CN112495060A - 一种基于3d打印的污水过滤器的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于3D打印的污水过滤器的制备方法，通过采用3D打印方法使得过滤器的结构不再受工艺条件的限制，可制得具有任意结构的过滤器，对具有复杂曲面、复杂孔隙的过滤器都可实现直接制造，由于采用3D打印方法制备，过滤器的过滤层数不再受限，可以将过滤层中的过滤孔设计成梯度孔，污水首先接触过滤层内层，较大的污染物被较大的过滤孔拦截，较小的污染物被较小的过滤孔拦截。过滤器饱和后，可以使用反向清洗的方法对过滤器进行清洗，使其能够恢复原有的工作状态，由于过滤器为陶瓷材质，其强度可以满足反复清洗场景，从而延长滤芯的使用寿命降低使用成本：通过本制备方法制得的过滤器可以按实际尺寸、形状要求任意设计，满足使用要求。
Description
技术领域
本发明属于3D打印技术领域，涉及一种基于3D打印的污水过滤器的制备方法。
背景技术
传统生产方式要在陶瓷颗粒里添加10多种化学品，然后在高温中中进行化学反应，以制造不同大小的孔洞，由于生产过程中采用易挥发溶剂和必须用水洗掉多余化学品，因此会产生大量有害气体和污水；采用本发明的过滤器制备方案，其孔洞完全由工艺方案决定，不会有化学品参与反应，环保安全；
近年来，我国的环保事业逐渐得到重视，公共环保设施迅速发展，城镇污水处理厂作为其中重要的一部分，其数量持续增加，城市生活污水的集中处理率逐年提高，污水总排放量大、对水体环境的污染较为严重且处理率低、已成为我国急需解决的突出环境问题之一。
目前过滤器主要存在以下主要问题：
滤料形状不规则，粗细不均，细颗粒滤料极易堵塞配水和集水筛管，导致过滤阻力和反洗压力升高，影响过滤和反洗效果；
现有过滤器使用的滤料绝大多数为天然滤料，材料的吸附性和空隙率固定，一旦污染后必须更换新的滤料；
滤料磨损和损耗严重，易污染，再生困难，一般使用周期1-2年，滤料更换频繁。
发明内容
本发明提供一种基于3D打印的污水过滤器的制备方法，解决了传统生产方式生产过程中会产生废气废水、过滤器层数受限以及使用周期短的问题。
本发明的技术方案是，一种基于3D打印的污水过滤器的制备方法，具体按以下步骤实施：
步骤1，对过滤器进行三维建模；
步骤2，在3D打印机中加入打印材料；
步骤3，开始打印，打印完成后将过滤器取出并且清洗，然后烧结得到过滤器。
本发明的特点还在于：
其中步骤1中对过滤器进行三维建模的具体内容为：针对过滤器的应用场景以及过滤污水进行孔径设计，过滤器的过滤孔为梯度设计，最外围为大孔径，最内侧为小孔径，且小孔径不小于50微米；
其中步骤1中建模后的过滤器的结构为板式过滤器、桶式过滤器或者带有内腔的异形过滤器；
其中步骤2中打印材料为陶瓷颗粒和光敏树脂混合浆料；
其中陶瓷颗粒为Al2O3或ZrO2或SiO2，光敏树脂混合浆料为丙烯酸树脂或环氧树脂；
其中光敏树脂混合浆料中添加有活性稀释剂ActicryCL 1039、光引发剂DMPA和静电分散剂；
其中步骤3中打印的具体过程为：对过滤器的三维模型进行加支撑和切片，设定过滤器切片分成N个截面层进行打印，得到过滤器截面的加工数据，开始按照设定的程序进行打印，打印过程中，激光按照过滤器的结构形式进行路径规划，进行选择性烧结，烧结到的树脂材料连带陶瓷颗粒进行固化，直至打印到第N层，完成过滤器的打印工序，打印完毕将过滤器取出放入清洗液中进行清洗；
其中步骤3中过滤器清洗后放入紫外固化箱中，进行紫外线二次固化，紫外固化箱中进行恒温通风控制，二次固化后将过滤器放入烧结炉中进行烧结，最后取出冷却得到生产好的过滤器；
其中烧结炉中温度不低于1500℃。
本发明的有益效果是：
本发明的一种基于3D打印的污水过滤器的制备方法，通过采用3D打印方法使得过滤器的结构不再受工艺条件的限制，可制得具有任意结构的过滤器，对具有复杂曲面、复杂孔隙的过滤器都可实现直接制造：由于采用3D打印方法制备，过滤器的过滤层数不再受限，可以将过滤层中的过滤孔设计成梯度孔，污水首先接触过滤层内层，较大的污染物被较大的过滤孔拦截，较小的污染物被较小的过滤孔拦截。过滤器饱和后，可以使用反向清洗的方法对过滤器进行清洗，使其能够恢复原有的工作状态，由于过滤器为陶瓷材质，其强度可以满足反复清洗场景，从而延长滤芯的使用寿命降低使用成本：通过本制备方法制得的过滤器可以按实际尺寸、形状要求任意设计，满足使用要求。
附图说明
图1为本发明的一种基于3D打印的污水过滤器的制备方法中过滤器形状示意图；
图2为本发明的一种基于3D打印的污水过滤器的制备方法中过滤器的截面图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明：
本发明提供了一种基于3D打印的污水过滤器的制备方法，具体按以下步骤实施：
步骤1，对过滤器进行三维建模：
针对过滤器的应用场景以及过滤污水进行孔径设计，过滤器的过滤孔根据实际情况可以按照梯度进行设计，最外围为大孔径，进行大型污染物过滤，内侧为小孔径，进行精细过滤，小孔径不小于50微米，如图1所示，过滤器的结构为板式过滤器、桶式过滤器或者带有内腔的异形过滤器；
步骤2，在3D打印机中加入打印材料：
打印材料为陶瓷颗粒和光敏树脂混合浆料，陶瓷颗粒为Al2O3或ZrO2或SiO2，光敏树脂混合浆料为丙烯酸树脂或环氧树脂，光敏树脂混合浆料中添加有活性稀释剂ActicryCL 1039、光引发剂DMPA和静电分散剂；
步骤3，开始打印，打印完成后将过滤器取出并且清洗，然后烧结得到过滤器：
对过滤器的三维模型进行加支撑、切片，设定过滤器切片分成N个截面层进行打印，得到过滤器截面的加工数据；
开始按照设定的程序进行打印，打印过程中，激光按照过滤器的结构形式进行路径规划，进行选择性烧结，烧结到的树脂材料连带陶瓷颗粒进行固化，未烧结到的树脂材料和陶瓷颗粒可以重复使用；
直至打印到第N层，完成过滤器的打印工序，打印完毕将过滤器取出放入清洗液中进行清洗，除去过滤器表面粘接的树脂液体与陶瓷颗粒；
清洗后放入紫外固化箱中，进行紫外线二次固化，使得树脂材料强度得以加强；在固化箱中进行恒温通风控制，去除液体中的水蒸气，二次固化后将过滤器放入烧结炉中进行烧结，烧结炉中温度不低于1500℃，使得树脂材料气化，陶瓷颗粒表面熔融并粘接在一起，最后取出冷却得到生产好的过滤器，如图2所示，过滤器安装面进行密封装置安装，比如密封圈固定、胶黏剂固定,过滤器可以进行反向高压水清洗，以恢复过滤器流阻。
Claims (9)
1.一种基于3D打印的污水过滤器的制备方法，其特征在于，具体按以下步骤实施：
步骤1，对过滤器进行三维建模；
步骤2，在3D打印机中加入打印材料；
步骤3，开始打印，打印完成后将过滤器取出并且清洗，然后烧结得到过滤器。
2.根据权利要求1所述的一种基于3D打印的污水过滤器的制备方法，其特征在于，所述步骤1中对过滤器进行三维建模的具体内容为：针对过滤器的应用场景以及过滤污水进行孔径设计，过滤器的过滤孔为梯度设计，最外围为大孔径，最内侧为小孔径，且小孔径不小于50微米。
3.根据权利要求1所述的一种基于3D打印的污水过滤器的制备方法，其特征在于，所述步骤1中建模后的过滤器的结构为板式过滤器、桶式过滤器或者带有内腔的异形过滤器。
4.根据权利要求1所述的一种基于3D打印的污水过滤器的制备方法，其特征在于，所述步骤2中打印材料为陶瓷颗粒和光敏树脂混合浆料。
5.根据权利要求4所述的一种基于3D打印的污水过滤器的制备方法，其特征在于，所述陶瓷颗粒为Al2O3或ZrO2或SiO2，光敏树脂混合浆料为丙烯酸树脂或环氧树脂。
6.根据权利要求4所述的一种基于3D打印的污水过滤器的制备方法，其特征在于，所述光敏树脂混合浆料中添加有活性稀释剂ActicryCL 1039、光引发剂DMPA和静电分散剂。
7.根据权利要求1所述的一种基于3D打印的污水过滤器的制备方法，其特征在于，所述步骤3中打印的具体过程为：对过滤器的三维模型进行加支撑和切片，设定过滤器切片分成N个截面层进行打印，得到过滤器截面的加工数据，开始按照设定的程序进行打印，打印过程中，激光按照过滤器的结构形式进行路径规划，进行选择性烧结，烧结到的树脂材料连带陶瓷颗粒进行固化，直至打印到第N层，完成过滤器的打印工序，打印完毕将过滤器取出放入清洗液中进行清洗。
8.根据权利要求7所述的一种基于3D打印的污水过滤器的制备方法，其特征在于，所述步骤3中过滤器清洗后放入紫外固化箱中，进行紫外线二次固化，紫外固化箱中进行恒温通风控制，二次固化后将过滤器放入烧结炉中进行烧结，最后取出冷却得到生产好的过滤器。
9.根据权利要求8所述的一种基于3D打印的污水过滤器的制备方法，其特征在于，所述烧结炉中温度不低于1500℃。
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| CN114230337A (zh) * | 2021-12-14 | 2022-03-25 | 山东常林铸业有限公司 | 一种基于3d打印的铸造用陶瓷过滤器及其制备方法 |
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2020
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