Ученые из Японии создали новый метод для эффективного разложения токсичных "вечных химикатов" при комнатной температуре. Технология позволила полностью разрушить некоторые виды этих загрязнителей всего за одну ночь, при этом часть полезных компонентов удалось восстановить для повторного использования.
“Вечные” химикаты
Перфторорганические соединения (ПФОС) представляют собой обширный класс химических веществ, обладающих исключительной стабильностью и устойчивостью к воде и высоким температурам благодаря своим прочным углерод-фторным связям. Это делает их идеальными для использования в антипригарном покрытии посуды, противопожарной пене и водоотталкивающей одежде.
Однако эти сверхпрочные связи имеют и обратную сторону: поскольку они не разрушаются, химические вещества задерживаются в окружающей среде практически навсегда, отсюда и их прозвище - “вечные”. Более того, при накоплении в организме человека они могут провоцировать диабет, проблемы фертильности, различные виды рака, нарушения иммунной системы и многие другие заболевания.
Теперь ученые из Университета Рицумейкан в Японии разработали новый метод разрушения ПФОС.
Разрушение неразрушимого
Ключевыми активными элементами нового раствора являются полупроводниковые нанокристаллы сульфида кадмия (CdS), некоторые из которых легированы медью. Раствор также содержит воду, соединение, называемое триэтаноламином (ТЭА), и, конечно же, сами подлежащие обработке ПФОС-химические вещества.
При воздействии светодиодного света с длиной волны 405 нм нанокристаллы возбуждаются и вызывают адсорбцию молекул ПФОС на их поверхности. Одновременно в растворе генерируются и возбуждаются электроны, которые удаляют ионы фтора из молекул ПФОС, разрушая прочные связи.
В ходе испытаний этим методом удалось полностью разложить перфтороктасульфонат (PFOA) всего за восемь часов. Еще одно вещество, называемое нафионом, разложилось на 81% за 24 часа. Это было достигнуто при температуре всего 38 °C, что значительно ниже обычно требуемых 400 °C. Технология также позволяет восстанавливать ионы фтора для повторного использования в других промышленных целях.
Этот метод похож на многие другие, использующие катализатор для разрушения молекул ПФОС, но обычно требуется ультрафиолетовый свет и более высокая температура. Другим группам ученых удалось добиться успеха в аналогичных реакциях с использованием сверхкритической воды, магнитных частиц, водорода или нитрида бора. В конечном итоге оптимальным решением может стать комбинация различных методов разрушения ПФОС.
Исследование опубликовано в журнале Angewandte Chemie International Edition.
