Немецкие исследователи продемонстрировали методы расщепления прочных связей ПФАС
Наука и космос021 июл 22:59
Германские ученые представили две технологии, которые могут помочь в решении проблемы ПФАС — группы синтетических соединений, известных как «вечные химикаты» из-за их выдающейся устойчивости к разложению. Исследователи из научного центра им. Гельмгольца в Дрездене-Россендорфе (HZDR) продемонстрировали, что эти вещества можно разрушать в воде с использованием гидродинамической кавитации и холодной атмосферной плазмы.
ПФАС (пер- и полифторалкильные соединения) включают более 10 тысяч синтетических веществ, которые широко использовались в промышленности и потребительских товарах. Их уникальность заключается в очень прочных связях между атомами углерода и фтора, что делает соединения практически неразрушимыми в окружающей среде и способными накапливаться в организмах. Некоторые ПФАС ассоциируются с рисками для здоровья, включая нарушения развития, проблемы с иммунной системой и возможное увеличение вероятности онкологических заболеваний.
Первая технология основана на гидродинамической кавитации. Во время данного процесса загрязненная вода проходит через сужение, где формируются микроскопические пузырьки пара. Когда они разрушаются под воздействием давления, на границе пузырьков возникают локальные температуры, достигающие нескольких тысяч градусов Цельсия. Параллельно образуются гидроксильные радикалы (химически активные частицы), которые атакуют продукты распада ПФАС и ускоряют разрушение соединений.
В ходе экспериментов ученые протестировали метод на одном из самых устойчивых представителей группы — перфтороктансульфонате (PFOS). После обработки часть вещества разрушалась, а концентрация фторидов в воде возрастала по мере увеличения времени обработки, что указывает на разрыв углерод-фторных связей. В настоящее время команда работает над повышением эффективности метода: цель заключается в разрушении более 80% ПФАС в растворе и минерализации более 50% связанного фтора.
Второй подход основан на использовании холодной атмосферной плазмы в сочетании с подачей газа в воду. В отличие от некоторых методов очистки, он не требует катализаторов или дополнительных химических реагентов. Газовые пузырьки поднимают ПФАС на поверхность воды, где соединения разрушаются под воздействием плазмы.
Этот метод позволил перевести около 35% атомов фтора из ПФАС в форму фторидных солей и практически полностью разрушить как длинноцепочечные, так и короткоцепочечные соединения. При этом исследователи отмечают, что плазменная технология работает быстрее, чем кавитация, однако требует значительно больше энергии и может создавать побочные продукты, которые еще предстоит изучить.
Следующий этап работы — масштабирование технологий для очистки промышленных сточных вод.
Учёные увеличивают объем экспериментов с 50 мл до 5 л и планируют объединить оба подхода в одной системе: плазма должна обеспечить высокую реакционную активность, а кавитация — усилить процесс разрушения ПФАС. Разработчики полагают, что комбинация этих методов может стать основой более эффективной технологии удаления «вечных химикатов» из воды.
Darth SaharaИсточники:Scientific ReportsChemical Engineering Journal AdvancesНаука и космос0ЭкологияОкружающая средаЭкологическая безопасностьПФАСХимические технологииХимические соединения21 июл 22:59
Источник