Sondeo de perturbaciones interfaciales inducidas por PFAS con motores de alcanfor autopropulsados

Área de la Ciencia:

• Química Ambiental
• Ciencia de Superficies
• Dinámica de Fluidos

Sus antecedentes:

• Las sustancias per- y polifluoroalquiladas (PFAS) son contaminantes ambientales persistentes conocidos por acumularse en las interfaces aire-agua.
• Su fuerte actividad interfacial influye en el destino ambiental, el transporte y la eficiencia de los procesos de tratamiento de agua.
• Los métodos experimentales directos para estudiar los efectos interfaciales dinámicos de los PFAS son limitados.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un método novedoso para sondear los efectos interfaciales dinámicos de los PFAS utilizando sondas macroscópicas.
• Comparar el comportamiento interfacial de un PFAS modelo, el ácido perfluorooctanoico (PFOA), con un punto de referencia de hidrocarburos, el dodecil sulfato de sodio (SDS).
• Establecer métricas de movimiento como observables de diagnóstico para comprender las interacciones anfifílicas-interfaciales en condiciones de no equilibrio.

Principales métodos:

• Se utilizaron motores Marangoni impulsados por alcanfor como sondas macroscópicas para traducir la adsorción molecular de PFAS en dinámica de propulsión medible.
• Se compararon sistemáticamente los efectos de las concentraciones variables de PFOA y SDS en la propulsión del motor.
• Se analizaron métricas cuantitativas que incluyen velocidad, período de oscilación y velocidad máxima en diferentes condiciones, incluida la perturbación iónica.

Principales resultados:

• El aumento de la concentración de PFOA condujo a una transición de la propulsión continua a un movimiento oscilatorio y confinamiento, con una supresión significativa de la velocidad de propulsión.
• El SDS exhibió una transición de la propulsión rápida a oscilaciones de período largo y arresto, especialmente con Ca²⁺.
• El PFOA demostró una supresión más persistente de la propulsión de Marangoni y mantuvo la dinámica oscilatoria bajo perturbación iónica en comparación con el SDS, lo que indica una actividad interfacial más fuerte y resistente.

Conclusiones:

• Los motores de alcanfor proporcionan un modelo físicamente transparente que vincula la adsorción de anfífilos con la movilidad interfacial macroscópica.
• Las métricas de movimiento derivadas de estos motores sirven como observables de diagnóstico efectivos para sondear las interacciones anfífilo-interfaz.
• Este enfoque ofrece una plataforma de bajo costo para obtener información mecanicista sobre procesos interfaciales relevantes para el tratamiento de agua y aguas residuales, particularmente en lo que respecta a la contaminación por PFAS.