Copolymer hjælper med at fjerne gennemtrængende PFAS-toksiner fra miljøet

Forskere har vist, at de kan tiltrække, indfange og ødelægge PFAS - en gruppe af føderalt regulerede stoffer, der findes i alt fra nonstick-belægninger til shampoo og kaldet "de evige kemikalier" på grund af deres persistens i det naturlige miljø.

Ved hjælp af en afstembar copolymerelektrode, ingeniører fra University of Illinois i Urbana-Champaign fangede og ødelagde perfluoralkyl- og polyfluoralkylstoffer til stede i vand ved hjælp af elektrokemiske reaktioner. Proof-of-concept-undersøgelsen er den første, der viser, at copolymerer kan drive elektrokemiske miljøanvendelser, sagde forskerne.

Resultaterne af undersøgelsen er offentliggjort i tidsskriftet Avancerede funktionelle materialer .

"Eksponering for PFAS har fået intens opmærksomhed for nylig på grund af deres udbredte forekomst i naturlige vandområder, forurenet jord og drikkevand, " sagde Xiao Su, en professor i kemisk og biomolekylær teknik, der ledede undersøgelsen i samarbejde med civil- og miljøingeniørprofessorerne Yujie Men og Roland Cusick.

PFAS er typisk til stede i lave koncentrationer, og anordninger eller metoder designet til at fjerne dem skal være meget selektive over for dem i forhold til andre forbindelser, der findes i naturlige vand, sagde forskerne. PFAS er elektrisk ladede, holdt sammen af ​​meget stabile bindinger, og er vandafvisende, gør dem svære at destruere ved hjælp af traditionelle affaldsbortskaffelsesmetoder.

"Vi har fundet en måde at tune en copolymerelektrode til at tiltrække og adsorbere - eller fange - PFAS fra vand, " sagde Su. "Processen fjerner ikke kun disse farlige forurenende stoffer, men ødelægger dem samtidig ved hjælp af elektrokemiske reaktioner ved den modsatte elektrode, gør det overordnede system meget energieffektivt."

For at vurdere metoden, holdet brugte forskellige vandprøver, der inkluderede kommunalt spildevand, alle tilsat enten en lav eller moderat koncentration af PFAS.

"Inden for tre timer efter start af den elektrokemiske adsorptionsproces i laboratoriet, vi så en 93 % reduktion af PFAS-koncentrationen i prøverne med lav koncentration, og en reduktion på 82,5 % med en moderat koncentration, spidsede prøver, hvilket viser, at systemet kan være effektivt til forskellige forureningssammenhænge - såsom i drikkevand eller endda kemikaliespild, " sagde Su.

Baseret på koncepter, der først blev foreslået i Su's tidligere arbejde med arsenfjernelse, processen kombinerer separations- og reaktionstrinnene i én enhed. "Dette er et eksempel på, hvad vi kalder procesintensivering, som vi mener er en vigtig tilgang til at håndtere miljøproblemer relateret til energi og vand, " sagde Su.

Holdet planlægger at fortsætte med at arbejde med forskellige nye forurenende stoffer, herunder hormonforstyrrende stoffer. "Vi er også meget interesserede i at se, hvordan disse grundlæggende copolymerkoncepter kan fungere uden for miljøsystemer og hjælpe med at udføre udfordrende kemiske separationer, såsom lægemiddeloprensning i den farmaceutiske industri, " sagde Su.