用冷等离子体爆炸毒性'永远'化学物质

Drexel研究人员已经开发出技术,帮助消除最初用于非克利克平底锅,防水和消防泡沫的化合物,这已成为饮用水中的持续污染物。

来自Drexel大学的研究人员发现了一种破坏顽固的有弹性的有毒化合物的方法,很难被称为“永远的化学品”,这已经污染了美国数百万的饮用水。

这些化学品通常称为PFA - 缩短的(氟氟烷基物质)缩短约60年作为非克利克平底锅和防水衣服以及消防泡沫的涂料。在过去的二十年中,关于与暴露于PFA的健康风险 - 从癌症和甲状腺问题到低出生体重和高血压 - 以及导致联邦禁令,监测任务和大规模的修复努力。

但消除了这些化学品 - 最初设计用于抵抗燃料驱动的火灾的高温 - 从饮用水中证明几乎不可能。

“PFAS化合物中的碳 - 氟化物化学键是极其稳定的,因此在研究环境退化环境的副教授博士销售污染物。

销售是Drexel学院的团队的一部分,以及C.&J. Nyheim等离子研究所探索了如何使用被称为冷等离子体的带电气体的爆炸,可用于消除水中的PFA。他的团体最近发表了在环境科学期刊上的研究:水研究与技术。

Drexel大学的研究人员表明,冷血浆的涡旋可以有效地破坏水中的PFAS化合物。

“这已成为一种紧急问题,因为我们看到PFAS到处都是,而不仅仅是在水上和土壤中使用它在火灾泡沫中使用的机场,而且还在许多消费品,如防污织物和食品包装设计为销售说,击退液体和润滑脂。“因为这些化学品不容易生物降解,PFA在几十年中浸出了一直坐在垃圾填埋场的产品的地面和地面水中。”

虽然尚未确定精确的暴露路线,但研究表明,通过直接暴露,饮用水污染和生物累积的某种组合,在美国人口的多达98%的血液中检测到PFA。

国防部目前正在花费数十亿美元来清理污染的土壤供水,围绕数百名军用基地使用,其中PFAS消防泡沫已被使用。但根据销售,最好的努力只是一个停车片。

在德雷塞尔大学开发的滑动弧形素质坦布尔族被用来消除饮用水的PFAS污染。

“处理PFAS污染水的目前的标准是活性炭过滤器,”销售人员表示。“但是过滤的问题是它只收集PFA,它不会破坏它。因此,除非过滤器在高温下焚烧,否则花费过滤器成为PFA的新来源,可以通过垃圾填埋场径流和渗流来回收环境。“

为了真正消除化学品处理,需要分开碳 - 氟化物键,这是化合物保持力的关键。现在在数千个中的不同类型的PFA包括不同长度的碳 - 氟化链。所提出的净化方法的主要目标是将链条分成较小的片段以使其惰性。次要和更具挑战性的靶标完全从化合物中除去氟化物原子 - 一种称为偏氟化的成就。

从水中除去PFA的一种方法是通过升高其温度,该温度提高其原子的活性以使氟化碳键拉伸到其断裂点。遗憾的是,根据销售,它需要花费多于沸腾的PFAS。

销售称,“在PFA中打破碳和氟化物之间的极其稳定的粘合,您需要将化合物的温度提高到至少1000摄氏度 - 所以沸水温度的10倍。”“但是对于水处理业务而言,由于它会消耗的大量能量,这显然是不可行的。”

Drexel团队正在提出使用高通量的气体或等离子体,作为激活PFAS原子而不加热水的方法。

使用滑动弧形素质,Drexel大学研究人员可以创造一种具有足够能量的冷等离子体的漩涡,可在水中分解PFAS化合物。

在非平衡或“冷”等离子体中,电磁场用于在气体中激发电子,而不提高其总体温度。在冷等离子体的常见例子中,荧光灯,电子对它们发射可见光的点,而气体本身保持在室温。

Nyheim等离子研究所的研究人员已经利用了非平衡等离子体技术,用于生产和肉类和医疗保健环境的去污和灭菌。

在PFAS上打开它是使用搅拌机制作冰沙的化学等同物。

首先,称为滑动弧形等离子体的装置产生旋转电磁场,其在水中激活气泡的电子。高能电子在水中分开化学物质并开始发出紫外线辐射。最终,原子,离子和辐射的纺丝涡流达到足够高的活性水平,以在PFAs化合物中切断碳氟键 - 所有而不提高水的温度。

在一小时的治疗中,使用更多的能量,比它需要茶壶煮沸,滑动弧等离子体处理可以从水中消除超过90%的PFA,偏离大约四分之一的化合物,根据本集团最近发表的研究。

“这只是有效和能源有效的冷等离子体技术如何用于解决困难的化学污染问题的一个例子,”尼姆斯拉姆斯研究所主任亚历山大弗里德曼说。“冷等离子体有可能帮助我们消除各种威胁我们的食品和饮用水供应的化学毒素。”

据Drexel研究人员称,虽然其他基团已经测试了用于PFAS去除的PFA处理方法,但由于Drexel的研究人员表示,迄今为止,他们甚至没有在大型治疗设施中容易地扩大使用。

“现在我们已经证明了冷等离子体水处理的有效性我们的下一步是继续在更大的规模上测试它,”弗里曼说。“我们也认为该技术可以调整以治疗污染的土壤并实现PFAS化合物的接近完全偏荧光。”

参考:“通过逆转涡流流动滑动弧等离子体快速降解PFAS”通过ASA J. Lewis,Thomas Joyce,Maher Hadaya,Farshad Ebrahimi,Ivan DragieTi,Junchun Yang,Gregory Fridman,Alexander Rabinovich,Alexander A. Fridman ,Erica R. McKenzie和Christopher M.销售,2020年1月29日,环境科学:水研究与技术.DOI:
10.1039 / c9ew01050e.

这项研究得到了美国国防部的支持。

除了销售和弗里德曼,在德雷雷尔,格雷戈里弗里德曼,博士,博士,普拉斯玛,议会议员和埃里卡·麦比博,博士学位也为研究贡献。

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