات.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تم تصميم خلايا تدفق الموائع الدقيقة باستخدام برنامج CAD وطباعتها باستخدام فوتوبوليمير متعددة المادي ثلاثية الأبعاد (3-D) الطابعة. وقد تم تصميم هذه الخلية في جزأين، بحيث الأغشية يمكن إدراجها بسهولة وإزالتها من الجهاز (الشكل 1). كان كل جزء 1 سم سميكة، وطبع من البوليمر الصلب واضح للسلامة الهيكلية، وكانت overcoated الجانبين التي تواجه الغشاء مع رقيقة جدا طبقة 50 ميكرون من المطاط مثل البوليمر. تم إجراء بمعطف إضافي لتوفير الخلايا لديها القدرة على الختم، والذي يمنع تسرب .......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يصف هذا البروتوكول تصميم جهاز عبر تدفق ميكروفلويديك المطبوعة ثلاثة الأبعاد لاختبار الترشيح الدقيق والترشيح الفائق الأغشية. مؤخرا، لقد أظهرنا نجاح الاختلاف من هذا البروتوكول مع تكييف غشاء الترشيح الدقيق جدا وقاذورات مع الشحميات السفنغولية السكرية وعديدات سكر شحمية والاختلافات الأداء الغشاء مع حقن ثقافة البكتيرية لاحق. 5 التطبيقات المستقبلية توظيف هذه التقنية يمكن استخدامها لتقييم التغيرات أداء الغشاء مع foulants مختلفة . بالمقارنة مع تدفق الخلايا بشكل اكبر هذا الجهاز ميك.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

الكتاب ليس لديهم ما يكشف.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

الكتاب أشكر Stratasys (رحوفوت، إسرائيل) للطباعة ثلاثية الأبعاد من الجهاز. ونحن ممتنون لMicrodyne-نادر (ألمانيا) لعينات الغشاء. وأيد هذا البحث من قبل مؤسسة العلوم إسرائيل (غرانت 1474-1413) لقانون القضاء الدستوري

....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
BSASIGMA-AldrichA6003
NaClDAEJUNG7548-4100
MgSO4< / sub>EMSURE1058861000
NF غشاءFilmtecNF200
30 كيلو دالتون غشاء UFMICRODYN NADIRUH030
50 كيلو دالتون غشاء UFMICRODYN NADIRUH050
محول الضغطMidas43006711
الصمامات الكرويةAV-RFQ91SA-PN6.4
صمام ثلاثي الاتجاهاتiLife الأجهزة الطبية902.071
منظم الضغطSwagelokKCB1G0A2A5P20000
مقياس التدفقBronkhorstL01-AGD-99-0-70S
موازينMRCBBA-1200
مضخةكول بارمرEW-00354-JI
1/8 "أنابيبكول بارمرEW-06605-27
1/16" أنابيبكول بارمرEW-06407-41
1/16 "تركيباتكول بارمرEW-30486-70
1/8" تركيباتكيواQSM-B-M5-3-20
متحكمAdafruit50Arduino UNO R3
الدوران المستمر مضاعفاتAdafruit154
القياسية ServoAdafruit1142
مزود الطاقةAdafruit658
Servo ShieldSainSmart20-011-905
المفاتيحExpress060-376
0.45 ميكرونEMD MilliporeSLHV033RS
PotentiostatGamryPCI4
SonicatorMRCDC-150H
Connex 3DPrinter StratasysObjet Connex
Veroclear  StratasysRGD810 بوليمر شفاف لطباعة خلية التدفق
Tangoblack-plusStratasysFLX980بوليمر مطاطي ناعم لطبقات الحشية على خلية التدفق
أجزاء

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Guo, W., Ngo, H. -H., Li, J. A mini-review on membrane fouling. Bioresource technol. 122, 27-34 (2012).
  2. Fane, A. G., Fell, C. J. D. A review of fouling and fouling control in ultrafiltration. Desalination. 62, 117-136 (1987).
  3. Tang, C. Y., Chong, T. H., Fane, A. G.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

3D Printed MicrofluidicCross flow FiltrationUltrafiltration MembraneNanofiltration MembraneMembrane FoulingBovine Serum AlbuminMulti material PhotopolymerParallel Membrane TestingFlux Decline MeasurementPressure Regulator Control

Related Articles