En synkron defluorerings-oxidationsproces til nedbrydning af fluoroarener med PEC

Fluoroaren (FA)-derivater får mere og mere opmærksomhed på grund af deres udbredte anvendelser i syntese af lægemidler, agrokemikalier og organiske forbindelser med særlige funktioner. Men som en konsekvens af deres brede anvendelser forårsager de udledte FA'er i industrielt spildevand alvorlig miljøforurening.

Toksiciteten, persistensen og bioakkumuleringen af ​​FA'er udgør betydelige risici for økosystemer og menneskers sundhed. For eksempel er 4-fluorphenol (4-FP) som et typisk FA anerkendt som et kræftfremkaldende stof i registret over toksiske virkninger af kemiske stoffer.

Et forskerhold ledet af prof. Can Li fra Dalian Institute of Chemical Physics, Chinese Academy Sciences, har rapporteret om en synkron defluorerings-oxidationsproces til effektiv nedbrydning af FA'er med fotoelektrokatalyse (PEC). Fremgangsmåden var koblet fotolysedefluorering med •OH-initierede oxidationsprocesser.

Resultaterne er offentliggjort i Chinese Journal of Catalysis

Der er to grundlæggende udfordringer, der skal løses med hensyn til nedbrydningen af ​​FA'er. For det første spaltningen af ​​C‒F-bindinger, som er afgørende for at undgå dannelsen af ​​giftige eller vedvarende fluorerede biprodukter. For det andet den fuldstændige oxidation af defluorerede mellemprodukter, såsom aromatiske eller alifatiske derivater, hvilket er afgørende for at muliggøre genopretning af vandmiljøet. En effektiv proces til eliminering af FA'er skal opnå både høj defluoreringseffektivitet og høj oxidationsaktivitet.

Selvom der er gjort mange bestræbelser på at udvikle nedbrydningsmetoder for FA'er, er spaltningen af ​​C‒F-bindinger ved hjælp af elektronmangelfulde oxidanter under oxidative forhold ineffektiv på grund af fluors høje elektronegativitet. Desuden er anvendelsen af ​​reduktionsdefluoreringsproces begrænset på grund af høje omkostninger og strenge reaktionsbetingelser, såsom kravet om ædelmetalbaserede katalysatorer eller inert atmosfære. Derfor er det presserende at udvikle effektive og miljøvenlige teknologier til fuldstændig nedbrydning af FA'er i spildevand under milde forhold.

I deres undersøgelse opnåede forskerne både effektiv defluorering og fjernelse af TOC (begge over 99,9%) under milde forhold. Deres papir beskriver det opskaleringspilotsystem, de har designet til at demonstrere den dybe behandling af FA'er til praktisk anvendelse.

Flere oplysninger: Haibo Chi et al., En synkron defluorerings-oxidationsproces til effektiv mineralisering af fluoroarener med fotoelektrokatalyse, Chinese Journal of Catalysis (2023). DOI:10.1016/S1872-2067(23)64559-0

Leveret af Chinese Academy of Sciences