Redes de polímeros porosos funcionalizados como adsorbentes PFAS de alto rendimiento

Área de la Ciencia:

• Química del medio ambiente
• Ciencias de los materiales
• Tratamiento del agua

Sus antecedentes:

• Las sustancias perfluoroalquilo y polifluoroalquilo (PFAS) son contaminantes ambientales ubicuos con riesgos potenciales para la salud.
• Las bajas concentraciones de PFAS en el agua dificultan su eliminación mediante métodos convencionales.
• Los adsorbentes existentes a menudo sufren de baja selectividad, capacidad y cinética de adsorción lenta.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar y optimizar los materiales adsorbentes para una eliminación eficiente de los PFAS.
• Investigar el papel de varias interacciones químicas en la adsorción de PFAS.
• Crear un adsorbente altamente selectivo y reutilizable para la remediación de PFAS.

Principales métodos:

• Modificación post-sintética de una red de polímeros porosos (PPN-6) con diversas fracciones químicas.
• Experimentos de adsorción por lotes para evaluar el rendimiento de la eliminación de PFAS.
• Estudios computacionales para elucidar los mecanismos de adsorción.
• Estudios de desorción y reciclado para evaluar la reutilización del material.

Principales resultados:

• La adsorción es impulsada por la unión electrostática y de hidrógeno para los PFAS de cadena corta, y las interacciones hidrofóbicas/fluorofílicas para los PFAS de cadena larga.
• Un PPN-6 funcionalizado con alquilamonio fluorado (PPN-6- FNDMB) mostró una alta capacidad (4,0 mmol/ g) y una cinética rápida (< 30 s).
• PPN-6-FNDMB logró una eliminación casi completa de 21 PFAS de las aguas subterráneas contaminadas y demostró una desorción y reutilización efectivas durante cuatro ciclos.

Conclusiones:

• La funcionalización química de las redes de polímeros porosos mejora significativamente la adsorción de PFAS.
• El PPN-6-FNDMB representa un adsorbente altamente eficaz para la eliminación de PFAS, que tiene un rendimiento superior al de las alternativas comerciales.
• El material desarrollado ofrece una solución prometedora para la remediación y concentración de PFAS de fuentes de agua contaminadas.