破解PFASs降解难题：岛津LCMSMS & TOC助力新工艺探究

　　【导读】

　　近日四川大学建筑与环境学院郭洪光课题组在《Water Research》期刊发表最新研究成果《Concurrent Redox Reactions for Perfluorocarboxylic Acids Decontamination via UV-Activated Tryptophan Carbon Nanotubes》，该研究采用碳纳米管（CNT）介导的电子转移氧化，结合紫外激活色氨酸（Trp）的高级还原工艺（ARP），开发了UV-Trp/CNT协同氧化还原系统，并探究了该系统对全氟辛酸（PFOA）的降解效率，为利用碳材料构建限域空间及催化全氟和多氟化合物（PFASs）的降解研究提供了启示。在本研究中，岛津三重四极杆质谱联用仪（LCMS-8050）和总有机碳仪（TOC-L）分别用于不同系统中PFOA含量监测和总有机碳（TOC）的测定，以此评价其降解效率。

　　【研究成果概览】

　　研究发现， UV-Trp/CNT系统结合了水合电子的还原作用与CNT介导的电子转移氧化，显著提升了PFOA的去除效率、脱氟率和TOC矿化效果。经验证，该系统对多种全氟烷基羧酸（PFCAs）均有效，但长链PFCAs的降解效果优于短链。

　　相较于传统单一氧化或还原工艺的局限性，氧化还原双机制协同下能实现最大化脱氟效果。

　　CNT的引入，通过其缺陷结构和含氧官能团能富集PFOA和Trp，缩短反应距离并加速电子转移，增强其催化活性，显著提升PFOA的吸附去除效果，此外经验证CNT在水洗后仍可重复使用5次。

　　通过UV-Trp/CNT系统降解生成的短链中间体的生态毒性显著低于原始PFOA，证明该系统的环境安全性。

　　优化UV-Trp/CNT系统后，发现最佳反应条件为pH=10、1.5 mM Trp和1 g/L CNT，且少量腐殖酸（2 mg/L）可进一步促进脱氟。

　　【LCMS-8050和TOC-L助力UV-Trp/CNT系统中PFOS去除效率评价】

　　该研究以PFCAs中PFOA为例，以LCMS-8050和TOC-L测定不同条件下的PFOA的去除效果。实验结果表明，UV-Trp/CNT系统能有效去除PFOA（如图1），且去除率与处理时间正相关。为验证UV-Trp/CNT系统对不同碳链长度PFCAs的适用性，研究了PFDA、PFHxA、PFBA和TFA的脱氟及去除效果（如图2），结果表明长链PFCAs的降解效果优于短链。不同PFCAs的去除进一步证实了该系统的降解规律。

图1. 不同系统下的PFOA去除率和总有机碳

图2. UV-Trp/CNT系统下，不同碳链长度的PFCAs的去除效果

　　【用户心声】

郭洪光，四川大学研究员、博士生导师，

国家高层次青年人才，国家重点研发计划青年首席科学家。

　　现任住建部国家节水型城市评审专家、国际水协中国青年委员会委员、美国化学学会ACS西南分会秘书长等学术职务。主要从事水处理与环境治理研究，包括饮用水安全、新污染物识别与去除、减污降碳技术（如高级氧化消毒、高盐废水处理、CO?资源化利用）、新能源电池回收及智慧水务等领域。主持国家重点研发计划、国家自然科学基金等多项科研项目，发表论文70余篇，出版教材及专著2部。曾获四川省自然科学二等奖等奖励，并担任《Collagen and Leather》《中国给水排水》等期刊青年编委。

　　郭洪光教授指出，PFASs作为近年来备受关注的新型持久性有机污染物，对人体健康构成重大威胁，因此深入研究其高效降解机制具有重要意义。在该研究中，岛津LCMS-8050和TOC-L分析仪器为不同降解体系的评估提供了可靠的数据支撑。郭教授特别提到，课题研究的顺利推进得益于岛津成都分析中心及应用工程师的专业协助，期待未来能与岛津开展更深入的合作，共同推动饮用水安全与污水处理领域的技术创新与成果转化。