Доцент Коуки Ока из Университета Тохоку вместе с коллегами собрал и проанализировал данные о том, как разные материалы захватывают из воды пер- и полифторалкильные вещества (ПФАС) — их часто называют «вечными химикатами». Исследователи предложили общие принципы, по которым можно конструировать сорбенты, способные улавливать более широкий круг таких соединений. Статья вышла в журнале ACS Materials Au.

В чём идея

Молекула типичного ПФАС состоит из длинной фторированной углеродной цепи и концевой группы, которая в воде обычно несёт заряд. У этих частей разные химические свойства, и они по-разному цепляются за материал сорбента, объяснил Ока. «Понимание того, как разные части молекул ПФАС взаимодействуют с материалами, позволяет сформулировать более чёткие принципы проектирования эффективных технологий очистки», — говорит учёный. Иными словами, вместо того чтобы рассматривать молекулу ПФАС как единую мишень, при подборе поглотителя учитывают её отдельные компоненты.

Представим, что молекула ПФАС — это рыболовный крючок с разными элементами: цевьё и жало. Простая приманка может зацепиться только за что-то одно, а конструкция, рассчитанная на обе детали, сработает надёжнее. В реальности учёные пока не испытали универсальный сорбент — они лишь сформулировали, на что обращать внимание при его разработке.

Почему это важно

В Евросоюзе действует норматив: суммарное содержание 20 ПФАС в питьевой воде не должно превышать 100 нанограммов на литр. Для поверхностных вод ЕС установлен годовой средний лимит 4,4 нанограмма на литр (в пересчёте на эквиваленты перфтороктановой кислоты, ПФОК, чтобы учесть разницу в токсичности) по 25 веществам. Канада задала целевой показатель 30 нанограммов на литр для 25 соединений. По мере расширения списка контролируемых загрязнителей понадобятся сорбенты, которые справляются с разными молекулярными структурами. Предложенные в обзоре принципы должны помочь в разработке таких материалов; следующим шагом команда называет создание сорбентов для отдельных ПФАС. При написании работы исследователям может пригодиться написание научных статей.

Схема молекулы ПФАС с выделенными фторированной цепью и заряженной концевой группой; показано, как сорбент взаимодействует с каждой частью

Фото: Flint Huynh / Pexels