Fluoroaren (FA)-derivat får mer och mer uppmärksamhet på grund av deras utbredda tillämpningar vid syntes av läkemedel, jordbrukskemikalier och organiska föreningar med speciella funktioner. Men som en konsekvens av deras breda tillämpningar orsakar utsläppt FA i industriellt avloppsvatten allvarliga miljöföroreningar.

Toxiciteten, persistensen och bioackumuleringen av FA utgör avsevärda risker för ekosystemen och människors hälsa. Till exempel, som en typisk FA, är 4-fluorfenol (4-FP) erkänd som cancerframkallande i registret över toxiska effekter av kemiska ämnen.

En forskargrupp ledd av prof. Can Li från Dalian Institute of Chemical Physics, Chinese Academy Sciences, har rapporterat en synkron defluorerings-oxidationsprocess för effektiv nedbrytning av FA med fotoelektrokatalys (PEC). Tillvägagångssättet var kopplat till fotolysdefluorering med •OH-initierade oxidationsprocesser.

Resultaten publiceras i Chinese Journal of Catalysis

Det finns två grundläggande utmaningar som måste lösas när det gäller nedbrytningen av FA. Först, klyvningen av C‒F-bindningar, vilket är avgörande för att undvika bildning av giftiga eller ihållande fluorerade biprodukter. För det andra, fullständig oxidation av defluorerade intermediärer, såsom aromatiska eller alifatiska derivat, vilket är väsentligt för att möjliggöra sanering av vattenmiljön. En effektiv process för eliminering av FA måste uppnå både hög defluoreringseffektivitet och hög oxidationsaktivitet.

Även om många ansträngningar har gjorts för att utveckla nedbrytningsmetoder för FA, är klyvningen av C‒F-bindningar med elektrondefekta oxidanter under oxidativa förhållanden ineffektiv på grund av den höga elektronegativiteten hos fluor. Dessutom är tillämpningen av reduktionsdefluoreringsprocess begränsad på grund av höga kostnader och strikta reaktionsbetingelser, såsom kravet på ädelmetallbaserade katalysatorer eller inert atmosfär. Därför är det angeläget att utveckla effektiva och miljövänliga tekniker för fullständig nedbrytning av FA i avloppsvatten under milda förhållanden.

I sin studie uppnådde forskarna både effektiv defluorering och TOC-borttagning (båda över 99,9%) under milda förhållanden. Deras artikel beskriver det uppskalningspilotsystem som de designade för att demonstrera den djupgående behandlingen av FA för praktisk tillämpning.

Mer information: Haibo Chi et al, En synkron defluorerings-oxidationsprocess för effektiv mineralisering av fluoroarener med fotoelektrokatalys, Chinese Journal of Catalysis (2023). DOI:10.1016/S1872-2067(23)64559-0

Tillhandahålls av Chinese Academy of Sciences