التحقيقات التجريبية لتحلل المواد البير والفلوروألكيل (PFAS) بواسطة البلازما غير الحرارية في المحاليل المائية

محمود سلامة محمود الهايشة
(Mahmoud Salama Mahmoud El-haysha)

الحوار المتمدن-العدد: 7815 - 2023 / 12 / 4 - 00:35
المحور: الطبيعة, التلوث , وحماية البيئة ونشاط حركات الخضر
    

نشر هذا البحث في مجلة الهندسة الكيميائية البيئية Journal of Environmental Chemical Engineering؛ وأصبح متاح على الإنترنت في 29 نوفمبر 2023، 111588. تحت عنوان التحقيقات التجريبية لتحلل المواد البير والفلوروألكيل (PFAS) بواسطة البلازما غير الحرارية في المحاليل المائية Experimental investigations of Per- and Poly-fluoroalkyl Substances (PFAS) degradation by non-thermal plasma in aqueous solutions

وقد قام بالبحث فريق بحثي، ديفيد علام وآخرون (David Alam et al., 2023)، من كلية الهندسة الكيميائية والبيولوجية الجزيئية، جامعة سيدني، 2006، أستراليا.

قابلية معالجة أحماض البيرفلوروكتانويك (PFCA) (حمض البيرفلورو بيوتانويك (PFBA) وحمض البيرفلوروهكسانويك (PFHxA) وحمض البيرفلوروكتانويك (PFOA) وحمض البيرفلوروكتانويك (PFDA)) وأحماض البيرفلوروكتانويك (PFSA) (PFBS وحمض البيرفلوروكتان سلفونيك PFHxS وحمض البيرفلوروكتان سلفونيك (PFOS) )) عبر عمود فقاعي مع تصريفات بلازما غير حرارية في مساحة رأس الأرجون تم فحصها في محاليل فردية ومن المياه السطحية مصدرها موقع ملوث.
يمكن تحقيق تحلل عالي (> 90%) لـ PFOA وPFHxS وPFOS خلال 40 دقيقة من معالجة المياه السطحية الملوثة. وبشكل عام، ترتبط القابلية للعلاج بطول سلسلة الكربون المشبع بالفلور، مع انخفاض قابلية العلاج المرتبط بانخفاض طول العمود الفقري المشبع بالفلور.
وجدت التجارب التي أجريت على محاليل PFAS المحضرة بتركيزات أولية تبلغ 10 و25 و50 ميكروجرام/لتر أن التركيزات الأولية الأعلى من PFCA وPFSA ارتبطت بمعدلات تحلل أسرع مما يشير إلى أن كفاءة العلاج كانت محدودة بسبب النقل الجماعي لـ PFAS. ولوحظ انهيار ضئيل لـ PFBA في أي من التركيزات التي تمت تجربتها، مما يشير إلى القيود عند معالجة PFAS الأكثر محبة للماء، والتي قد تتطلب الجمع بين نهج العلاج هذا وخطوة تلميع، مثل الترشيح النانوي.

# لتحميل البحث كامل من الرابط التالي: https://www.science-dir-ect.com/science/article/pii/S2213343723023278

# الاستنتاجات:
وجد أن استخدام الفقاعات لنقل PFAS إلى السطح ليتم ربطه مع تفريغ بلازما الأرجون فعال في تحقيق تحلل PFAS طويل السلسلة (> 6 كربونات) في المحاليل المحضرة وفي المياه السطحية الملوثة. لقد تبين أن PFCAs وPFSAs التي تحتوي على 𕟸 كربونات كانت أكثر قابلية للتحلل باستخدام نهج المعالجة حيث أنها استغلت نشاطها السطحي، مع قابليتها للانهيار المرتبط بطول السلسلة. أثر التركيز بشدة على معدل التحلل، حيث انخفضت معدلات التحلل بشكل عام عندما وصلت التركيزات في المحاليل إلى أقل من 5 ميكروجرام/لتر مع مرور الوقت أثناء معالجة البلازما. استناداً إلى اتجاهات ثوابت المعدل المحسوبة لكل مركب من المركبات التي تم فحصها، فإن العامل الذي يحد من المعدل في تحلل هذه المركبات هو توافر جزيئات PFAS المتراكمة على سطح السائل عند واجهة البلازما السائلة.

تم حساب ثوابت معدل تدهور PFCA وPFSA التي تم التحقيق فيها في كل من التركيزات وأظهرت الاتجاهات الخطية في معدل التحلل مع زيادة طول السلسلة والسلوك المعروض المتوافق مع آلية الانهيار الحركي من الدرجة الأولى الزائفة. كانت أقصر مركبات السلسلة التي تم فحصها هي PFBA وPFBS متمردة بشكل خاص من خلال نهج معالجة البلازما هذا بسبب النشاط السطحي المنخفض لهذه المركبات بسبب قصر طول سلسلتها المشبعة بالفلور. بقي تركيز هذه المركبات إما دون تغيير بعد 120 دقيقة من معالجة البلازما عند كل تركيز أولي تمت تجربته، أو، في حالة PFBS، يمكن تحقيق تخفيضات هامشية قدرها 󖐯% بعد 120 دقيقة. لم تتم ملاحظة خسائر هذه المركبات قصيرة السلسلة بسبب عمل الفقاعات واحتمال تكوين الهباء الجوي، كما لم يتم ملاحظة خسائر بسبب التصاق هذه المركبات بالأسطح البلاستيكية لجدران المفاعل. هناك حاجة إلى مزيد من التحقيقات لتحسين قابلية معالجة سلسلة PFAS الأقصر لمعالجة مشكلة تلوث PFAS في الماء بشكل أكثر ملاءمة.

يمكن أن يمثل نهج توازن الفلور الذي يحدد كمية منتجات انهيار PFCA بواسطة LC-MS/MS والفلوريد غير العضوي المقدر بواسطة IC ما يقرب من 100% من الفلور الموجود في البداية في المفاعل عند معالجة البلازما لمحاليل PFOA المائية. يمثل تكوين المنتجات الثانوية قصيرة السلسلة من تحلل PFCA وPFSA أقل من 5% فقط من الفلور العضوي الأولي الموجود في المركب الأصلي، مع اكتشاف 󖑾% المتبقية من الفلور العضوي الموجود في البداية على شكل أيونات فلوريد معدنية في الطور السائل بعد 120 دقيقة من معالجة البلازما.

أدى وجود أيونات الكالسيوم إلى تحسين معدل انهيار PFOA والتمعدن الإجمالي مقارنة بنفس الموصلية البالغة 300 ميكرو سيميز/سم المحضرة بكلوريد الصوديوم مثل المنحل بالكهرباء. يمكن تقليل تركيز PFOA بنسبة 󖐪% أخرى بعد 120 دقيقة من معالجة البلازما عند معالجة محلول كلوريد الكالسيوم 300 ميكرو سيميز/سم (66.7%) مقارنة بمحلول كلوريد الصوديوم (60.5%). يمكن استخدام كلوريد الكالسيوم كمادة مضافة رخيصة الثمن وحميدة بيئيًا لتحسين كفاءة تعويم PFAS على السطح للتحلل عن طريق تفريغ البلازما.

#محمود_سلامة_محمود_الهايشة (هاشتاغ)       Mahmoud_Salama_Mahmoud_El-haysha#          

---

اشترك في قناة ‫«الحوار المتمدن» على اليوتيوب
حوار مع الكاتب البحريني هشام عقيل حول الفكر الماركسي والتحديات التي يواجهها اليوم، اجرت الحوار: سوزان امين	حوار مع الكاتبة السودانية شادية عبد المنعم حول الصراع المسلح في السودان وتاثيراته على حياة الجماهير، اجرت الحوار: بيان بدل

كيف تدعم-ين الحوار المتمدن واليسار والعلمانية على الانترنت؟

تابعونا على:

الفيسبوك

التويتر

اليوتيوب

RSS

الانستغرام

لينكدإن

تيلكرام

بنترست

تمبلر

بلوكر

فليبورد

الموبايل

كيفية إشراك-إيصال مواضيعكم أو مواضيع تهمكم  إلى اكبر عدد ممكن من القراء والقارئات