通过新的电催化方法从水中去除有害的永久化学物质

罗切斯特大学的科学家开发了新的电化学方法来清除服装、食品包装、消防泡沫和各种其他产品中发现的“永久化学物质”的污染。《催化杂志》的一项新研究描述了为修复全氟烷基物质和多氟烷基物质(称为PFAS)而开发的纳米催化剂。

由化学工程助理教授AstridMüller领导的研究人员重点研究了一种称为全氟辛烷磺酸(PFOS)的特定类型的PFAS，这种物质曾经被广泛用于防污产品，但现在因对人体有害而在世界大部分地区被禁止。人类和动物健康。

尽管PFOS在2000年代初期被美国制造商逐步淘汰，但它仍然广泛存在于环境中并持续存在，并继续出现在供水系统中。

穆勒和她的材料科学博士生团队利用她在超快激光、材料科学、化学和化学工程方面的专业知识的独特组合创造了纳米催化剂。

“在液体合成中使用脉冲激光，我们可以以传统湿化学方法无法做到的方式控制这些催化剂的表面化学，”穆勒说。“你可以通过光与物质的相互作用来控制产生的纳米粒子的大小，基本上将它们炸开。”

然后，科学家们将纳米粒子粘附到亲水性或被水分子吸引的碳纸上。这提供了具有高表面积的廉价基材。他们使用高浓度的氢氧化锂，将全氟辛烷磺酸化学品完全脱氟。

穆勒说，为了使这一过程大规模进行，他们需要一次至少处理一立方米。至关重要的是，他们的新颖方法使用所有非贵金属，这与需要掺硼金刚石的现有方法不同。根据他们的计算，使用掺硼金刚石处理一立方米的污水将花费850万美元;新方法便宜近100倍。

以可持续的方式利用PFAS化学品

在未来的研究中，穆勒希望了解氢氧化锂为何如此有效，以及是否可以用更便宜、更丰富的材料来替代，以进一步降低成本。她还希望将该方法应用于一系列PFAS化学物质，这些化学物质仍在广泛使用，但与从婴儿发育到肾癌等健康问题有关。

Müller表示，尽管存在问题，但彻底禁止所有PFAS化学品和物质是不切实际的，因为它们不仅可用于消费品，而且还可用于绿色技术。

“我认为，最终，许多脱碳努力——从地热热泵到高效制冷再到太阳能电池——都取决于PFAS的可用性，”穆勒说。“我相信，如果我们能够利用电催化解决方案来打破氟碳键并安全地回收氟化物而不将其排入环境中，那么就可以以循环、可持续的方式使用PFAS。”

尽管商业化还有很长的路要走，但Müller在URVentures的支持下申请了一项专利，并预计该专利将用于废水处理设施和公司，以清理用于生产这些PFAS化学品的受污染场地。她还称其为社会正义问题。

“通常在全球收入较低的地区，污染也较多，”穆勒说。“电催化方法的一个优点是，您可以利用太阳能电池板的电力以分布式方式使用它，占地面积小。”