光触媒技术助力分解“永久化学物质”

　　参考消息网12月2日报道 据《日本经济新闻》11月26日报道，日本立命馆大学开发出新技术，可以利用光触媒轻松分解全氟和多氟烷基物质(PFAS)。PFAS长期停留在自然界，被称为“永久化学物质”。新技术的具体机制是，破坏牢固结合的碳氟键，无需加热即可让其分解。PFAS被广泛用于生产日常用品和工业产品，但有些PFAS产品在生产方面受到限制。要废弃处理PFAS产品，需要一定的分解技术。

　　PFAS是含有碳氟键的化合物，种类超过1万。

　　PFAS具有耐热、耐药品、防水、防油等特性，可用于煎锅、食品包装涂料、地毯等的防水加工。在工业领域，可用于锂离子电池、太阳能电池板材料、半导体制造工序。

　　国际条约限制生产的PFAS主要有三种，分别是泡沫灭火剂等所含的全氟辛烷磺酸(PFOS)、主要用于防水加工的全氟辛酸(PFOA)、全氟己烷磺酸(PFHxS)。PFOS和PFOA被指具有致癌性。要处理水中的PFOS等，需要用活性炭吸附后进行分解。

　　在利用PFAS生产其他产品的过程中，也会产生PFOS和PFOA。通常会在接近1000摄氏度的高温下进行焚烧处理。利用高温将紧密结合的氟和碳分解。不过，这需要用石油等化石燃料来提供热量。由于处理过程会产生有害且腐蚀性高的氟化氢气体，需要在特殊的焚烧炉中进行。

　　除PFOS等三种化合物外，人们尚未确认其他PFAS对健康的影响，因此没有将之列为限制对象。不过，PFAS不易分解，会长时间停留在自然环境中。为了防止其造成环境污染，在进行废弃处理时，有必要利用能够轻松分解PFAS的技术。

　　立命馆大学教授小林洋一等人将直径为几纳米的硫化镉结晶用作光触媒，开发出分解PFAS的技术。如果利用发光二极管(LED)发出的紫色可见光进行照射，则会产生能破坏氟和碳的结合的能量，从而达到分解PFAS的效果。

　　将PFOS和光触媒置于水中，加入“空穴捕获剂”。“空穴捕获剂”可捕捉在光触媒作用下产生的带有正电荷的空穴并促其分解。大约8小时后，碳氟键中两大元素的结合被切断，PFOS被完全分解为氟化物离子。研究团队用同样的方法分解了氟树脂。这也是一种PFAS，用于生产离子交换膜等。

　　新技术有助于生产用于分解PFAS的简易装置，供企业处理电池和光伏板等工业废弃物。新技术还可用于分解活性炭在水中吸附的PFAS。通过普及这一技术，可以防止PFAS残留在自然环境中。今后的目标是，弄清PFAS被分解的详细机制。研究团队还将推进与企业联合生产大型装置，力争实现这一技术的实用化。

　　神奈川大学教授堀久男研究的技术是，在低于焚烧温度的条件下分解PFAS。如果对水施加高压，则即使温度超过100摄氏度，水也不会沸腾，得以保持液体状态。这种水具有不同于常温水的性质，可以溶解有机化合物等。堀久男等人在约50个大气压、200至300摄氏度的环境下开展了实验。

　　加入氧化剂后，研究团队在数小时至1天左右的时间内，对氟树脂等分子量较大的PFAS完成分解。他们使PFAS所含的氟和碳转化为氟化物离子和二氧化碳，以90%左右的收获率成功实现回收。研究团队的目标是，通过与企业开展联合研究，开发出分解大量PFAS的技术。

　　立命馆大学和神奈川大学开发的分解技术，也有助于对PFAS进行再利用。作为PFAS所含氟的主要来源，萤石是一种以氟化钙为主要成分的矿物。仅有部分国家生产这种矿物，因此存在无法稳定供应的风险。

　　如果让利用新技术分解PFAS所产生的氟化物离子与钙发生反应，则可以生产出高纯度的氟化钙。在萤石供应不稳定时，如果将这些氟化钙用作替代原料，则或许可以为生产半导体、锂离子电池和太阳能电池板提供资源。

　　在涉及PFAS的部分用途(例如用于生产半导体等)时，如果使用替代原料，则可能影响质量和生产效率，因此难以全面禁止使用PFAS。堀久男指出：“有必要建立PFAS产品再利用制度等，营造能够妥善处理PFAS产品的环境。”（编译/马晓云）