低温常压下熔融碱快速矿化全氟及多氟烷基物质(PFAS)的创新方法研究

针对全氟及多氟烷基物质(PFAS)因C-F键高稳定性导致的难降解问题，研究人员开发了NaOH-KOH二元共晶熔融体系，在200°C常压条件下实现PFAS近100%脱氟矿化。该技术突破了传统方法需高温高压或有机溶剂的限制，为含PFAS固体废弃物处理提供了高效、低能耗的解决方案。

　　

全氟及多氟烷基物质（PFAS）被称为"永远的化学品"，因其碳氟键(C-F)高达485 kJ/mol的键能，在自然环境中可存留超过百年。这类广泛应用于消防泡沫、防水涂料等领域的化合物，已被证实具有生物累积性和潜在毒性。当前PFAS处理技术面临严峻挑战：光化学法仅适用于透明水体，热解法需1100°C高温，而近临界水处理又依赖昂贵的高压设备。如何实现温和条件下的高效矿化，成为环境科学领域的重大难题。

同济大学的研究团队在《Journal of Hazardous Materials》发表的研究中，创新性地采用NaOH:KOH=3:7摩尔比的二元共晶熔融体系，通过FactSage 8.2热化学软件优化配比，将共晶温度降至150°C。该系统在200°C常压条件下，对全氟辛烷磺酸(PFOS)等代表性PFAS实现了近100%的脱氟效率，较传统Ca(OH)₂辅助热解法（需350°C）有显著突破。研究运用高分辨飞行时间质谱(HR-TOF-MS)追踪反应路径，发现OH^-首先攻击磺酸基团，生成1H-全氟庚烯等中间体，最终转化为甲酸盐、碳酸盐等无害产物。

关键技术包括：1) 熔融碱共晶体系构建与表征；2) 反应动力学分析；3) HR-TOF-MS中间体鉴定；4) 热力学模拟计算。在"Performance of molten alkali system"部分，研究证实该体系对C4-C8链长的全氟羧酸/磺酸均具普适性，30分钟内脱氟率达98.5%。"Mechanistic investigation"章节揭示反应遵循三阶段路径：初始OH^-催化磺酸基断裂，继而发生羟基化，最终通过脱羧完成矿化。

结论部分指出，该技术可处理活性炭、污泥等复杂基质中的PFAS，且熔融碱可循环使用5次后仍保持90%效率。相较于需15 MPa压力的近临界水处理，新方法设备要求大幅降低。讨论中强调，该研究为《斯德哥尔摩公约》新增PFAS管控物质提供了可行降解方案，其环境应用潜力已在处理含6.2% PFOS的工业残渣实验中得到验证（脱氟率99.2%）。这项由国家自然科学基金(52270137)支持的研究，为构建PFAS污染治理的绿色技术体系开辟了新路径。