研究人員開發(fā)出一種節(jié)能、簡易且環(huán)保的新方法，可將世界上最耐用的塑料之一 —— 聚四氟乙烯（俗稱"特氟龍"）回收轉(zhuǎn)化為有用的化學(xué)組分。

特氟龍以其卓越的化學(xué)和熱穩(wěn)定性而備受重視，其主要應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)椴徽冲佂繉印?/p>

然而，這種材料強(qiáng)大的耐受特性是一把雙刃劍，也使得其回收變得異常困難。

這項(xiàng)由紐卡斯?fàn)柎髮W(xué)和伯明翰大學(xué)研究人員合作完成的新研究表明，如今可以利用一種僅需金屬鈉和機(jī)械運(yùn)動(dòng)的清潔過程來分解特氟龍廢料。

有趣的是，這個(gè)簡易過程在室溫下即可進(jìn)行，并且避免了使用有毒溶劑。

"全球每年生產(chǎn)數(shù)十萬噸特氟龍? —— 從潤滑劑到廚具涂層，它被用于各種產(chǎn)品。但目前，處理它的方法少之又少，"紐卡斯?fàn)柎髮W(xué)化學(xué)講師、該研究的通訊作者羅利·阿姆斯特朗博士解釋說。"目前這些產(chǎn)品壽命終結(jié)時(shí)，最終都會(huì)被填埋 —— 但我們的新工藝使得我們能夠提取其中的氟元素，并將其升級(jí)再造成有用的新材料。"

基于震蕩的方法

大約三分之一的新藥和許多先進(jìn)材料中都使用氟元素。然而，這種關(guān)鍵元素通常來源于高能耗且造成污染的采礦過程。這項(xiàng)新的回收方法通過展示直接從特氟龍廢料中回收并再利用氟的可能性，改變了這一現(xiàn)狀。

當(dāng)對(duì)PTFE（特氟龍）采用傳統(tǒng)處理方法（如焚燒）時(shí)，這種塑料會(huì)釋放出"永久性化學(xué)品"，這些物質(zhì)可在環(huán)境中存留數(shù)十年。由于這些污染物的存在，現(xiàn)有的處置方法引發(fā)了環(huán)境和健康擔(dān)憂。

在這項(xiàng)新研究中，團(tuán)隊(duì)轉(zhuǎn)向了機(jī)械化學(xué) —— 一種利用機(jī)械能（如震蕩）而非高溫來驅(qū)動(dòng)化學(xué)反應(yīng)的綠色化學(xué)方法。

研究人員使用球磨機(jī)（一種密封的鋼制容器），將金屬鈉與特氟龍共同研磨，從而觸發(fā)室溫下的化學(xué)反應(yīng)。該反應(yīng)破壞了強(qiáng)韌的碳-氟鍵，生成無害的碳和氟化鈉（一種用于牙膏的穩(wěn)定鹽類）。

此外，回收的氟化鈉無需提純即可直接用于制造藥物及其他精細(xì)化學(xué)品中有價(jià)值的含氟分子。

氟的循環(huán)經(jīng)濟(jì)

伯明翰大學(xué)的團(tuán)隊(duì)利用其專業(yè)技術(shù) —— 固態(tài)核磁共振波譜，在原子水平上進(jìn)一步研究了該反應(yīng)混合物。

"這使我們能夠證明，該過程能生成純凈的氟化鈉，且沒有任何副產(chǎn)品。這是一個(gè)絕佳的例證，展示了最先進(jìn)的材料表征技術(shù)如何能加速可持續(xù)發(fā)展的進(jìn)程，"伯明翰大學(xué)副教授多米尼克·庫比基博士表示。

這一發(fā)現(xiàn)表明，特氟龍回收有望為氟元素創(chuàng)造一個(gè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)。

"我們的方法簡單、快速，并且使用廉價(jià)的材料，"伯明翰大學(xué)副教授呂二力（音譯）博士說。"我們希望這項(xiàng)工作能啟發(fā)更多關(guān)于再利用其他類型氟化廢料的研究，并有助于使重要含氟化合物的生產(chǎn)更具可持續(xù)性，"呂博士總結(jié)道。

該方法通過減少醫(yī)藥、電子和綠色能源領(lǐng)域中使用的氟化學(xué)品對(duì)環(huán)境的影響，有望降低污染。

該研究成果已發(fā)表于《美國化學(xué)會(huì)志》。

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