先进的电极有助于修复顽固的新永久化学品

随着新的环境法规的推出，以减轻饮用水中被称为PFAS的行业退役长链化学品，人们担心一种称为短链PFAS的新型“永久化学品”。诺伊大学厄巴纳-香槟分校的研究正在帮助将重点转移到包括缓解化学物质 - 研究人员表示，与长链对应物相比，这些化学物质与持久性一样持久，更具移动性，更难从环境中去除。

由化学和生物分子工程教授Xiao Su指导的一项研究使用电吸附而不是过滤器和溶剂，并结合了合成，分离测试和计算机模拟，以帮助设计一种可以从环境水域中吸引和捕获一系列短链PFAS的电极。研究结果发表在《美国化学学会杂志》上。

“使用短链PFAS的挑战之一是它们没有得到很好的研究。我们知道它们含有较少的碳和氟原子，使它们的分子更短，因此更具移动性 - 或者在自然环境中更自由地相互作用，“与化学和生物分子工程教授Diwakar Shukla合作的Su说。“它们的静电特性不同，它们更亲水，这意味着它们更容易与水分子结合。这些特性相结合，使它们比长链的对应物更难与水分离。

短链和长链PFAS之间的差异 - 以及一般长链PFAS之间的差异 - 足以让Su的团队重新考虑其先前开发的电极，该电极旨在从环境和饮用水源中吸引，捕获和破坏长链PFAS。PFAS是全氟烷基和多氟烷基物质的缩写。

“考虑短链PFAS行为的一种方式是，除了自己的同类之外，它们不喜欢周围的任何东西，”苏说。“因此，为了吸引它们，我们需要在电极表面用接枝的氟基团(PFAS中的”F“)诱饵它们。

不过，亲属关系并不是唯一的挑战，苏说。

“短链PFAS分子的长度各不相同，赋予它们不同的物理性质，”Su说。“这意味着我们需要能够恰到好处地调整电极以吸引并最终释放短链PFAS，分子水平上对相互作用的理解是成功的关键。

该研究详细介绍了对不同共聚物材料的仔细选择，匹配和三角测量，以开发一种可以吸引一系列短链PFAS并感应电场以帮助在需要时释放分子的电极。

Su说，这项工作是从环境中去除短链PFAS的关键早期步骤，短链PFAS在许多行业中取代了长链PFAS。

“我们还有很多工作要做，”苏说。“未来的研究将集中在将本研究中开发的电极与电化学降解方法耦合，以确保从环境中去除这些持久性污染物。

诺伊州的研究人员Anaira Román Santiago，Jiho Lee和Johannes Elbert领导了这项工作中的实验研究，研究生Song Yin和Shukla领导了计算模拟。