Simon Schmitt, Helmholtz Alman Tədqiqat Mərkəzləri Assosiasiyası tərəfindən

Sadie Harley tərəfindən redaktə edilib , Andrew Zinin tərəfindən nəzərdən keçirilib

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

Plazma və kavitasiya: Soyuq atmosfer plazması qaz qabarcıqları və su arasındakı sərhəddə zəhərli çirkləndiriciləri məhv edir. Müəllif: B. Schröder/HZDR

Helmholtz-Zentrum Drezden-Rossendorf (HZDR) tədqiqatçıları kimyəvi parçalanmaya son dərəcə davamlı olan sənaye kimyəvi maddələri olan per- və polifluoralkil maddələrini (PFAS) parçalamaq üçün iki proses — hidrodinamik kavitasiya və soyuq atmosfer plazması ilə birlikdə qaz dispersiyası hazırlayıblar. İş müvafiq olaraq Chemical Engineering Journal Advances və Scientific Reports jurnallarında dərc olunub .

Bu səyi dəstəkləmək üçün Helmholtz Ətraf Mühit Tədqiqatları Mərkəzinin (UFZ) mütəxəssisləri PFAS-ın parçalanmasını və flüoridin sərbəst buraxılmasını təsdiqləyən təhlillər apardılar. Kommersiya baxımından səmərəli olduqdan sonra, bu proseslər PFAS-ın su hövzələrinə buraxılmasını əhəmiyyətli dərəcədə azaltmaq üçün sənayedə istifadə edilə bilər.

Bəzi PFAS-ların genetik materialı dəyişdirməkdə və xərçəng riskini artırmaqda şübhəli bilinsə də, bir çoxunun bioloji təsiri naməlum olaraq qalır. Bu maddə qrupu, yüksək sabit karbon-flüor bağlarına qarşı müstəsna kimyəvi müqavimətə malik 10.000-dən çox qısa və uzun zəncirli sənaye kimyəvi maddəsindən ibarətdir.

PFAS çirkab suları vasitəsilə çaylara və okeanlara daxil olur və bütün dünyaya yayılır. Bu yaxınlarda Elba çayında da yüksək konsentrasiyalı PFAS aşkar edilmişdir ki, bu da bitkilər, heyvanlar və insanlar üçün potensial sağlamlıq təhlükəsidir.

Almaniyanın içməli su təchizatını təmin etmək və su hövzələrini qorumaq üçün “Milli Su Strategiyası” kontekstində HZDR-dəki tədqiqatçılar su hövzələrinə düşən yükü necə azaltmağı və bu “əbədi kimyəvi maddələri” sistematik şəkildə necə parçalamağı araşdırırlar.

2022-ci ildə başlanan ilkin tədqiqatda, postdoktoral tədqiqatçı Dr. Ysabel Huaccallo-Aguilar-ın rəhbərlik etdiyi bir tədqiqat qrupu, PFAS-ı parçalamaq üçün hidrodinamik kavitasiya kimi tanınan bir prosesdən istifadə etdi.

Kavitasiya sabit bağları pozur

HZDR-də Su və Ətraf Mühit Texnologiyaları Departamentinin müdiri Dr. Sebastian Reinecke izah edir ki, “Hidrodinamik kavitasiyada biz PFAS ilə zənginləşdirilmiş suyu daralmadan keçiririk və kiçik buxar qabarcıqları əmələ gətiririk. Uzun zəncirli PFAS səthi aktiv olduğundan, qabarcıqlara yapışırlar.

Reinecke izah edir ki, “Köpüklər daralmanın aşağı axınındakı suda artan ətraf mühit təzyiqi altında partladıqda, qabarcıqlara yapışan PFAS bir neçə min dərəcə Selsi yerli temperatur sıçrayışlarına məruz qalır”.

Eyni zamanda, kavitasiya yaxınlıqdakı maddələrlə qeyri-spesifik reaksiya verən yüksək reaktiv hidroksil radikalları əmələ gətirir. “Bizim fərziyyəmiz budur ki, onlar aralıq məhsullara hücum edir və PFAS-ın parçalanmasını əhəmiyyətli dərəcədə artırır.”

Huaccallo-Aguilar və həmkarları, prosesin üzvi şəkildə birləşmiş flüoru minerallaşdırarkən kran suyunda PFAS-ı parçaladığını nümayiş etdirə bildilər. Emal nə qədər uzun olarsa, məhluldakı flüor konsentrasiyasında bir o qədər artım olur. Tədqiqatçılar təcrübələri üçün PFAS qrupundan xüsusilə davamlı və yaxşı öyrənilmiş bir birləşmə olan perfluoroktan sulfonatdan (PFOS) istifadə etdilər.

Təcrübənin sonunda onlar həll olmuş PFOS molekullarının təxminən 37%-ni sabit parçalanma sürətində parçalaya bildilər. Reinecke izah edir ki, “İndi parçalanma sürətini artırmaq üçün təkrar təcrübələr aparırıq”.

“Məqsədimiz, məhluldakı PFAS üçün 80%-dən çox parçalanma sürətinə nail olmaq və kimyəvi maddələrdə bağlanan flüorun 50%-dən çoxunu minerallaşdırmaq üçün prosesi təkmilləşdirməkdir – bu, PFAS üçün tipik olan karbon-flüor bağlarını parçalamaq deməkdir.”

Gündəlik məlumat üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosdakı ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz bülletenimizə abunə olun və vacib olan nailiyyətlər, innovasiyalar və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniliklərdən xəbərdar olun .

Yüksək reaktiv plazma növləri ilə səmərəli PFAS parçalanması

Başqa bir təcrübə seriyasında ətraf mühit mühəndisi Dr. Amit Kumar PFAS-ı parçalamaq üçün qaz dispersiyası ilə birlikdə soyuq atmosfer plazmasından istifadə etmişdir. Bu prosesin üstünlüyü ondan ibarətdir ki, o, ətraf mühit şəraitində işləyir və nə katalizatorlara, nə də əlavə kimyəvi maddələrə ehtiyac duymur.

Doktorluq tədqiqatında Kumar artıq plazmada əmələ gələn reaktiv kimyəvi növlərdən istifadə edərək mikroçirkləndiricilərin parçalanmasının yollarını araşdırmışdı. İndi o, tapıntılarını bu təcrübəyə tətbiq edib.

Reinecke, eksperimental quruluşu izah edərkən deyir: “Biz PFAS ilə çirklənmiş suya eyni vaxtda qaz daxil edərkən su səthində plazma yaratdıq. PFAS qaz qabarcıqlarının səthinə yapışır. Qalxdıqca su daim dövran edir. Bu, PFAS-ı səthə çıxarır və orada plazmada parçalanır.”

Bu üsul həm uzun, həm də qısa zəncirli PFAS-ları demək olar ki, tamamilə parçalamağa imkan verdi. Bu “əbədi kimyəvi maddələrdə” əlaqəli flüor atomlarının təxminən 35%-i flüor duzları kimi sərbəst buraxıldı.

Reinecke qeyd edir ki, “Bu metod kavitasiyadan xeyli sürətli reaksiya kinetikasına malik olsa da, vahid həcm üçün daha çox enerji sərf edir. Bundan əlavə, proses hələ ətraflı araşdıra bilmədiyimiz çoxsaylı transformasiya məhsulları yaradır – məsələn, reaksiya zamanı əmələ gələn qaz birləşmələri.”

Tədqiqatçılar hazırda prosesin sağlamlıq üçün təhlükə yarada biləcək hər hansı bir maddə istehsal edib-etmədiyini və əgər belədirsə, onlardan necə qaçınmaq lazım olduğunu öyrənmək üçün əlavə testlər aparırlar.

Plazma və kavitasiyanın birləşməsindən yaranan sinergiyalar

Tədqiqatçılar hazırda daha böyük həcmdə çirklənmiş su üçün prosesin miqyasını artırmaq üzərində işləyirlər. Birdən çox elektrod və texniki qaz injektorundan istifadə edərək, reaksiya həcmini tədricən təxminən 50 millilitrdən 5 litrə qədər artırırlar. Plan plazma texnologiyasını kavitasiya ilə birləşdirməkdir.

Reinecke deyir: “İnanıram ki, plazmadakı yüksək reaktiv növləri kavitasiyanın təsirləri ilə birləşdirərək yüksək parçalanma sürətlərinə nail olacağıq. Əgər onlar hər iki metodun faydalarını tək bir yanaşmada birləşdirməyə müvəffəq olsalar, çirklənmiş su üçün yeni, səmərəli PFAS təmizləmə texnologiyası yarada bilərlər.”

Nəşr detalları

Amit Kumar və digərləri, Hidrodinamik kavitasiya müalicəsi istifadə edərək suda perflüoroktan sulfonatın (PFOS) əbədi kimyəvi maddəsinin parçalanması və flüorsuzlaşdırılması, Kimya Mühəndisliyi Jurnalının Advances (2026). DOI: 10.1016/j.ceja.2026.101046

Amit Kumar və digərləri, Qazla dispersləşdirilmiş soyuq atmosfer plazmasından istifadə edərək kran suyunda perflüoroktan sulfonatın (PFOS) gücləndirilmiş parçalanması və deflüorlaşdırılması, Elmi Hesabatlar (2026). DOI: 10.1038/s41598-026-57490-6

Jurnal məlumatları: Elmi Hesabatlar 

Helmholtz Alman Tədqiqat Mərkəzləri Assosiasiyası tərəfindən təmin edilir