全氟烷基和多氟烷基物质(PFASs)是一组具有卓越稳定性和独特物理化学特性的人造化学品,广泛应用于消费品、电子制造和消防等领域。然而,由于排放和处置不当,加上其在环境中的持续存在,PFAS已在全球范围内的饮用水源中造成广泛污染,对人类健康构成潜在威胁。
PFAS污染的挑战与现有处理技术的局限性
目前,吸附、离子交换和膜过滤是大规模处理水中PFAS的常用技术。这些方法虽然能在一定程度上去除PFAS,但它们并不会破坏PFAS化合物,导致需要频繁地更换耗尽的介质和处理昂贵的浓缩废物流,限制了这些技术的广泛采用。
真空紫外光(VUV)驱动的光化学处理技术
为了克服现有技术的局限性,本项目旨在开发一种先进的紫外线(UV)光驱动反应工艺,特别是真空紫外光(VUV),以有效地将PFAS降解为对环境无害的产品。VUV光是一种清洁且节能的介质,能够直接光解水产生高能自由基,如HO·、H·和eaq-,这些自由基对PFAS具有较强的降解能力。
研究目标与方法
项目的研究目标包括:i)表征VUV辐照下的自由基光化学,检查初级自由基与PFAS的反应性;ii)研究电子供体和接受溶质对调节PFAS处理反应体系瞬态反应物质形态和氧化还原极性的作用;iii)基于一整套基本反应和相关的速率常数开发一个全面的动力学模型,以确定主要反应并预测环境相关条件下的PFAS降解。
实验设计与分析工具
实验将采用高分辨率质谱分析工具来评估PFAS的转化产物,并推断其在调制水光解过程中的反应途径。通过动力学建模和实验分析,研究将提供深入的理解,以优化VUV系统的设计和操作条件,实现PFAS的有效降解和矿化。
结论
PFAS污染是一个全球性的环境问题,需要创新和有效的解决方案。本项目提出的真空紫外光(VUV)驱动的光化学处理技术,为PFAS的水处理提供了一种新的途径。随着项目的深入,我们期待能够为地下水污染的治理提供一种高效、可持续的技术选择,并通过教育和培训为社会培养更多的环境科学人才。此外,与相关机构的合作,将有助于分享研究成果,推动新型PFAS处理技术的实际应用和演示,满足国家对有效、低成本PFAS处理技术的迫切需求。