用金属 - 有机框架向饮用水中PFA的全氟烷基部分的连续偏氟化

每种和多氟烷基物质或PFAS通常被提及,已进入我们更大的社会,并影响我们的环境和人类健康。Framergy Inc.在美国环境保护局的支持下的小型企业创新研究(SBIR)计划中,最终显示其新材料可用于将这些物质分解为非有害物质。欧洲杯足球竞彩

随着易于使用的超紫(UV)光,Framergy's钛金属 - 有机框架(MOFS)照片催化分解PFA。通过光(甚至可见光)暴露于钛MOF的令人难以置信的羟基自由基甚至用于杀死我们最大的祸害,SARS-CoV-2(新冠肺炎)。Framergy表明这些基团可以攻击PFAS分子中的键,并导致全氟烷基部分的完全偏荧光。

PFAS,美国食品和药物管理局创造了'Forever Chemicals',非常受到消费产品化学家的欢迎,因为它们的疏水性链使材料能够将水推开并产生不粘涂层。该物质可以在食品包装,烹饪设备和家具中找到。它在消防泡沫中也是常见的,这导致了在部署这些泡沫的水源的显着污染。

将MOF安装到硅胶纤维毯上

迄今为止,Framergy以“批量”模式公开显示了该技术。为了优化商业用途,需要材料保持在反应器内,而不是堵塞管道或配件。欧洲杯足球竞彩该公司的科学家们有一个创新的想法,将其MOF连接到硅胶纤维毯。PFAS受污染的水可以穿过反应器和毯子,而UV光线会从MOF覆盖的毯子的内部闪耀。进行初始测试以证明光催化反应,同时优化MOF加载,厚度和反应器内的总条带。

图1:Ayrsorb TM T125催化剂床概念被开发成将活性MOF颗粒固定在流通反应器的环形区域内。欧洲杯猜球平台将1/8“二氧化硅纤维条置于用作MOF晶体的宿主中以生长。

12种MOF涂层(用Ayrsorb TM T125)成功制备二氧化硅条,其中MOF在二氧化硅纤维上生长原位在钛金属源和有机配体存在下的溶剂热反应期间。对于作者的最佳知识,这是第一种涂层,至少在这种规模和连续性中,在二氧化硅上的钛MOF,或用于任何基材。组装两种反应器并测试流过速率。在光辐射之后,在二氧化硅条中观察到色差(蓝色和绿色)。这种色差可能是由于合成的不同批次的涂覆条的厚度。涂布量是该公司正常工作控制的步骤,使得所有二氧化硅条具有均匀的涂层和外观。

量化mof loading.

团队的挑战之一是通过重量测量量化MOF加载,导致不确定的结果。在进行重量测量之前和之后,尽管进行了纤维改性的视觉确认,但无法记录重量增加。进一步分析反应副产物显示,与Ayrsorb TM T125一起,在该过程中产生崩解的二氧化硅纤维片段。来自条带体的纤维的损失引起重量测量尚无定论。元素分析方法如电感耦合等离子体质谱法将追求量化纤维上的钛金属量,其应间接地显示纤维上的种子MOF的量。

然而,在水稻大学实验室分析了粉末X射线衍射(PXRD)的条带,并显示出晶体结构。PXRD揭示了较低强度Ayrsorb TM T125,但是被证实是二氧化硅条内的晶体材料,因为低强度峰值以您预期的MOF的角度出现。这证明了MOF被播种并在二氧化硅纤维上生长。残留的Ayrsorb TM T125也显示为结晶,表明在二氧化硅条上合成MOF。

通过PXRD确认MOF生长过程后,通过二氧化硅纤维的Framergy命令扫描电子显微镜(SEM)图像。该图像在溶剂温度MOF生长后显示出纤维,目视确认在二氧化硅床纤维上固定的MOF固定。这被认为是从批量模式处理转换到流通处理的技术成果。

图2:扫描电子显微镜的MOF锚定二氧化硅纤维,证实通过FRAMERGY新型溶剂热生长过程达到纤维基材上的钛MOF的固定。

优化光催化反应条件

为了优化光催化反应条件,选择亚甲基蓝(MB)染料以鉴定反应参数的作用。通过紫外线可见分光光度法量化Mb浓度的内部能力加速了开发活动,为后续PFAS修复试验建立了经过验证的平台。为二氧化硅床反应器(无MOF的对照)和催化剂床反应器(用光催化性能附着在二氧化硅床纤维上的钛MOF)制备1ppm MB储备溶液。使用泵进入的电影液与位于每个反应器的底端盖上的反应器入口的进料液体建立。流出物液体被引导从每个反应器的顶盖和600ml烧杯中的

将一个样品用于每100mL(+/- 5ml)的流出物液体,离开每个反应器。在测试试验过程中,二氧化硅床反应器(对照)与MB完全饱和。从反应器1中取出的样品澄清直至二氧化硅床完全饱和。在这一点的所有瓶子中可以看到一个蓝色的色调。反应堆床的视觉观察指出二氧化硅床反应器从储备溶液中吸收和分离MB,而不是通过光解除了任何降解。在紫外线辐照部分,催化剂床反应器显示出没有MB饱和度。这在目视证实,通过Ayrsorb TM T125发起光催化反应,从而降低MB。

如文献所示,在668nm处,Mb显示特征吸光峰和逆透射率峰值。使用Thermo Sciencific Genesys 30可见分光光度计和2.5ml比色皿,每次试验中的奇数样品收集数据以显示整体趋势。收集的数据在吸光度方面是每个样品的吸光度和透射率百分比。在668nm处,流入的1ppm亚甲基蓝溶液透射率为63.68%,而新鲜的DI水透射率为101.16%。将两种反应器的污水溶液与668nm的这些标准进行比较。Ayrsorb™T125处理的样品具有接近DI水的透射率,实现了95%的降解。

图3:Framergy的流通反应器测试设置专为PFAS处理而设计 - 通过使用在治疗前后收集的样品的样品的染料,亚甲基蓝和百分比进行初始光催化反应优化研究;用Ayrsorb TM T125处理之前和之后的Mb浓度样品,其中流通反应器实现了95%Mb降解。

“EPA的SBIR计划很乐意支持努力将其创新思想带到市场的富有创意,以解决艰难的环境问题,例如在水中处理艰难的环境问题。”4月理查兹,美国央行

这些艰苦的初步测试将使该公司能够通过其新的材料和工艺进行饮用水中PFA的连续矿化的测试。欧洲杯足球竞彩在“MOF”世界中,这些是相当大的成就。首先,钛MOFS仍然是一场斗争,但Framergy科学家在基板上延长了它们,解锁了大量的新应用。其次,该系统被证明是连续的光催化分析,由反对者怀疑。

由Sean Coburn&Ray Ozdemir撰写

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