探索功能化石墨烯及其随后通过分子动态对PFAS吸附能力的影响
Caitlin G Bresnahan1, Timothy C Schutt1, Manoj K Shukla1
1US Army Corps of Engineers, Engineer Research and Development Center, Environmental Laboratory, Vicksburg, MS 39180, United States.
Chemosphere
|October 22, 2023
概括
分子动力学模拟揭示了石墨烯功能化策略,用于捕获基和多基基物质 (PFAS). 纯净和完全化石墨烯显示为吸附这些持久的环境污染物的最有希望的方法.
科学领域:
- 环境化学环境化学
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 计算化学计算化学
背景情况:
- 和多基物质 (PFAS) 是持久性有机污染物,因为它们具有强大的C-F键.
- 在消费和工业产品中广泛使用导致全球环境污染.
- 有效的补救策略需要对各种 PFAS 结构进行选择性吸附材料.
研究的目的:
- 用分子动力学模拟来提取PFAS吸收材料的设计原则.
- 为了研究各种PFAS在功能化石墨烯表面的吸附行为.
- 为了确定捕获PFAS的最佳石墨烯功能.
主要方法:
- 对与石墨烯衍生物相互作用的 perfluorobutanoic 酸 (PFBA), perfluorooctanoic 酸 (PFOA) 和 perfluorooctane 硫酸 (PFOS) 的分子动力学模拟.
- 对石墨烯,石墨烯氧化物,功能化石墨烯氧化物,部分化和完全化石墨烯片的检查.
- 对片聚类和功能组对PFAS吸附的影响的分析.
主要成果:
- 吸附效率因石墨烯功能化而异:原始石墨烯 ≈完全化 > 石墨烯氧化物 ≈部分化 > 氨基/胺基功能化石墨烯氧化物.
- 薄片聚合和表面功能组都显著影响PFAS吸附.
- 长链和硫酸盐PFAS的吸附倾向高于短链和炭基头组PFAS.
结论:
- 石墨烯功能化是设计有效PFAS吸附剂的关键因素.
- 普里斯和完全化石墨烯在PFAS捕获方面表现出卓越的性能.
- 了解PFAS-石墨烯相互作用指导着针对性环境修复技术的开发.
