一组科学家发现了一种简单、低能量的方法来分解最大的“永久化学物质”群体之一,已链接到和
尽管距离实际应用还有很长的路要走,但科学家们对这项新技术的潜力感到敬畏。
在详细模拟中,PFAS 分子? 碳氟键如此牢固的长链合成化学品被认为不付出很大的努力就不可能断裂? 在一组特定的温和条件下很快就“崩溃”了。
西北大学化学教授威廉·迪希特尔在新闻发布会上说:“了解这些材料如何降解的基础知识可能是这项研究中最重要的一点。”
到目前为止,研究人员已经证明他们的方法可以降解一类主要的 PFAS(全氟烷基)化学品,即含有羧酸的化学品,简称 PFCA。
所有 PFAS 都是臭名昭著的。 它们的防水和防脂特性使它们成为有效的不粘剂和防水剂,但也使它们成为非常持久的环境污染物。我们的血。
鉴于由于长期接触低浓度的 PFAS 化合物,以及大量研究检测到水源中 PFAS 污染达到不安全水平,人们急于开发一系列技术来过滤饮用水中的 PFAS和不同的成功。
但 PFAS 化学物质(毫不奇怪)在过滤后保持完整,并且几乎没有选择如何处置它们。 如果温度足够高,它们会崩溃。 但这是昂贵的,并且有进一步传播污染物的风险。
由西北大学材料化学家布列塔尼·特朗(Brittany Trang)领导的这项新研究可能会从根本上改变这一状况。
该团队开发了一种低能耗工艺,可在温和温度下降解 PFAS 化学品,使用廉价试剂,仅留下无害的含碳分子和氟离子。
这项研究“提供了关于这些看似强大的化合物如何在意想不到的温和条件下几乎完全分解的见解,”写约克大学环境化学研究员 Shira Joudan 和阿尔伯塔大学化学家 Rylan Lundgren 在该研究附带的一篇观点文章中发表了这一观点。 两位观点作者都没有参与这项研究。
“希望 Trang 等人的基本发现能够与从受污染的环境场所有效捕获 PFAS 相结合,为永远的化学问题提供可能的解决方案。”
这可能比应有的更难。 永远的化学品是美国环境保护署 (EPA) 已PFAS 污染的“安全”水平,因为 PFAS 物质比监管机构想象的(或承认的)更危险。
此外,该机构最近还受到严格审查缩小定义范围PFAS 物质以排除许多永久化学物质。
鉴于这些不断变化的监管标准和日益增长的安全问题,我们迫切需要一种方法来应对 PFAS 污染。
Trang 和同事在不同链长的 PFCA 分子上测试了他们的低能量方法,并成功分解了其中 10 个分子。 诀窍是针对 PFCA 分子尾端的一组带电氧原子。
“这引发了所有这些反应,它开始从这些化合物中吐出氟原子,形成氟化物,这是氟最安全的形式,”解释诗歌。
“虽然碳氟键非常强,但带电的头基是其致命弱点。”
利用计算机模拟来理清一系列复杂的化学反应,并确认副产品相对无害,该团队相信他们正在做一件好事。 一旦不稳定,分子中几乎所有的氟原子都会被剥夺。
迪希特尔在新闻发布会上说,计算机建模“确实首次提供了一种绘制这些反应的方法,并可能对其进行优化,以证明我们确实只是在合理地生产安全产品。” 他补充说,这包括自然界中发现的小型含碳产品,不会造成严重的健康问题。
研究人员随后证明,他们的过程也适用于另一类较新的支链 PFAS 物质? 它们是作为 PFAS 化学品的替代品而开发的,但其无处不在存在于全球地表水域科学家们已经感到震惊。
然而,考虑到有超过12,000 种不同的 PFAS迄今为止,美国环保局认可的化学物质仍然需要更多的研究来了解这些分子的基本反应性,以及它们是否可以使用类似的方法降解。
同样适用于阐明对健康的影响PFAS 化学品的含量及其在环境中的持续存在情况。
研究小组希望他们的工作能够促进进一步的研究,开发出在工业规模上去除和降解这些危险污染物的实用方法。 弄清楚如何分解其他类别的 PFAS 化合物,即含磺酸盐的物质,也是必须的。
“我们的工作涉及最大的 PFAS 类别之一,其中包括我们最关心的许多类别,”说迪希特尔的研究。 “还有其他职业没有相同的致命弱点,但每个职业都有自己的弱点。”
如果科学家能够从磺酸盐开始一一识别它们,那么我们可能离知道如何清理我们造成的混乱又近了一步。
该研究发表于科学。