有毒的全氟烷基和多氟烷基物質(PFAS)現在幾乎存在于地球上的每一個水源中。暴露于這些分子會對健康產生負面影響,但相對于水中其他溶質,PFAS的濃度較低,這使得它們的去除變得困難。吸附劑提供了一個很有前途的處理途徑,但往往表現出低選擇性和去除能力,以及緩慢的動力學。這些指標的性能可以通過化學優化PFAS結合位點和最大化PFAS -吸附劑相互作用來提高。
有鑒于此,加州大學伯克利分校Jeffrey R. Long等報道,將多孔聚合物網絡固體(PPN-6,也稱為PAF-1)進行各種化學修飾,這些化學修飾能夠利用PFAS分子的靜電、氫鍵、疏水和親氟相互作用的獨特結合。
本文要點:
(1)
批量吸附實驗和理論計算研究表明,靜電和氫鍵相互作用促進短鏈PFAS分子吸附,疏水和親氟相互作用促進長鏈PFAS分子的吸附。在復雜的水相中,靜電作用和親氟相互作用的結合得到總PFAS去除的量達到最大。
(2)
性能最好的材料是氟化烷基銨(PPN-6-FNDMB)功能化,具有選擇性吸附PFAS的高容量(高達4.0 mmol/g)和快速動力學(在<30 s內達到平衡)。此外,PPN-6-FNDMB優于幾種商業吸附劑,幾乎完全能夠將美國空軍基地收集的地下水樣品中的21種不同的PFAS去除。PFAS隨后可以從PPN-6-FNDMB中解吸,將它們濃縮50倍以上。回收的PPN-6-FNDMB可以在四個循環中以最小的長鏈PFAS吸附能力損失重復使用。
參考文獻
Ethan R. Pezoulas, Bahareh Tajdini, Yeongnam Ko, Adam A. Uliana, Raynald Giovine, Hiroyasu Furukawa, Hooman Vatankhah, Jonas B?rgel, Ki Chul Kim, Christopher Bellona, and Jeffrey R. Long*, Functionalized Porous Polymer Networks as High-Performance PFAS Adsorbents, J. Am. Chem. Soc. 2025
DOI: 10.1021/jacs.5c04689
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.5c04689