全氟烷基和多氟烷基物質(PFASs)是牛津持久性、生物累積性和人為污染物質,大學因其對人類健康的氟化不良影響而引起了廣泛關注。牛津大學Véronique Gouverneur和Robert S. Paton等人不僅提供了一種環境友好的物再PFAS降解方案,更通過氟資源的利用略材料牛高效回收與再利用,將污染物轉化為工業原料,新策推動了“廢棄物—資源”的牛津閉環管理,為全球PFAS治理與氟化工可持續發展提供了創新思路。大學研究成果以Phosphate-enabled mechanochemical PFAS destruction for fluoride reuse為題發表于Nature。氟化
論文主要創新點梳理:
1.多類別PFAS的物再高效降解與礦化
首次提出一種通用方法,能夠高效降解包括氟塑料(如PTFE、利用略材料牛PVDF)和小分子PFAS(如PFOA、新策PFOS)在內的牛津多種全氟化合物,克服了傳統方法對特定類型PFAS的大學局限性,實現近乎定量的氟化氟元素回收。
2.氟資源的閉環回收與高值化利用
通過機械化學作用將PFAS中的氟轉化為可再利用的氟化物(如KF和K?PO?F),進一步合成高附加值氟化學品(如醫藥中間體、農藥、電解質等),推動氟資源從“污染源”向“工業原料”的轉化,構建氟循環經濟。
3.無溶劑、低能耗的機械化學工藝
采用溶劑自由、常溫常壓的球磨技術,結合磷酸鹽(如K?PO?)作為反應媒介,避免了傳統高溫焚燒或有毒溶劑的使用,顯著降低能耗與環境風險。
4.磷酸鹽的可回收性與磷循環保護
反應中使用的磷酸鹽可通過簡單分離與再生實現循環利用,減少對有限磷礦資源的依賴,同時避免磷污染,兼顧氟、磷雙元素的可持續性。
5.理論計算指導的機理創新
通過密度泛函理論(DFT)計算,揭示了磷酸鹽氧陰離子的親核性對C-F鍵斷裂的關鍵作用,為反應條件優化(如磷酸鹽種類選擇)提供理論依據,實現“設計-驗證”閉環。
6.實際廢物處理與工業化潛力驗證
成功將方法應用于真實場景(如吸附PFAS的活性炭、廢棄含氟塑料制品),并規模化合成多種商業化氟試劑(如TMAF、TBAF),展示了技術從實驗室向產業轉化的可行性。
圖1:從PFASs合成氟化物
圖2:磷酸鹽促進的PTFE機械化學礦化。
圖3:PFAS破壞和來自PFAS的熒光試劑。
圖4:PFAS合成氟化物。
圖5:磷酸鹽回收。
論文地址:https://www.nature.com/articles/s41586-025-08698-5