牛津布鲁克斯大学的研究人员开创了一种创新的方法来解决世界上最持久的环境威胁之一——全球供水中的有毒化学物质。
他们开发了一种叫做流体动力反应堆的新机器，它利用气泡的形成和破裂，这一过程被称为空化。该反应器可从水中去除有毒的全氟烷基和多氟烷基物质(PFAS)，这些物质也被称为“永久化学品”。该论文发表在《化学工程杂志》上。
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，并在21世纪初得到了科学家的证实。它们已被发现是一种健康危害，已渗入世界各地的供水系统。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、含有污染产品的垃圾填埋场、生活废水、污水和农业径流释放到水源中。
牛津布鲁克斯大学工程材料专业的Iakovos Tzanakis教授是主要研究人员之一，他说:“一旦受污染的水被排放到河流、湖泊和海洋中，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的处理水的方法，以可持续地、大规模地去除PFAS化学物质。”
在英国，皇家化学学会发起了一项运动，以减少我们供水中PFAS的含量。欧盟计划在2024年出台新规定，限制PFAS化学品的使用。在美国，法律上强制执行的PFAS水平也已确立，以保护公众安全。
Tzanakis教授说:“到目前为止，从水中去除PFAS的方法使用化学物质既昂贵又耗时，而且仅限于实验室规模。但我和同事Morteza Ghorbani博士进行的研究发现了一个潜在的解决方案。”
Tzanakis教授和Ghorbani博士，牛津布鲁克斯皇家学会牛顿研究员，与萨班吉大学(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，开发和测试了流体动力空化反应器。
该反应堆利用在微小空间内快速流动的液体产生并爆裂许多小气泡——这一过程有助于清洁水。
Tzanakis教授说:“这项技术有可能彻底改变废水处理，使其对全球社区来说更安全、更可持续。绿色流体动力空化技术的进步为现有方法提供了一种可扩展的替代方案，克服了其局限性。”
在瑞典Hammarby Sj?stad污水处理厂对环保节能的水动力空化反应器进行了测试，结果远远好于预期。
该反应器在30分钟内对11种常见的PFAS变体实现了近36%的降解率，并且不需要额外的化学物质。
同样隶属于萨班吉大学的戈巴尼博士说:“结果令人印象深刻。我们没有预料到PFAS在如此短的时间内处理的水平。目前，我们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，以处理更大量含有PFAS的废水。我们的目标是处理含PFAS量高达20升的废水。这个反应堆已经建成了。之后，我们的目标是在瑞典的污水处理厂处理高达200升的污水。
“我们的目标是通过在不同国家使用不同的反应堆来揭示推动这项技术的复杂物理原理，从而推动这一有前途的方法。我们希望确保这项技术能够在不久的将来为实际的废水处理做好准备，并符合欧盟2035年战略的规定，届时所有含pfas的废物都必须得到处理。”
