En mycket giftig vattenförorening, känd som perfluoroktansyra (PFOA), förra året fick ett antal amerikanska samhällen att stänga sina dricksvattenförsörjningar. På grund av dess historiska användning i teflonproduktion och andra industriella processer samt dess miljöbeständighet, PFOA-kontamination är ett genomgripande problem över hela världen.

En forskargrupp som leds av Northwestern University rapporterar nu ett billigt och förnybart material som snabbt tar bort PFOA från vatten. Den nya behandlingen eliminerar effektivt mikroföroreningarna till under 10 delar per biljon, långt under Environmental Protection Agency och alla statliga hälsorådgivningsgränser.

"Vårt material extraherar helt föroreningarna ur vattnet, sa William Dichtel, en expert inom organisk kemi och polymerkemi som ledde studien. "Polymeren innehåller platser som binder PFOA starkt, som avlägsnar denna förorening ur vattnet även när den finns i extremt låga koncentrationer. Bindningsställena är sammanfogade av länkar som ytterligare förstärker affiniteten för PFOA."

Dichtel, Robert L. Letsinger professor i kemi vid Northwesterns Weinberg College of Arts and Sciences, anser att materialet kan stödja vattenreningsinsatser för att avlägsna dricksvatten från PFOA och kanske andra per- och polyfluorerade alkylsubstanser (PFAS), såsom perfluoroktansulfonsyra (PFOS).

PFOA-materialet och Dichtels polymerteknologi utvecklas för kommersiellt bruk av CycloPure, Inc., ett företag som Dichtel har grundat.

Studien, medförfattare av Dichtel, Damian Helbling, biträdande professor i civil- och miljöteknik vid Cornell University, och medlemmar av deras forskargrupper vid Northwestern och Cornell, nyligen publicerades av Journal of the American Chemical Society .

EPA:s rådgivande gräns för 2016 för den kombinerade koncentrationen av PFOA och PFOS i dricksvatten är 70 delar per biljon, vilket är lika med en tesked PFOA i 14 simbassänger av olympisk storlek. Negativa hälsoeffekter har noterats vid lägre koncentrationer än EPA:s rådgivande gräns i omfattande studier av PFOA-exponering. Minst fyra delstater – Minnesota, New Hampshire, New Jersey och Vermont – har implementerat gränser på minst halva EPA-gränsen.

Polymeren kan regenereras och återanvändas flera gånger. Endast en blygsam mängd av materialet behövs för att fånga och avlägsna PFOA till mindre än 10 delar per biljon.

"Våra resultat visar att selektiviteten hos denna typ av polymer kan skräddarsys för att rikta in sig på föroreningar av intresse, i detta fall PFOA, "Sade Dichtel." Materialet har mer än 10 gånger högre affinitet för PFOA än aktivt kol, en konventionell behandlingsmetod med flera kända brister. "

Den nätverksanslutna polymeren är gjord av att sammanfoga mindre molekyler med små porer, och selektivitet programmeras in i materialet genom en tvärbunden monomer. Huvudkomponenten, beta-cyklodextrin, är en naturligt förekommande bioförnybar sockermolekyl som härrör från majsstärkelse.

I många samhällen – ofta i närheten av industriområden, militära installationer och flygplatser – PFOA-nivåerna överstiger EPA:s rådgivande gräns. 2016, Hoosick Falls, New York, och Bennington, Vermont, utropade undantagstillstånd på grund av PFOA-förorenat dricksvatten.

Eftersom testning av dricksvattenförsörjning för PFOA och PFOS blir ett brett mandat, som nyligen lagstiftats i delstaten New York, detektering av spårmängder av PFOA, PFOS och andra PFAS förväntas bli utbredda under de kommande åren.

Uppsatsen har titeln "β-Cyclodextrin Polymer Network Sequesters Perfluoroctanoic Acid at Environmentally Relevant Concentrations."