Teksti Kemia-lehti, kuva Getty Images
Lääkeaineet ja hygieniatuotteet (PPCPs) sekä per- ja polyfluoratut alkyyliyhdisteet (PFAS) huolestuttavat. Zhongfei Ren tutki väitöskirjassaan adsorptioprosesseja ja kehittyneitä hapetus-pelkistysprosesseja näiden aineiden poistamiseen vedestä.
Lääkkeiden ja kosmetiikkatuotteiden sisältämät PPCP-yhdisteet ja PFAS-yhdisteet leviävät laajasti ympäristössä ja ihmisten arjessa. Niillä on hyödyllisiä ominaisuuksia mutta myös haitallisia vaikutuksia. Muutamat PFAS-yhdisteet ovat erittäin pysyviä orgaanisia yhdisteitä ja niiden tuotantoa rajoitetaan.
PPCP- ja PFAS-yhdisteitä on havaittu maailmanlaajuisesti pintavesissä, pohjavesissä ja jätevesissä viime vuosikymmeninä.
Vesien- ja jätevesien käsittelylaitokset käyttävät perinteisiä puhdistusmenetelmiä, joiden teho poistaa yhdisteitä on rajallinen.
Zhongfei Ren halusi väitöskirjassaan tutkia ja kehittää menetelmiä PPCP- ja PFAS- yhdisteiden poistamiseksi vedestä. Menetelmien tarkoitus oli olla myös kustannustehokkaita.
Väitöskirjan nimi on suomennettuna Adsorption ja kehittyneiden hapetus/pelkistysprosessien käyttö per- ja polyfluorattujen alkyyliyhdisteiden sekä lääkeaineiden poistamiseen vedestä.
Malliyhdisteenä ibuprofeeni
Opinnäytetyössä kehitettiin kobolttiseostettu, hiilipohjainen katalyytti lääkeaineiden hajottamiseksi hapetusprosessilla. Malliyhdisteeksi valittiin ibuprofeeni (IBU).
Korkeimmassa lämpötilassa (850 °C) valmistettu katalyytti hajotti IBU:n (C0 = 10 mg/L) tehokkaasti 60 minuutissa.
Muut ionit, kuten PO43- (10 mM), NO3- (10 mM) ja HCO3- (2 mM), eivät juurikaan vaikuttaneet IBU:n hajoamiseen, kun taas Cl- (2-10 mM) esti sitä merkittävästi. SO4·-, ·OH- ja O2·−-radikaalit edistivät IBU:n tehokasta hajoamista.
Tehokas menetelmä viiden PFAS-yhdisteen poistoon
Sorptio/desorptio-menetelmä yhdistettynä UV/sulfiittihajotusmenetelmään osoittautui tehokkaaksi viiden PFAS-yhdisteen poistossa.
Perfluoro-oktaanihapolle (PFOA) tunnistettiin kaksitoista hajoamisvälituotetta.
Tutkimuksessa kehitettiin myös uusi biosorbentti (PG-PB). Sillä saavutettiin erinomainen adsorptiokyky PFOA:lle: 456,0 mg/g pH:ssa 3,3 ja 258,0 mg/g pH:ssa 7 (C0 = 200 mg/L). Adsorptioon käytetty PG-PB regeneroitiin tehokkaasti 0,05 % NaOH:n + 20 % metanolin seoksella, ja PFOA:n hajoamis- ja fluorinpoistotehokkuuksiksi desorptioliuoksissa saavutettiin 100 % ja 83,1 % 24 tunnissa.
Kaupallinen anioninvaihtohartsi Purolite A860 oli erittäin tehokas poistamaan viittä tutkittua PFAS-yhdistettä vedestä. Desorptiossa 0,025 % NaOH-, 5 % NaCl- ja 5 % NH4Cl-liuokset olivat tehokkaita useimmille PFAS:lle.
Vaikka perfluoro-oktaanisulfonihapon (PFOS) desorptio oli haastavaa, PFOS:n desorptio 5-prosenttisessa NaCl-liuoksessa saavutettiin tehokkaammissa sekoitusolosuhteissa. Desorptioliuosten suora käsittely UV/sulfiittiprosessilla saavutti 97,6-100 %:n hajoamisen ja 46,6-86,1 %:n fluorinpoiston 24 tunnissa.
Zhongfei Renin prosessi- ja ympäristötekniikan alaan kuuluva väitöskirja Adsorption and advanced oxidation/reduction process for elimination of per- and polyfluoroalkyl substances and pharmaceutical pollutants in water tarkastettiin Oulun yliopistossa 6.9.2024. Vastaväittäjänä toimi apulaisprofessori Marina Kritševskaja Tallinnan teknillisestä yliopistosta ja kustoksena professori Juha Tanskanen.
Lue myös:
Ikuisuuskemikaalit pois vesistöstä – PFAS-tutkimus LUT-yliopistossa
