Открытие ученых Калифорнийского университета в Риверсайде может помочь поставщикам воды по всей стране, поскольку они сталкиваются с новыми федеральными стандартами, ограничивающими «вечные химические» концентрации в питьевой воде.
Известные ученым как ПФАС, или поли- и перфторалкильные вещества, химические вещества навсегда использовались в тысячах продуктов, начиная от пакетов с картофельными чипсами и заканчивая огнетушащими пенами. Однако в настоящее время их использование постепенно прекращается, поскольку они попали в запасы грунтовых вод и связаны с возникновением некоторых видов рака и других заболеваний.
Ранее в этом году Агентство по охране окружающей среды США ввело ограничения на качество воды, которые ограничивают содержание определенных навсегда химических веществ в водопроводной воде страны всего лишь 4 частями на триллион, что побудило поставщиков воды искать решения по очистке от PFAS.
Команда UCR под руководством Хайчжоу Лю, профессора химической и экологической инженерии , обнаружила химический процесс , который позволяет высоким уровням соли, обычно присутствующим в сточных водах водоочистных сооружений, действовать в качестве катализатора, который способствует распаду соединений ПФАС, расщепляя твердые соединения. прочные связи фтора с углеродом.
Обычно соль в сточных водах препятствует очистке от химических загрязнителей. Это решение проблемы загрязнения ПФАС подробно описано в журнале Environmental Science & Technology . Название исследования: «Стимулирующее воздействие хлорида и сульфата на почти полное разрушение перфторкарбоксилатов в рассоле посредством водородно-настраиваемого УФ-фотолиза с длиной волны 185 нм: механизмы и кинетика».
Работа основана на открытии Лю, сделанном в 2022 году, о том, что соединения ПФАС можно разрушить в ходе одноэтапной обработки путем облучения воды коротковолновым ультрафиолетовым светом путем настройки процесса, который не требует дополнительных химикатов и не оставляет после себя токсичных остатков. Обе работы защищены патентами.
«Мы рассматривали ПФАС с различными углеродными цепями, короткими цепями, а также изучали соленые сточные воды с высокой концентрацией хлоридов и сульфатов», — сказал Лю. «Результаты показывают, что соленость сточных вод действует как катализатор при получении ультрафиолетового света, делая этот процесс еще более эффективным и быстрым».
Лю сказал, что этот процесс чрезвычайно эффективен при уничтожении PFAS, поскольку коротковолновый ультрафиолетовый свет (который отличается от традиционного ультрафиолетового света, используемого для дезинфекции воды) не гасится нежелательными химическими веществами в сточных водах.
«Он разрушает не только длинноцепочечный ПФАС, но и короткоцепочечный ПФАС, от которого труднее избавиться с помощью традиционных технологий разделения», — сказал Лю.
Ожидается, что прорыв команды Лю принесет пользу муниципальным и частным поставщикам воды , которые используют или планируют использовать так называемую технологию «ионного обмена» для отделения соединений ПФАС из источников питьевой воды, которые создают соляные отходы, содержащие загрязняющие вещества ПФАС.
При ионообменной очистке воды отрицательно заряженные молекулы ПФАС заменяются отрицательно заряженными ионами на поверхности крошечных шариков смолы в больших резервуарах для очистки. Это приводит к тому, что загрязняющие вещества ПФАС оседают на гранулах.
Однако через несколько месяцев шарики смолы становятся неэффективными, поскольку они насыщаются молекулами ПФАС. Смоляные шарики можно регенерировать и использовать повторно, промыв их соленой водой. В результате образуются рассолные сточные воды с сильно концентрированными загрязнениями ПФАС, которые теперь можно очищать с помощью процесса Лю.
Полезность процесса Лю выходит за рамки окончательного уничтожения ПФАС на ионообменных очистных сооружениях. Сточные воды рассола, содержащие токсичные PFAS, также производятся с помощью технологий очистки воды, в которых используются технологии мембранной фильтрации обратного осмоса. Кроме того, с помощью метода, открытого Лю и его командой, можно очистить сточные воды свалок, соленые промышленные сточные воды, образующиеся в процессах химического производства, в которых используются фторсодержащие полимеры, а также солоноватые грунтовые воды, подвергшиеся воздействию загрязнения PFAS.
