牛津布鲁克斯大学开发的一种新型反应器利用气泡空化作用去除水中的 PFAS，有望为全世界带来更洁净的水。
研究人员发明了一种流体动力学反应器，利用气泡空化去除水中的 PFAS。该反应器在测试中显示出良好的效果，可能很快会提供一种可扩展的环保水处理解决方案。
牛津布鲁克斯大学的研究人员开发出一种创新方法来应对世界上最持久的环境挑战之一：全球水源受到有毒化学物质的污染。
他们开发了一种名为“流体动力学反应器”的新机器，该反应器利用因压力变化而形成和破裂的气泡，这一过程称为空化。该反应器可从水中去除有毒的全氟和多氟烷基物质 (PFAS)，也称为“永久化学物质”。
PFAS 化学物质发明于 20 世纪 30 年代，用于防水服装、披萨盒、不粘锅和防污地毯等便利产品。20 世纪 70 年代，人们开始担心这些化学物质有毒，21 世纪初科学家证实了这一点。人们发现它们是一种健康危害，已经渗入全球水源。这些化学物质与溃疡性结肠炎、甲状腺问题、胆固醇升高、肝损伤和癌症等疾病有关。
从水源中去除 PFAS 化学物质是一项全球性挑战。它们通过工业废水、含有受污染产品的垃圾填埋场、生活污水、污水和农业径流排放到水源中。
从水中去除 PFAS 的挑战牛津布鲁克斯大学工程材料专业教授、首席研究员之一 Iakovos Tzanakis 表示：“一旦受污染的水被排入河流、湖泊和海洋，它最终会渗入我们的公共供水系统，包括我们的家庭饮用水。我们面临的挑战是找到一种有效处理水的方法，以可持续和大规模地去除 PFAS 化学物质。”
在英国，皇家化学家学会发起了一项运动，旨在降低供水中的 PFAS 含量。欧盟计划于 2024 年出台新规定，限制 PFAS 化学品的使用。在美国，还制定了具有法律约束力的 PFAS 含量标准，以保护公众安全。
Tzanakis 教授表示：“到目前为止，从水中去除 PFAS 的方法成本高昂且耗时，需要使用化学品，而且仅限于实验室规模。但我与同事 Morteza Ghorbani 博士进行的研究发现了一种潜在的解决方案。”
Tzanakis 教授和牛津布鲁克斯大学皇家学会牛顿研究员 Ghorbani 博士与萨班哲大学 (土耳其)、白色家电制造商 Beko (土耳其)、KTH 皇家理工学院 (瑞典) 和 IVL 瑞典环境研究所合作开发并测试了水动力空化反应器。
该反应堆利用微小空间内快速移动的液体来产生和破裂大量小气泡，这一过程有助于净化水。
Tzanakis 教授表示：“这项技术有可能彻底改变废水处理，使全球各地的社区都能享受到更安全、更可持续的废水处理。绿色水力空化技术的进步为当前方法提供了一种可扩展的替代方案，克服了其局限性。”
当环保节能的水力空化反应器在瑞典哈马碧湖城污水处理厂进行测试时，其结果远比预期的好。
测试结果令人鼓舞该反应器仅用 30 分钟就实现了 11 种常见 PFAS 变体的近 36% 的降解率，并且无需添加任何化学品。
Ghorbani 博士也是萨班哲大学的一名成员，他说：“研究结果令人印象深刻。我们没想到在这么短的时间内 PFAS 处理水平能达到如此之高。我们目前正在牛津布鲁克斯大学深入探索 PFAS 去除的基本机制，以更好地控制和优化这一过程。”
“我们的下一步是扩大我们的反应器，以处理更多含有 PFAS 的废水。我们的目标是处理含有 PFAS 的废水量高达 20 升。用于此目的的反应器已经建成。之后，我们的目标是在瑞典的一家废水处理厂处理量高达 200 升的废水。”
“我们的目标是通过在不同国家使用各种反应堆来揭示推动该技术发展的复杂物理原理，从而推动这一有前途的方法。我们希望确保这项技术在不久的将来能够用于实际的废水处理，并按照欧盟 2035 年战略的规定，所有含 PFAS 的废物都必须进行处理。”
这项研究已经获得了英国文化协会与萨班哲大学合作颁发的一项著名奖项，这将使团队能够继续开展工作。
参考文献：Farzad Rokhsar Talabazar、Christian Baresel、Reza Ghorbani、Iakovos Tzanakis、Ali Koşar、Dmitry Grishenkov 和 Morteza Ghorbani 撰写的“利用芯片上的水力空化概念去除废水中的全氟和多氟烷基物质 (PFAS)”，2024 年 6 月 28 日，《化学工程杂志》。DOI：10.1016/j.cej.2024.153573
