نیترید بورون از بین می برد PFAS “برای همیشه’ مواد شیمیایی PFOA است GenX

دانشگاه رایس chemical engineers یک کاتالیزور کارآمد برای از بین بردن PFAS “برای همیشه” مواد شیمیایی که در آنها حداقل انتظار می رود.

“این کنترل” گفت: برنج استاد مایکل وونگ با اشاره به بخشی از یک آزمایش علمی که محققان انتظار نیست شگفتی است. گروه کنترل است که معیار تجربی, علوم پایه که توسط متغیرهای اندازه گیری می شوند.

“ما هنوز این آزمایش در مقیاس کامل اما ما سانتریفیوژ آزمایش در آزمایشگاه ما می تواند خلاص شدن از 99 درصد از PFOA در چهار ساعت” وانگ گفت: از نیترید بورون نور-فعال کاتالیست او و دانش آموزان خود را تصادفا و صرف بیش از یک سال و تست.

مطالعه خود را که در دسترس است آنلاین در انجمن شیمی آمریکا مجله علوم محیط زیست و فن آوری نامه ها در بر داشت نیترید بورون نابود PFOA (perfluorooctanoic اسید) در یک سریعتر کلیپ از هر قبلا گزارش شده photocatalyst. PFOA یکی از شایع ترین PFAS (perfluoroalkyl و polyfluoroalkyl مواد) یک خانواده از بیش از 4000 ترکیبات توسعه در قرن 20 به ایجاد پوشش برای ضد آب, لباس, بسته بندی مواد غذایی و نچسب تابه و شماری دیگر استفاده می کند. PFAS شده اند برای همیشه دوبله مواد شیمیایی برای تمایل خود را به معطل شدن در محیط زیست و دانشمندان آنها را در خون تقریبا همه آمریکایی ها از جمله نوزادان.

کاتالیزور هستند وونگ تخصص. آنها ترکیبات را که در مورد واکنش های شیمیایی بدون در نظر گرفتن بخشی و یا در حال مصرف در کسانی که واکنش های. آزمایشگاه خود را ایجاد کرده کاتالیزور برای از بین بردن تعداد زیادی از آلاینده ها از جمله TCE و نیترات و او گفت که او وظیفه خود را با تیم جدید پیدا کردن کاتالیزور به آدرس PFAS حدود 18 ماه پیش.

“ما سعی کردیم بسیاری از چیزهایی که گفت:” وانگ صندلی وزارت شیمیایی و Biomolecular Engineering در برنج قهوه ای دانشکده فنی و مهندسی. “ما سعی کردیم چندین مواد است که من فکر کردم رفتن به محل کار. هیچ یک از آنها را انجام داد. این قرار نبود به کار و آن کار را کرد.”

کاتالیست نیترید بورون پودر یا BN است که به صورت تجاری در دسترس مصنوعی مواد معدنی است که به طور گسترده ای مورد استفاده در آرایش, مراقبت از پوست, محصولات حرارتی رب که سرد تراشه های کامپیوتری و دیگر مصرف کننده و محصولات صنعتی.

کشف آغاز شد و با ده ها تن از آزمایش های شکست خورده در بیشتر احتمال دارد PFAS کاتالیزور. وانگ گفت که او دو نفر از اعضای خود را از آزمایشگاه بازدید از دانشکده Lijie دوان از چین Tsinghua دانشگاه و برنج دانشجوی کارشناسی ارشد بو وانگ به انجام نهایی آزمایش بر روی یک مجموعه ای از نامزد ترکیبات قبل از حرکت به دیگران است.

“وجود ادبیات بود که به پیشنهاد یکی از آنها ممکن است یک photocatalyst معنی آن خواهد بود فعال شده توسط نور در یک طول موج خاص,” وانگ گفت. “ما نمی با استفاده از نور اغلب در گروه ما اما من گفت:” اجازه دهید پیش بروید و ابله در اطراف با آن است. خورشید و انرژی. بیایید ببینید که چه ما می توانیم با نور است.”

همانطور که قبل از هیچ یک از گروه های آزمایشی خوب انجام شده اما دوان متوجه چیزی غیر معمول با نیترید بورون کنترل. او و وانگ تکرار آزمایش چندین بار به حکومت غیر منتظره خطاها و مشکلات با آماده سازی نمونه و توضیحات دیگر به صورت عجیب و غریب نتیجه. نگهداری آنها از دیدن همان چیزی که.

“در اینجا مشاهده” وانگ گفت. “شما را در یک فلاسک آب است که شامل برخی از PFOA شما پرتاب در شما BN پودر و شما آن مهر و موم کردن. که در آن است. شما لازم نیست برای اضافه کردن هر هیدروژن و یا پاکسازی آن با اکسیژن است. آن را فقط به هوای نفس کشیدن ما آب آلوده و BN پودر. شما در معرض که به نور ماوراء بنفش به طور خاص برای UV-C نور با یک طول موج 254 نانومتر دوباره در چهار ساعت و 99% از PFOA شده است را به فلوراید دی اکسید کربن و هیدروژن است.”

مشکل این بود که نور است. 254-نانومتر طول موج است که معمولا مورد استفاده در میکروب کشی لامپ بیش از حد کوچک است برای فعال کردن bandgap در نیترید بورون. در حالی که بدون شک درست است که آزمایش های آن پیشنهاد را نمی تواند.

“اگر شما را به دور از نور شما نمی توانید کاتالیزور” وانگ گفت. “اگر شما را ترک کردن BN پودر و تنها با استفاده از نور شما نمی توانید یک واکنش است.”

پس از نیترید بورون بود به وضوح جذب نور و تسریع یک واکنش است که نابود PFOA است با وجود این واقعیت است که آن را باید نوری غیر ممکن است برای نیترید بورون به جذب 254-نانومتر اشعه ماوراء بنفش-C نور است.

“این قرار نیست به کار” وانگ گفت. “همین دلیل است که هیچ کس تا به حال فکر به دنبال این است که چرا از آن زمان تا زمانی برای ما به انتشار نتایج. ما نیاز به نوعی از توضیح این تناقض است.”

ونگ گفت که او دوان وانگ و نویسندگان ارائه یک توضیح محتمل در مطالعه است.

“ما به این نتیجه رسیدند که مواد ما می کند جذب 254-نانومتر نور و آن را به دلیل اتمی نقص در ما پودر” او گفت:. “نقص تغییر bandgap. آنها آن را کوچک به اندازه کافی برای پودر به جذب فقط نور کافی برای ایجاد واکنش اکسید کننده گونه که جویدن تا PFOA.”

وانگ گفت که بیشتر شواهد تجربی مورد نیاز خواهد بود برای تایید این توضیح. اما در نور از نتایج با PFOA او تعجب اگر نیترید بورون کاتالیست نیز ممکن است کار بر روی دیگر PFAS ترکیبات.

“بنابراین من خواسته دانش آموزان به انجام یک چیز بیشتر” وانگ گفت. “من تا به حال آنها را جایگزین PFOA در آزمون با GenX.”

GenX نیز برای همیشه شیمیایی. زمانی که PFOA ممنوع شد, GenX یکی از مهمترین و به طور گسترده ای استفاده می شود مواد شیمیایی به جای آن. و بدن در حال رشد از شواهد نشان می دهد که GenX می تواند فقط به عنوان بزرگ یک مشکل زیست محیطی به عنوان سلف خود.

“این یک داستان مشابه به PFOA است” وانگ گفت. “آنها در حال پیدا کردن GenX در همه جا حاضر است. اما یک تفاوت بین این دو این است که افرادی که قبلا گزارش شده برخی از موفقیت با کاتالیزور برای اهانت آمیز PFOA. آنها نه برای GenX.”

وانگ و همکارانش دریافتند که نیترید بورون پودر نیز از بین می برد GenX. نتایج نبودند به خوبی به عنوان با PFOA: با دو ساعت قرار گرفتن در معرض 254-نانومتر نور, BN تخریب حدود 20 درصد از GenX در نمونه های آب. اما وانگ گفت: این تیم دارای ایده های در مورد چگونه به منظور بهبود کاتالیزور برای GenX.

او گفت: این پروژه در حال حاضر مورد توجه چندین شرکای صنعتی در برنج بر اساس Nanosystems مهندسی مرکز تحقیقات فناوری نانو فعال تصفیه آب (نیوت). نیوت است و میان رشته ای مهندسی مرکز تحقیقات بودجه توسط بنیاد ملی علوم برای توسعه خارج از شبکه سیستم های تصفیه آب است که هر دو حفاظت از زندگی بشر و حمایت از توسعه پایدار اقتصادی است.

“تحقیق شده است, سرگرم کننده, یک تیم واقعی تلاش” وانگ گفت. “ما در زمینه ثبت اختراعات در این نیوت علاقه در آزمایش های بیشتر و توسعه فن آوری رأی اعتماد به نفس.”

این پژوهش با حمایت بنیاد ملی علوم (EEC-1449500) و چین در شورای بورس.

tinyurlis.gdv.gdv.htclck.ruulvis.netshrtco.detny.im