Farklı bir sentetik kimyasal grubu olan perfloroalkil ve polifloroalkil maddeler (PFA’lar), yarı iletkenler, yangına dayanıklı köpükler, ısıya dayanıklı ve yapışmaz tencere gibi birçok üründe yaygın olarak kullanılır. PFA’lar, atomlar arasındaki güçlü kimyasal bağlara atfedilebilen ısı, yağ, gres ve suya karşı dikkate değer bir dirence sahiptir. Bununla birlikte, olağanüstü direncin en büyük dezavantajı, PFA’ların çevrede oldukça kalıcı olması ve “Forever Chemicals” lakabını kazanmasıdır.
PFA kullanımı, insan sağlığı ve çevre üzerindeki zararlı etkileri nedeniyle uluslararası sözleşmeler tarafından yasaklanmıştır. Son bilimsel raporlar, toprakların ve nehirlerin PFA’larla kontamine olduğunu göstermekle birlikte, PFA’ları çıkarmak için etkili ve sürdürülebilir teknolojilerin eksikliği olduğunu göstermektedir.
Birleşmiş Milletler Sürdürülebilir Kalkınma Hedefi 6 – Herkes İçin Su ve Sanitasyon, Doçent Toshihiro Isobe tarafından Malzeme Bilimleri Bölümü’nden liderliğindeki Japonya’nın önderliğindeki Bilim Enstitüsü Tokyo’dan (Bilim Tokyo) bir araştırmacı ekibi dikkatini çekti. PFA’ları sudan çıkarmak için karbon bazlı malzemelere.
Science Tokyo’da Sivil ve Çevre Mühendisliği Bölümü’nden Doçent Manabu Fujii tarafından yönetilen araştırma ekibi, yüzeyinde kimyasalları yakalayabilen ve PFA’larla kontamine bir membran damıtma (MD) yöntemi geliştirebilen yeni bir adsorban-substance’ı sentezledi. .
Araştırma bulguları, 13-16 Ocak 2025 tarihleri arasında düzenlenen 23. Uluslararası Eko-Malzeme İşleme ve Tasarım Sempozyumu’nda davet edilen bir ders olarak sunuldu.
Araştırmanın yenilikleri hakkında bilgiler paylaşan Isobe, “kağıt hamuru ve kağıt endüstrisinde üretilen bir yan ürün olan lignin ve ortak bir şeker molekülü, karbon kaynakları olarak, araştırma grubumuzun geliştirilmesi için sürdürülebilir malzemeler kullanmıştır. Ayrıca, hem damıtma hem de membran ayrımını birleştiren çalışmamızda kullanılan MD yöntemi PFA’lardan kaldırmak için yenilikçi bir strateji sunar. su.”
Araştırmacılar, MD yöntemini kullanarak PFA’larla kirlenmiş suyu arındırmak için su ve PFA’lar arasındaki kaynama noktalarındaki farkı kullandılar. Ek olarak, hidrofobik (su için afinite eksik), gözenekli karbon bazlı ayırma membranı PFA’ları etkili bir şekilde reddetti ve sadece su buharının içinden geçmesine izin verdi. Derinlemesine deneysel analiz, MD tedavisinden sonra yaklaşık 500 ng/L konsantrasyonda perflorooktansülfonik asit (PFOS) içeren simüle edilmiş kontamine suyun, küresel çevre standartlarının altında olan yaklaşık 3 ng/l’lik bir PFOS konsantrasyonuna sahip olduğunu gösterdi.
Isobe, MD saflaştırma yöntemini geliştirmek için gelecek planlarını özetleyerek sonuçlandırıyor, “Şu anda, simüle edilmiş PFA ile kirlenmiş suyun buharlaştırılması, ısıtıcılar kullanılarak elde edilir ve su buharı akışını arttırmak için vakum pompalarına bağlıdır. Ancak gelecekte, hedefliyoruz. Isıtıcılara dayanmayan elektriksiz bir sistem geliştirmek için bir güneş ısıtma yöntemine geçmek. “
Araştırma ekibi, PFAS ile kirlenmiş suyu saflaştırmak için yeni MD yöntemini geliştirmenin yanı sıra, lignin türevi adsorbanları içeren bir dizi deney gerçekleştirdi. Minimum miktarlarda aktif karbonun (1: 3 oranında çinko klorür ile muamele edilmiş) 10 dakika içinde PFA’ların% 99’unu ortadan kaldırabileceğini bulmuşlardır.
Genel olarak, bu çalışma, kritik ve kalıcı çevresel sorunları çözmek için gelecekteki saflaştırma teknolojilerinin gelişimini yönlendirebilecek yeni ve sürdürülebilir karbon bazlı malzemeler sunmaktadır.
