من خلال إضافة كمية صغيرة من حمض الفورميك إلى نظام بيرسلفات مُنشط بالأشعة فوق البنفسجية، حوّل الباحثون عملية أكسدة غير فعالة إلى مسار فلورة عالي الكفاءة، مما زاد من إزالة الفلور في غضون 24 ساعة من 27٪ إلى ما يقرب من 90٪. يكمن المفتاح في إعادة توجيه الكيمياء التفاعلية لإنتاج أيونات جذر ثاني أكسيد الكربون، وهي أنواع مختزلة بقوة قادرة على مهاجمة الروابط الكربونية الفلورية المستعصية لـ PFOA.
ينتمي PFOA إلى فئة أكبر من المواد البيرفلوروألكيلية ومتعددة الفلوروألكيلية (PFAS) المستخدمة على نطاق واسع في المنسوجات، ورغاوي إطفاء الحرائق، والتعبئة والتغليف، والطلاء الكهربائي، والتطبيقات الصناعية الأخرى. إن استقرارها الكيميائي الاستثنائي يجعلها قيمة للمنتجات - ولكنه يعني أيضًا أنها تبقى في البيئة، وتتراكم في الكائنات الحية، وتشكل مخاطر على وظائف الكبد والجهاز المناعي والتكاثر. ونتيجة لذلك، أصبح تلوث PFAS مشكلة عالمية تتطلب تقنيات معالجة فعالة. تتضمن طرق المعالجة الحالية مقايضات كبيرة. يمكن لعمليات الأكسدة المتقدمة التي تستخدم البيرسلفات أو بيروكسيد الهيدروجين تكسير PFAS، ولكنها تتطلب عادةً ظروفًا قاسية مثل درجات الحرارة العالية، أو جرعات عالية من المؤكسدات، أو استهلاكًا عاليًا للطاقة. عمليات الاختزال المتقدمة القائمة على الإلكترونات المائية فعالة للغاية، ولكنها تتطلب محسسات ضوئية باهظة الثمن ويمكن أن تنتج منتجات ثانوية إشكالية. لم يظهر بديل فعال من حيث التكلفة، وفعال من حيث الطاقة، وقابل للتطوير حتى الآن.
دراسة (DOI: 10.48130/ebp-0025-0010)، نُشرت في 5 ديسمبر 2025 من قبل فريق دونغماي تشو بجامعة نانجينغ، وتقدم مسارًا فعالًا من حيث التكلفة وفعالًا من حيث الطاقة لـ معالجة الملوثات المفلورة بالكامل المستعصية في الماء وتوفر رؤى ميكانيكية جديدة حول كيفية تصميم الأنظمة المؤكسدة للاختزال المستهدف.
بناءً على مقارنة منهجية لأنظمة الأكسدة والاختزال المقترنة بالأشعة فوق البنفسجية (UV) بالاشتراك مع التحقيقات الميكانيكية وتحسين المعلمات، قامت الدراسة أولاً بتقييم كيفية تأثير مسارات الجذور المختلفة على إزالة الفلور من PFOA. تم فحص ثلاثة أنظمة ممثلة مفعلة بالأشعة فوق البنفسجية - UV/SO?²?، و UV/Persulfate (PS)، و UV/H?O? - للتمييز بين مسارات التحلل الاختزالية والتأكسدية، تليها تعديل موجه لنظام UV/PS عن طريق إضافة إضافات عضوية صغيرة الجزيء (حمض الفورميك والميثانول). تم تحديد الجذور باستخدام مطيافية الرنين المغناطيسي للإلكترون (EPR) وتجارب الإخماد الانتقائي، بينما تم فحص تأثيرات تحميل PFOA، وتركيزات PS وحمض الفورميك، ودرجة الحموضة في المحلول، والأكسجين المذاب، والأنيونات المتزامنة، والمواد العضوية الطبيعية بشكل منهجي. تظهر النتائج أن الأنظمة الاختزالية تتفوق بطبيعتها على الأنظمة التأكسدية في شق روابط C-F القوية في PFOA: حقق UV/SO?²? إزالة فلور بنسبة 67٪ في غضون 24 ساعة عن طريق الإلكترونات المائية، بينما حقق UV/PS و UV/H?O? 27٪ و 18٪ فقط على التوالي. غيّر إضافة حمض الفورميك كيمياء UV/PS بشكل جذري، مما أدى إلى زيادة إزالة الفلور إلى 89٪ عن طريق تحويل جذور الكبريتات والهيدروكسيل إلى جذور CO?•? اختزالية قوية، وهو ما تم تأكيده مباشرة بواسطة EPR. أظهرت اختبارات الإخماد أن قمع CO?•? ألغى تقريبًا إزالة الفلور، مما جعله النوع التفاعلي السائد. أثبت CO?•? أنه أكثر فعالية من جذور الكحول بسبب إمكاناته الاختزالية الأقوى، مما يفسر الأداء المتفوق لـ UV/PS/FA مقارنة بـ UV/PS/MeOH. انخفضت كفاءة إزالة الفلور عند تركيزات PFOA الأعلى بسبب تنافس الجذور وتكوين PFAS قصيرة السلسلة، لكنها ظلت متفوقة على الأكسدة التقليدية حتى عند 200 ميكرومتر. تم تحقيق الأداء الأمثل عند جرعات معتدلة من PS وحمض الفورميك في ظل ظروف حمضية وخالية من الأكسجين. عززت الأنيونات الشائعة مثل الكبريتات والبيكربونات والنترات التحلل قليلاً عن طريق تخفيف التنافر الكهروستاتيكي، بينما ثبطت النتريت والمواد العضوية الطبيعية بشدة إزالة الفلور عن طريق اعتراض الجذور التفاعلية.
