Битва полимеров: МОКС очистят питьевую воду от ПФАС
Химические вещества, известные как ПФАС (перфторалкильные и полифторалкильные соединения), представляют серьезную угрозу здоровью человека. Они могут вызывать поражение печени, рак и гормональные нарушения. Исследователи из Мюнхенского технического университета разработали новый эффективный метод фильтрации этих веществ из питьевой воды.
Он основан на так называемых металлоорганических каркасных соединениях (МОКС), которые работают намного эффективнее, чем традиционные сорбенты. Они способны улавливать перфторалкилы и полифторалкилы в воде даже при чрезвычайно низких концентрациях.
Пер- и полифторалкильные вещества называют «вечными химикатами» (forever chemicals); они не разлагаются сами по себе даже по прошествии столетий и представляют долгосрочную угрозу для людей и животных. ПФАС как поверхностно-активное вещество используются при производстве многих товаров — водоотталкивающих тканей, противопожарной пены, пищевой упаковки. С производственными и бытовыми отходами они попадают в окружающую среду и могут проникать в организм с пищей и питьевой водой, накапливаясь там и вызывая нешуточные проблемы со здоровьем.
Команду исследователей возглавили Небойша Илич с кафедры инженерии городских систем водоснабжения и профессор Сомья Мукерджи, в то время научный сотрудник кафедры неорганической и металлоорганической химии имени Гумбольдта в университете Мюнхена, а ныне доцент кафедры химии материалов в Университете Лимерика.
В ходе экспериментов ученые обнаружили, что микросетка на основе карбоксилата циркония, устойчивого к воде металлоорганического каркасного соединения, эффективно задерживает даже ничтожные количества содержащихся в воде ПФАС.
Изготовленные по заказу ученых фильтры из карбоксилата циркония отличаются переменными размерами пор и изменяемым химическим составом поверхности. Эти материалы водостойки и обладают высоким уровнем электростатического заряда. Благодаря продуманной конструкции и сочетанию МОКС с другими полимерами эффективность фильтра была значительно улучшена по сравнению с традиционными сорбентами — активированным углем и ионообменными смолами.
Профессор Йорг Древес, заведующий кафедрой инженерии городских систем водоснабжения, подчеркивает огромную общественную значимость результатов исследования: «ПФАС представляют постоянную угрозу для здоровья населения. Слишком долго недооценивалось негативное воздействие химических веществ этой группы. А ведь они, помимо прочего, обеспечивают водонепроницаемость и воздухопроницаемость одежды, например, плащей-дождевиков. Сейчас промышленники начали переосмысливать это, но мрачное наследие ПФАС будет оказывать влияние на нас в течение нескольких поколений».
Исследование носило междисциплинарный характер. Над разработкой и тестированием новых фильтров ученые факультета естественных наук Мюнхенского университета работали вместе с коллегами с факультета инженерии и дизайна и экспертами по компьютерному моделированию факультета вычислений, информации и технологий.
Профессор Роланд Фишер, заведующий кафедрой неорганической и металлоорганической химии, подчеркивает: «При решении таких серьезных задач специалисты из самых разных областей должны работать рука об руку. В одиночку вы просто ничего не добьетесь. Я рад, что междисциплинарный подход в очередной раз доказал свою эффективность».
Пройдет некоторое время, прежде чем новый фильтрующий материал будет широко применен в коммунальных и бытовых системах питьевого водоснабжения. Технологию нужно реализовать с использованием доступных, недорогих и безопасных во всех отношениях материалов. Это потребует дальнейших исследований и разработки инженерных решений.
Ранее ученые предложили мониторить чистоту воды с помощью моллюсков-киборгов.
