近日，印度班加罗尔和瓦朗加尔工程机构的研究人员通过直写成型（DIW）技术，成功制造出可用于去除废水中镉元素的3D打印地质聚合物整体结构。

研究表明，这种增材制造的整体结构在吸附性能和机械耐久性方面显著优于传统珠状吸附剂，为工业废水处理提供了更可靠的解决方案。

该研究由Shabnam Siddiqui、Chikkanayakanahalli Ramaiah Ramakrishnaiah、Srinath Suranani和Yalachigere Kempaiah Suneetha等合作完成，成果已发表于《科学报告》期刊。



研究人员采用基于偏高岭土的地质聚合物作为吸附材料，利用DIW技术制备出具有可控晶格和孔隙结构的自支撑整体件。通过在墨水中添加过氧化氢作为发泡剂，形成了内部互联的孔隙网络，同时保持了良好的打印性能和机械完整性。

在批处理吸附实验中，粉末地质聚合物在pH值为5时达到最佳吸附效果，最大吸附容量为87.1 mg/g，吸附行为符合Langmuir等温线模型和准二级动力学模型。



连续流柱测试结果显示，3D打印整体结构的动态吸附容量达到35.9 mg/g，虽略低于珠状吸附剂的37.5 mg/g，但表现出更短的传质区和更均匀的流动分布，有效减少了沟流现象。

突破曲线经Thomas模型拟合良好，证明3D打印结构在连续流系统中具备更优越的流动控制能力和可预测的吸附性能。



在再生性能方面，3D打印整体结构表现出卓越的耐久性。经过八个完整的吸附-解吸循环后，仍保持结构完整性和吸附效率，而传统珠状吸附剂在三个循环后便开始破裂。

研究人员将这一优势归因于增材制造带来的工程化孔隙结构和整体式设计，显著降低了机械应力并简化了操作流程。



这项研究突显了DIW技术在制备可定制、可规模化吸附模块方面的潜力，为工业废水处理提供了新的解决方案。地质聚合物与增材制造的结合，不仅在水处理领域展现应用前景，也在建筑、核废料固定化等环境和基础设施领域持续受到关注。

目前，全球多家研究机构正在积极推进地质聚合物在3D打印中的技术探索与产业化应用。