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.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
ثلاثة بعدي مطبوعة ميكروفلويديك نظام الصليب لتدفق الترشيح الفائق / ميكن للترشيح النانوي غشاء اختبار الأداء
في هذه المقالة
ملخص
الملخص
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.
المقدمة
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....
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
البروتوكول
1. تصميم وتصنيع نظام ميكروفلويديك اختبار
- تصميم جهاز ميكروفلويديك كما جزأين منفصلين: على الجزء العلوي والجزء السفلي (الشكل 1) في برنامج CAD.
- البدء في صنع الجزء السفلي باستخدام أداة المستطيل رسم 40 مم 60 مم المستطيل.
- 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.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
النتائج
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 .......
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
المناقشة
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.......
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
الإفصاحات
الكتاب ليس لديهم ما يكشف.
شكر وتقدير
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
....الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
المواد
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| BSA | SIGMA-Aldrich | A6003 | |
| NaCl | DAEJUNG | 7548-4100 | |
| MgSO4< / sub> | EMSURE | 1058861000 | |
| NF غشاء | Filmtec | NF200 | |
| 30 كيلو دالتون غشاء UF | MICRODYN NADIR | UH030 | |
| 50 كيلو دالتون غشاء UF | MICRODYN NADIR | UH050 | |
| محول الضغط | Midas | 43006711 | |
| الصمامات الكروية | AV-RF | Q91SA-PN6.4 | |
| صمام ثلاثي الاتجاهات | iLife الأجهزة الطبية | 902.071 | |
| منظم الضغط | Swagelok | KCB1G0A2A5P20000 | |
| مقياس التدفق | Bronkhorst | L01-AGD-99-0-70S | |
| موازين | MRC | BBA-1200 | |
| مضخة | كول بارمر | EW-00354-JI | |
| 1/8 "أنابيب | كول بارمر | EW-06605-27 | |
| 1/16" أنابيب | كول بارمر | EW-06407-41 | |
| 1/16 "تركيبات | كول بارمر | EW-30486-70 | |
| 1/8" تركيبات | كيوا | QSM-B-M5-3-20 | |
| متحكم | Adafruit | 50 | Arduino UNO R3 |
| الدوران المستمر مضاعفات | Adafruit | 154 | |
| القياسية Servo | Adafruit | 1142 | |
| مزود الطاقة | Adafruit | 658 | |
| Servo Shield | SainSmart | 20-011-905 | |
| المفاتيح | Express | 060-376 | |
| 0.45 ميكرون | EMD Millipore | SLHV033RS | |
| Potentiostat | Gamry | PCI4 | |
| Sonicator | MRC | DC-150H | |
| Connex 3D | Printer Stratasys | Objet Connex | |
| Veroclear | Stratasys | RGD810 | بوليمر شفاف لطباعة خلية التدفق |
| Tangoblack-plus | Stratasys | FLX980 | بوليمر مطاطي ناعم لطبقات الحشية على خلية التدفق |
المراجع
- Guo, W., Ngo, H. -H., Li, J. A mini-review on membrane fouling. Bioresource technol. 122, 27-34 (2012).
- Fane, A. G., Fell, C. J. D. A review of fouling and fouling control in ultrafiltration. Desalination. 62, 117-136 (1987).
- Tang, C. Y., Chong, T. H., Fane, A. G.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
إعادة الطباعة والأذونات
