Onderzoekers hebben aangetoond dat ze kunnen aantrekken, vang en vernietig PFAS - een groep federaal gereguleerde stoffen die in alles worden aangetroffen, van anti-aanbaklagen tot shampoo en de bijnaam "de eeuwige chemicaliën" vanwege hun persistentie in de natuurlijke omgeving.

Met behulp van een afstembare copolymeerelektrode, ingenieurs van de Universiteit van Illinois in Urbana-Champaign veroverden en vernietigden perfluoralkyl- en polyfluoralkylstoffen die in water aanwezig zijn met behulp van elektrochemische reacties. De proof-of-concept-studie is de eerste die aantoont dat copolymeren elektrochemische milieutoepassingen kunnen aansturen, aldus de onderzoekers.

De resultaten van het onderzoek zijn gepubliceerd in het tijdschrift Geavanceerde functionele materialen .

"Blootstelling aan PFAS heeft de laatste tijd veel aandacht gekregen vanwege hun wijdverbreide voorkomen in natuurlijke wateren, vervuilde grond en drinkwater, " zei Xiao Su, een professor in chemische en biomoleculaire engineering die de studie leidde in samenwerking met professoren civiele en milieutechniek Yujie Men en Roland Cusick.

PFAS zijn meestal aanwezig in lage concentraties, en apparaten of methoden die zijn ontworpen om ze te verwijderen, moeten zeer selectief zijn ten opzichte van andere verbindingen die in natuurlijke wateren worden aangetroffen, aldus de onderzoekers. PFAS zijn elektrisch geladen, bij elkaar gehouden door zeer stabiele obligaties, en zijn waterafstotend, waardoor ze moeilijk te vernietigen zijn met behulp van traditionele afvalverwerkingsmethoden.

"We hebben een manier gevonden om een ​​copolymeerelektrode af te stemmen om PFAS uit water aan te trekken en te adsorberen - of op te vangen. Su zei. "Het proces verwijdert niet alleen deze gevaarlijke verontreinigingen, maar vernietigt ze ook gelijktijdig door middel van elektrochemische reacties aan de tegenoverliggende elektrode, waardoor het totale systeem zeer energiezuinig is."

Om de methode te evalueren, het team gebruikte verschillende watermonsters, waaronder gemeentelijk afvalwater, allemaal verrijkt met een lage of matige concentratie PFAS.

"Binnen drie uur na het starten van het elektrochemische adsorptieproces in het laboratorium, we zagen een verlaging van 93% van de PFAS-concentratie in de monsters met een lage concentratie en een verlaging van 82,5% met monsters met een matige concentratie, waaruit blijkt dat het systeem efficiënt kan zijn voor verschillende contaminatiecontexten, zoals in drinkwater of zelfs chemische lekkages, ' zei Su.

Gebaseerd op concepten die voor het eerst werden voorgesteld in Su's eerdere werk met arseenverwijdering, het proces combineert de scheidings- en reactiestappen in één apparaat. "Dit is een voorbeeld van wat we procesintensificatie noemen, die volgens ons een belangrijke benadering is om milieuproblemen met betrekking tot energie en water aan te pakken, ' zei Su.

Het team is van plan te blijven werken met verschillende opkomende verontreinigingen, inclusief hormoonontregelaars. "We zijn ook erg geïnteresseerd om te zien hoe deze basiscopolymeerconcepten kunnen werken buiten omgevingssystemen en helpen bij het uitvoeren van uitdagende chemische scheidingen, zoals medicijnzuivering in de farmaceutische industrie, ' zei Su.