Sistema de flujo cruzado tridimensionalmente Impreso de microfluidos para la ultrafiltración / Pruebas de rendimiento membrana de nanofiltración

Nathaniel C. Wardrip; Christopher J. Arnusch

doi:10.3791/53556

Artículo de método

Sistema de flujo cruzado tridimensionalmente Impreso de microfluidos para la ultrafiltración / Pruebas de rendimiento membrana de nanofiltración

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DOI:

10.3791/53556

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13 de febrero de 2016

Nathaniel C. Wardrip¹ , Christopher J. Arnusch¹

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

En este artículo

Resumen

Diseño y fabricación de un tridimensionalmente (3-D) impreso microfluidos sistema de filtración de flujo cruzado se demuestra. El sistema se utiliza para probar el rendimiento y observar el ensuciamiento de ultrafiltración y nanofiltración (compuesto de película delgada) membranas.

Resumen

Minimización y gestión de ensuciamiento de la membrana es un reto formidable en diversos procesos industriales y otras prácticas que utilizan la tecnología de membranas. La comprensión del proceso de ensuciamiento podría conducir a una mayor eficiencia y optimización de la filtración a base de membrana. Aquí se muestra el diseño y fabricación de una forma tridimensional sistema automatizado (3-D) impreso microfluídico de flujo transversal de filtración que puede probar hasta 4 membranas en paralelo. Las células de microfluidos se imprimieron utilizando la tecnología de impresión 3-D de múltiples materiales de fotopolímero, que utiliza un polímero duro transparente para el cuerpo de la célula de microfluidos y se incorpora una capa de polímero similar al caucho delgado, que impide las fugas durante el funcionamiento. El rendimiento de ultrafiltración (UF), y las membranas de nanofiltración (NF) se probaron y ensuciamiento de la membrana pudieron observarse con un modelo de albúmina de suero bovino foulant (BSA). Las soluciones de alimentación que contiene BSA mostraron disminución de flujo de la membrana. Este protocolo se puede extendered para medir el ensuciamiento o la contaminación biológica con muchas otras soluciones orgánicas, inorgánicas o microbianos que contiene. El diseño de microfluidos es especialmente ventajosa para materiales de prueba que son costosos o sólo está disponible en pequeñas cantidades, por ejemplo polisacáridos, proteínas o lípidos debido a la pequeña área de superficie de la membrana que se está probando. Este sistema modular también se puede ampliar fácilmente para las pruebas de alto rendimiento de las membranas.

Introducción

La tecnología de membrana es parte integral de los procesos industriales y otras que requieren la separación de solutos de una solución a granel, sin embargo, ensuciamiento de la membrana es un desafío permanente importante. ¹ Ejemplos comunes donde ensuciamiento de la membrana se produce incluir el uso de membranas de ultrafiltración para la separación basada en el tamaño de las aguas residuales, ² y delgadas membranas compuestas de película para la separación de iones y solutos más grandes de agua salobre o agua de mar. ³ indicios característicos de ensuciamiento incluyen un aumento de la presión transmembrana y u....