先进的电极有助于修复顽固的新永久化学物质
随着新的环境法规的出台以减少饮用水中被称为 PFAS 的行业淘汰长链化学物质，人们对一种称为短链 PFAS 的新型“永久化学物质”感到担忧。伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的研究正在帮助将重点转移到化学物质的缓解上——研究人员表示，与长链化学物质相比，化学物质具有持久性，流动性更强，更难从环境中清除。
由化学和生物分子工程教授 Xiao Su 指导的一项研究使用电吸附而不是过滤器和溶剂，并结合合成、分离测试和计算机模拟来帮助设计一种电极，该电极可以从环境水域中吸引和捕获一系列短链 PFAS 。研究结果发表在化学学会杂志上。
“使用短链 PFAS 的挑战之一是它们没有得到很好的研究。我们知道它们含有较少的碳和氟原子，使它们的分子更短，因此更易移动 - 或者更自由地在自然环境中相互作用，”苏说，他与化学和生物分子工程学教授 Diwakar Shukla合作。“它们的静电特性不同，而且它们更亲水，这意味着它们更容易与水分子结合。这些特性相结合，使它们比长链同类物更难与水分离。”
短链和长链 PFAS 之间的差异——以及一般长链 PFAS 之间的差异——足以让 Su 的团队重新考虑其先前开发的电极，该电极旨在吸引、捕获和破坏环境和饮用水中的长链 PFAS来源。PFAS是全氟烷基和多氟烷基物质的缩写。
“考虑短链 PFAS 行为的一种方式是，除了它们自己的同类，它们不喜欢周围的任何东西，”Su 说。“所以，为了吸引它们，我们需要在电极表面用接枝氟基团——PFAS 中的‘F’——来诱饵它们。”
不过，苏说，亲属关系并不是唯一的挑战。
“短链 PFAS 分子的长度各不相同，赋予它们不同的物理特性，”苏说。“这意味着我们需要能够恰到好处地调整电极以吸引并最终释放短链 PFAS，分子水平上对相互作用的理解是成功的关键。”
该研究详细介绍了对不同共聚物材料的仔细选择、匹配和三角测量，以开发一种可以吸引一系列短链 PFAS 并在需要时产生电场以帮助释放分子的电极。
苏说，这项工作是从环境中去除短链 PFAS 的关键早期步骤，它已经在许多行业取代了长链 PFAS。
“我们还有很多工作要做，”苏说。“未来的研究将侧重于将本研究中开发的电极与电化学降解方法相结合，以确保从环境中去除这些持久性污染物。”
伊利诺伊州的研究人员 Anaira Román Santiago、Jiho Lee 和 Johannes Elbert 领导了这项工作中的实验研究，研究生 Song Yin 和 Shukla 领导了计算模拟。
3M 公司、国家科学基金会、C3.ai 数字化转型研究所和伊利诺伊州国家超级计算中心支持这项研究。
苏隶属于 贝克曼先进科学技术研究所，也是 伊利诺伊州土木与环境工程 教授 。
版权声明：本文由用户上传，如有侵权请联系删除！