一项研究发现，自组装分子捕集器与某些PFAS相互作用。 在这里拍摄的捕集器是紫色的微晶体。 图片来源：Heshali Welgama
作者：Charlotte Hsu / University at Buffal
发布日期：2020年5月27日
纽约州水牛城—布法罗大学的化学家表明，自组装分子捕集器可用于捕集PFAS — 有害污染物，污染了全世界的饮用水。
捕集器由铁基和有机建筑材料制成，它们像乐高积木一样连接起来，形成一个四面体的笼子。实验表明，这些结构与某些PFAS结合（全氟烷基和多氟烷基物质的缩写），实验室分析揭示了这种情况是如何发生的。研究人员说，事实证明，PFAS牢固地粘在笼子的外面，而不是被困在笼子里。
这些见解在本月发布的一项研究中得到了详细介绍，可以帮助科学家以有利的方式对捕集器进行微调，例如，通过扩大网箱的开口以潜在地捕获其他类型的PFAS。最终目标是在将PFAS与水隔离的系统中使用这样的笼子（称为金属笼），这可能会导致更好的水处理或改进的检测水中污染物的技术。
“ PFAS是高度稳定且有毒的化学物质，可能对人类健康造成不良影响，” UB艺术与科学学院的Henry M. Woodburn化学教授Diana Aga博士说。 “越来越多的证据表明，暴露于全氟辛烷磺酸与人类和动物的不良健康后果之间存在联系，其潜在影响包括降低出生体重，降低生育能力以及增加患糖尿病和某些癌症的风险，仅举几例。我们的新论文中的发现令人兴奋，因为它们提供了分子捕集器对于某些PFAS有效的吸附剂的证据。”
“我们对这项工作的几种发展方式感到非常兴奋，从能够检测当前分析可能遗漏的PFAS到改变笼子，使它们除了结合PFAS之外，还可以摧毁它们，” Timothy Cook说，博士，UB艺术与科学学院化学助理教授。
Cook和Aga以及库克实验室的应届毕业生Cressa Ria P. Fulong博士和Aga实验室的博士候选人Mary Grace E. Guardian共同领导了这项研究。所有团队成员都做出了重要贡献，而Fulong和Guardian则率先在实验室进行了实验和分析工作。
这项研究发表在5月18日的《无机化学》杂志的封面上。库克创造了封面艺术，他用钢笔在纸上手工绘制了封面艺术，然后进行了数字化和着色。该插图描绘了分子自组装以形成会聚在PFAS分子上的四面体结构的分子。
PFAS不是单一化合物；它们是一组化学药品，用于食品包装，不粘涂料，消防泡沫和其他物品。由于这些化合物不易分解，因此它们可以在环境中长期存在。
大量研究已在全球饮用水供应中检测到PFAS，包括Aga及其同事于5月19日在《化学界》杂志上发表的一篇论文。该项目在菲律宾和泰国寻找污染物，并在地表水，瓶装水和加油站的水中找到了污染物。其他研究表明，PFAS会在人的血液中积累。
考虑到这些问题，Cook，Aga，Fulong和Guardian着手研究分子笼能否帮助捕获PFAS。
科学家们筛选了大约十二种包含金属的自组装笼子。Fulong在Cook的实验室合成了笼子，Guardian在Aga的实验室中使用了先进的分析技术来研究每个结构是否与PFAS结合。
这个过程使研究小组进入了铁基笼子，该笼子捕获了PFAS的一个子集，该子集具有六个或更多的氟化碳原子链，包括全氟羧酸，磺酸和氟调聚物。
该研究为科学家提供了新知识，可以帮助他们对笼子进行实验性改进。库克说，通过调整笼子的结构，研究人员可能会创造出与PFAS结合更牢固的结构，吸收更多种类的污染物，甚至破坏化学物质。
Cook说：“我一直在大众媒体上阅读有关人们试图焚烧这些PFAS的报道，这可能使问题变得更加严重。” “基本上，它们只是将它们散播到空中，并进一步分散它们。我想知道我们是否可以开发出具有电化学或光化学特性的笼子，从而使它们能够破坏PFAS中的键。”
Aga说：“我希望可以将分子捕集器设计成可以捕获通常在传统水处理技术中无法逃脱的水溶性最高的全氟辛烷磺酸。” “已经有许多吸附剂（例如活性炭）与PFAS相互作用。但是，活性炭不具有可以轻易调整的结构或孔-这就是金属绷带的美。”
来源网址：http://www.buffalo.edu/news/releases/2020/05/033.html
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