牛津布鲁克斯大学的研究人员率先开创了一种创新方法,用于应对世界上最为持久的环境威胁之一——全球供水中的有毒化学物质。
他们研发了一种叫做流体动力反应堆的新机器,这种机器利用因压力变化而形成和破裂的气泡,此过程被称作空化。
该论文在《化学工程杂志》上发表。
PFAS 化学品于 20 世纪 30 年代被发明,被用于防水服装、披萨盒、不粘锅和防污地毯等便利产品。
在 20 世纪 70 年代,人们对这些化学品的毒性提出了担忧,这一担忧在 21 世纪初得到了科学家的证实。
它们已被发现是一种健康危害,且已渗透到全球的供水中。
将 PFAS 化学品从水源中去除是一项全球性的挑战。
伊阿科夫斯·察纳基斯教授在牛津布鲁克斯大学专攻工程材料,也是主要研究人员之一,他说:“一旦受污染的水被排入河流、湖泊和海洋,最终就会渗入我们的公共供水系统,其中包括家庭饮用水。”
在英国,皇家化学学会发起了一项降低我们供水中 PFAS 含量的活动。欧盟计划在 2024 年引入新规则限制 PFAS 化学物质的使用。在美国,也已确立了具有法律执行力的 PFAS 水平以保护公共安全。
察纳基斯教授说:“到目前为止,从水中去除 PFAS 的方法需要使用化学物质,不仅成本高、耗时长,而且还仅限于实验室规模。但我和同事莫尔塔扎·戈尔巴尼博士进行的研究已经确定了一个潜在的解决方案。”
牛津布鲁克斯大学的皇家学会 - 牛顿研究员 Tzanakis 教授以及 Ghorbani 博士与萨班哲大学(土耳其)、来自土耳其的白色家电制造商倍科、瑞典皇家理工学院(瑞典)和瑞典环境研究所 IVL 合作开发并测试了水动力空化反应器。
该反应器在狭小空间内利用快速流动的液体产生并爆破大量小气泡——这一过程能够有助于净化水。
Tzanakis 教授说:“这项技术存在彻底改变废水处理方式的可能,使全球各地的社区更安全、更可持续。绿色水动力空化的进步为当前的方法提供了一种可扩展的替代方案,克服了其局限性。”
当这种环保节能的流体动力空化反应器在瑞典的哈马碧湖城污水处理厂接受测试时,结果远远好于预期。
该反应器在短短 30 分钟内就使 11 种常见的全氟和多氟烷基物质变体的降解率接近 36%,并且无需额外的化学品。
戈尔巴尼博士,其还隶属于萨班哲大学说:“结果令人印象深刻。我们没想到在这么短的时间内达到这种全氟和多氟烷基物质的处理水平。我们目前正在牛津布鲁克斯大学深入探究全氟和多氟烷基物质的去除基本机制,以更好地控制和优化这一过程。
“我们接下来的一步是将我们的反应堆进行扩容,以处理更多含全氟和多氟烷基物质(PFAS)的废水。
“我们的目标是处理体积达 20 升的含 PFAS 废水。
“用于此的反应堆已经建成。
“我们的目标是借由在不同国家使用各类反应堆,来揭示驱动该技术的复杂物理原理,进而推动这种颇具前景的方法。
“我们期望确保这项技术在不久的将来能为实际的废水处理做好准备,并且依照欧盟 2035 年战略的要求,届时所有含 PFAS 的废物都必须予以处理。”
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