Kim Geonhan 教授团队开发：实现超高速吸附、再生与重复使用
有望作为环保吸附剂应用于水环境产业，论文发表于《Advanced Materials》
国立釜庆大学材料工学专业的Kim Geonhan教授研究团队开发出一项技术，能够在水中快速吸附和分解威胁水环境的有机污染物——全氟和多氟烷基物质（PFAS），并可通过再生实现重复使用。
PFAS广泛用于平底锅涂层、防水处理和半导体工艺等领域，但因其疏水性和难降解特性，会残留在土壤和水体中，对人体造成癌症、肝损伤和生殖毒性等危害，因此被称为“永恒化学物质（forever chemicals）”。
目前用于去除残留在土壤和水体中的PFAS的活性炭、离子交换树脂等材料，存在吸附容量低、反应速度慢以及产生二次废弃物等局限。
Kim Geonhan教授研究团队通过高结晶性合成插入硝酸根的铜-铝双氢氧化物（Cu2Al-NO3 层状双氢氧化物），克服了这些局限。
该新开发材料因出现Al-Al缺陷（基面无序）现象，表现出优异的阴离子交换速度。
以该材料作为吸附剂进行实验的结果显示，典型PFAS污染物全氟辛酸（PFOA）的最大吸附容量为1702毫克/克，反应速率常数为13.2 小时⁻¹，其性能比现有活性炭快约10倍以上，且材料成本也低于现有材料。
尤其是研究团队证实，将充满PFOA的吸附剂在500℃下与碳酸钙（CaCO3）共同热处理时，被吸附的PFOA约有54%转化为无毒的氟化钙（CaF2），此后通过“记忆效应”其结构得以恢复，从而可以反复使用。
研究团队将此工艺命名为“超高速吸附–热分解–再生（CTR，Capture-Thermal destruction-Regeneration）工艺”，并将其提出为可持续水处理的核心技术。
在连续固定床柱实验中，该工艺在空塔停留时间（EBCT）7.5分钟条件下实现了720毫克/克的处理性能，并且在实际自来水厂和污水处理厂的进水、出水条件下也表现出稳定性能，验证了其现场应用的可行性。特别是在多种混合条件下，该材料还能根据PFAS的链长实现选择性吸附，因此有望不仅对单一物种，而且对复合污染源的去除也发挥良好效果。
Kim Geonhan教授表示：“本项技术是具有低成本、高效率和可再生特性的PFAS净化平台，可替代高成本的活性炭和离子交换树脂，为以往难以解决的环境问题提供了新的解决方案”，“今后有望对可持续水资源管理、人类健康保护及相关产业作出巨大贡献”。
此次研究由第一作者兼通讯作者Kim Geonhan教授，以及莱斯大学共同第一作者博士后研究员Jeong Younggyun和Michael S. Wong教授研究团队、韩国科学技术院Kang Seoktae教授研究团队作为核心参与，牛津大学、伯克利国家实验室、内华达大学等国际联合研究团队也共同参与。
收录本研究成果的论文《Regenerable Water Remediation Platform for Ultrafast Capture and Mineralization of Per- and Polyfluoroalkyl Substances》已于9月25日在线发表于材料科学领域的世界权威期刊（影响因子26.8）。
本研究得到了教育部和韩国研究财团基础研究项目，以及科学技术信息通信部国家科学难题挑战融合研发项目中的科学难题挑战型研究项目和世宗科学奖学金的资助。
版权所有 © 阿视亚经济 (www.asiae.co.kr)。 未经许可不得转载。
