Ultrafiltrasyon / Nanofiltrasyon Membran Performans Testleri için üç boyutlu Baskılı mikroakışkan Çapraz akış Sistemi
Summary
Tasarım ve bir üç boyutlu (3-D) fabrikasyonu basılı mikroakışkan çapraz akışlı süzme sistemi gösterilmektedir. sistem performansını test etmek ve ultrafiltrasyon ve nanofiltrasyon (ince film kompozit) zarlarının kirlenmesinin gözlemlemek için kullanılır.
Abstract
En aza indirilmesi ve membran kirlenme yönetimi çeşitli endüstriyel prosesler ve membran teknolojisini kullanan diğer uygulamaları zorlu bir mücadeledir. kirlenme süreci anlamak optimizasyon ve membran bazlı filtrasyon yüksek verimlilik yol açabilir. Burada paralel olarak 4 zarların kadar test edebilirsiniz otomatik üç boyutlu (3-D) baskılı mikroakışkan çapraz akışlı filtrasyon sisteminin tasarımını ve imalat göstermektedir. Mikroakışkan hücreler mikroakışkan hücre vücut için şeffaf sert polimer kullanılan ve operasyon sırasında sızıntılarını önleyen ince bir kauçuk-benzeri polimer tabaka, dahil çoklu malzeme fotopolimer 3-D baskı teknolojisi kullanılarak basılmıştır. ultrafiltrasyon performansı (UF) ve nanofiltrasyon (NF) zarlar test edilmiş ve membran kirlenme modeli tıkayıcı sığır serum albümini (BSA) ile gözlenebilir. BSA içeren Besleme solüsyonları membran akışı düşüş gösterdi. Bu protokol uzanabilirEd diğer organik, organik olmayan veya mikrobik ihtiva eden çözeltiler ile kirlenme ya biyokirliliklerin ölçülür. mikroakışkan tasarımı test edilen nedeniyle membran küçük yüzey alanına, örneğin polisakkaritler, proteinler ya da lipidler için, yüksek maliyetli ve az miktarlarda kullanılabilir olan test malzemeleri için özellikle avantajlıdır. Bu modüler sistem de kolayca membran yüksek verimlilik testleri için genişletilebilir.
Introduction
Membran teknolojisi yığın solüsyonundan eriyiklerin ayrılmasını gerektiren endüstriyel ve diğer işlemler için tamamlayıcı, ancak membran kirlenme büyük bir çabalar sürmektedir. Diyafram birikimi atık boyutu göre ayrılması için ultrafiltrasyon membranları kullanımını içerir oluşur 1 yaygın örnekleri, acı ya da deniz suyundan iyonları ve daha büyük çözünen ayrılması için 2 ve ince film kompozit diyaframlar. kirlilik 3 karakteristik işaretler transmembran basıncında artış ve akı bir düşüş vardır. Bu membranın verimliliğini azaltır ve bağlı kimyasal veya diğer temizlik protokollerine ömrünü kısaltır. Bu nedenle membran performansı kirlenme değerlendirmek ve mekanizmaları ve kirlenme, biyolojik kirliliğe ve membranlar üzerinde biyofilm etkilerini anlamak için iyi bir göstergedir. Ayrıca, performans değerlendirmesi, yeni membranların tasarım veya değişiklik önemlidir.
eft ">Mikroakışkan cihazlarda membranların kullanımı Faiz son on yılda artan olmuştur. 4 Son zamanlarda, biz bir nanofiltrasyon membran yüzeyini kirlenme mikrobiyal bileşenler lipopolisakkarid etkisi ve glikosfıngolipid okudu ve mikrobiyal şartlandırıldık yüzeyin sonraki duyarlılık eki. 5 A mikroakışkan çapraz akışlı cihaz nanofiltrasyon membran performansını değerlendirmek için kullanıldı. membran yüzey alanı küçük olduğundan bu zar yüzey kirlilik için küçük miktarlarda yalnızca özel ticari olmayan lipit bileşenlerinin kullanımını sağladı. Sistem boyutu membran malzeme ve çözümleri düşük hacimli etkin kullanımını sağladı. Bu protokol, biz zar performans testleri için mikroakışkan cihazın tasarım ve imalat tarif ve basınç akış sistemi içine cihazın katılmasını özetlemektedir. Cihazın Gösterme Testi ile gösterilmiştirBir örnek tıkanıklıkları tamamen açan, BSA kullanarak ultrafiltrasyon membranlar ve nanofiltrasyon membran performansı ng. 6,7
Protocol
Representative Results
Discussion
Bu protokol, nanofiltrasyon ve ultrafiltrasyon membranları test edilmesi için bir üç boyutlu baskılı mikroakışkan çapraz akışlı cihazın tasarımını tarif eder. Son zamanlarda, nanofiltrasyon membran klima ile bu protokolün bir varyasyon başarısını göstermiştir ve sonraki bakteri kültürü enjeksiyonu ile glikosfingolipidlerin ve lipopolisakkaridinin ve membran performans farklılıkları ile kirlenme var. Bu tekniği kullanan 5 Gelecekteki uygulamalar farklı foulantlar ile membran perf…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Yazarlar cihazın üç boyutlu baskı için Stratasys (Rehovot, İsrail) teşekkür ederim. Biz membran örnekleri için Microdyne-Nadir (Almanya) minnettarız. Bu araştırma CJA İsrail Bilim Vakfı (Hibe 1474-1413) tarafından desteklenmiştir
Materials
| BSA | SIGMA-ALDRICH | A6003 | |
| NaCl | DAEJUNG | 7548-4100 | |
| MgSO4 | EMSURE | 1058861000 | |
| NF Membrane | Filmtec | NF200 | |
| 30 kDa UF Membrane | MICRODYN NADIR | UH030 | |
| 50 kDa UF Membrane | MICRODYN NADIR | UH050 | |
| Pressure Transducer | Midas | 43006711 | |
| Ball Valves | AV-RF | Q91SA-PN6.4 | |
| 3-way Valve | iLife Medical Devices | 902.071 | |
| Pressure Regulator | Swagelok | KCB1G0A2A5P20000 | |
| Flow-meter | Bronkhorst | L01-AGD-99-0-70S | |
| Balances | MRC | BBA-1200 | |
| Pump | Cole-Parmer | EW-00354-JI | |
| 1/8" Tubing | Cole-Parmer | EW-06605-27 | |
| 1/16" Tubing | Cole-Parmer | EW-06407-41 | |
| 1/16" Fittings | Cole-Parmer | EW-30486-70 | |
| 1/8" Fittings | Kiowa | QSM-B-M5-3-20 | |
| Microcontroller | Adafruit | 50 | Arduino UNO R3 |
| Continuous Rotation Servo | Adafruit | 154 | |
| Standard Servo | Adafruit | 1142 | |
| Power Supply | Adafruit | 658 | |
| Servo Shield | SainSmart | 20-011-905 | |
| Switches | Parts Express | 060-376 | |
| 0.45 Micron Filters | EMD Millipore | SLHV033RS | |
| Potentiostat | Gamry | PCI4 | |
| Sonicator | MRC | DC-150H | |
| Connex 3D Printer | Stratasys | Objet Connex | |
| Veroclear | Stratasys | RGD810 | transparent polymer for printing flow cell |
| Tangoblack-plus | Stratasys | FLX980 | soft rubbery polymer for gasket layers on flow cell |
References
- 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. Colloidal interactions and fouling of NF and RO membranes: a review. Adv. colloid interfac. 164 (1-2), 126-143 (2011).
- De Jong, J., Lammertink, R. G. H., Wessling, M. Membranes and microfluidics: a review. Lab on a chip. 6 (9), 1125-1139 (2006).
- Haas, R., Gutman, J., et al. Glycosphingolipids Enhance Bacterial Attachment and Fouling of Nanofiltration Membranes. Environ. Sci. Technol. Lett. 2, (2015).
- Nabe, A. Surface modification of polysulfone ultrafiltration membranes and fouling by BSA solutions. J. Membr. Sci. 133 (1), 57-72 (1997).
- Ang, W., Elimelech, M. Protein (BSA) fouling of reverse osmosis membranes: Implications for wastewater reclamation. J. Membr. Sci. 296 (1-2), 83-92 (2007).
- Bernstein, R., Belfer, S., Freger, V. Surface modification of dense membranes using radical graft polymerization enhanced by monomer filtration. Langmuir. 26 (14), 12358-12365 (2010).
- Kaufman, Y., Kasher, R., Lammertink, R. G. H., Freger, V. Microfluidic NF/RO separation: Cell design, performance and application. J. Membr. Sci. 396, 67-73 (2012).
- Kaufman, Y., et al. Towards supported bolaamphiphile membranes for water filtration: Roles of lipid and substrate. J. Membr. Sci. 457, 50-61 (2014).
