摘要：研究人员概述了一个大胆的新路线图，用于利用异质催化破坏人类和多氟烷基物质（PFA），这是所谓的“永远的化学物质”，这些“永远的化学物质”在全球范围内污染了水供应。...

莱斯大学，卡内基·梅隆大学（Carnegie Mellon University）和其他全球领先机构的一组研究人员概述了一个大胆的新路线图，用于利用异质性催化销毁全球所谓的“永远污染供水的供水供水”，以破坏po luorooaloalyalkyl物质（PFAS）（PFAS）。

在一项发表的研究中自然水国际环境工程师，化学家和催化专家团队评估了当前对PFAS销毁的催化技术，提出了一套创新，以克服现有局限性，并强调迫切需要反映出真正的环境和公共卫生益处的整体绩效指标。

“催化为完全分解PFA的分子提供了有前途的途径，但目前的方法仍然远非最佳，”赖斯化学和生物分子工程系主席迈克尔·王（Michael Wong）说。 “我们需要更明智的设计，更好的过程集成以及比较能够减少能源，成本和毒性的技术的更细微的方法。”

PFA是从消防泡沫到炊具和个人护理产品的产品中使用的合成化合物。他们的碳氟键是化学最强的键之一，使它们在环境中极为持久，难以降解。传统的水处理（例如反渗透和活化的碳过滤器）仅与水分开的PFA，这意味着有毒废物被留在后面。

“异质性催化 - 使用固体材料加快化学反应 - 不仅有可能分开，而且实际上将PFA矿化成无害的副产品，”卡内基·梅隆（Carnegie Mellon）的Hamerschlag公民和环境工程教授Gregory Lowry说。 “但是这些系统面临着多个障碍，包括选择性不佳，不完全屈光和高能量需求。”

该团队的主要建议之一是简化工业废物或受污染地下水中经常发现的PFA汤的预处理步骤。使用已知的均匀化学反应，他们假设这些混合物可以转化为较小的更好理解的化合物，为更有效的催化破坏铺平了道路。

“将复杂的PFA处理视为一个需要多个步骤的多步骤过程，使催化剂设计更加易于处理，”赖斯（Rice）的公民和环境工程研究生莎拉·格拉斯（Sarah Glass）说。 “设计和使用真正有效降解步骤的治疗技术可以提高整体效率，并加快现实世界中催化溶液的发展。”

研究人员提出了一个顺序的“治疗序列”，通过量身定制的催化步骤处理简化的PFA混合物。首先，该过程从PFAS分子中去除特定的化学头部基团。接下来，它缩短了他们长长的全氟碳链，剥离了氟原子 - 这是其持久性的关键。最后，剩余的氟化片段被分解成安全的，天然存在的物质，例如二氧化碳，水和氟化物离子。每个步骤在该阶段使用针对化学结构量身定制的专门催化剂。例如，基于钛的材料用于加快氧化加快，而钯有助于在称为还原性水力流体化的过程中将氟原子换成氢。这种方法可确保即使复杂的PFA混合物也可以有效地破坏，而不仅仅是吸收在固体上，需要额外的处理。

赖斯（Rice）合着者兼威廉·马什·赖斯（William Marsh Rice）受托人的化学与生物分子工程副教授托马斯·森夫尔（Thomas Senftle）说：“将其视为接力赛。” “每个催化剂都将部分降解的PFA移至下一个，直到分子被完全分解为止。我们的目标是完全屈光。”

研究人员强调了创建可以靶向和分解PFA的催化剂的重要性，而不会被污染水中常见的其他物质分散注意力。为此，他们正在探索更好地吸引PFA并使用计算机模型和机器学习来预测反应并优化催化剂设计的催化剂表面。

乔治·R·布朗·布朗（George R. Brown）的民用与环境工程教授，水稻水技术企业家和研究所的主任佩德罗·阿尔瓦雷斯（Pedro Alvarez）说：“我们仍在学习哪种PFA分解了哪些条件。” “数据驱动的模拟可以大大加快发现过程。”

该团队还引入了一个新的能量指标，称为每次屈光化（EEOD），以相当比较有效不同的催化系统破坏氟碳键的程度。与传统的去除指标不同，EEOD专注于真正的退化，而不仅仅是分离。

该研究以跨学科合作和开放数据共享的方式结束，以完善PFAS治疗策略，需要比以往任何时候都更大的可扩展，具有成本效益的破坏方法。

Wong说：“ PFA是一个世代相传的挑战。” “我们应该归功于后代寻找智能，可持续的解决方案和催化可能是其中之一。”

这项研究得到了国家科学基金会，美国国家环境健康科学研究所，卡内基·梅隆工程学院的院长研究金的资助，以及中国国家自然科学基金会。