High-Affinity Cationic Organic Molecular Cages for Efficient PFAS Remediation to Ultralow Levels

化学 吸附 阳离子聚合 质子化 胺气处理 环境修复 环境化学 人体净化 选择性吸附 有机化学 污染 无机化学 化学工程 水处理 动力学 Zeta电位 水污染
作者
Liying Zhu,Yuanbo He,Jun‐Hao Zhou,Zixuan Zhang,Kun Yang,Xiaole Weng,Chuntian Qiu
出处
期刊:Environmental Science & Technology [American Chemical Society]
卷期号:60 (34): 24020-24030
标识
DOI:10.1021/acs.est.6c03907
摘要

Per- and polyfluoroalkyl substances (PFAS) are persistent water contaminants that require adsorbents capable of rapid uptake, high affinity, and effective regeneration under environmentally relevant conditions. Here, we report ICC3, a charge-engineered organic amine molecular cage (OAMC) with 12 accessible protonation sites, for broad-spectrum PFAS removal. The high cationic charge density, hydrophilicity, conformational flexibility, and intrinsic cavity structure of ICC3 enabled fast and selective adsorption of both carboxylate- and sulfonate-terminated PFAS. ICC3 showed high uptake capacities for PFOA (2983 mg g-1) and PFOS (3515 mg g-1) at pH 7, while maintaining rapid adsorption kinetics and resistance to common competing ions. Experimental analyses and theoretical calculations are consistent with an electrostatic association between the protonated amine groups of ICC3 and the anionic PFAS headgroups through N+···O- ion-pair formation. This reversible binding mechanism allowed efficient regeneration by alkaline treatment followed by reprotonation, with adsorption capacity retained at ≥96% of the initial value. Immobilization of ICC3 on silica enabled continuous-flow treatment, achieving removal efficiencies exceeding 99% for PFOA and 97% for PFOS. These results demonstrate that molecular-level charge engineering of OAMCs provides a viable strategy for designing regenerable adsorbents for rapid and deep PFAS removal from water.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
LaLune完成签到,获得积分10
刚刚
我奈故我何完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
顾矜的应助被愉快草莓采纳,获得10
1秒前
1秒前
顺利的西瓜关注了科研通微信公众号
1秒前
1秒前
oi发布了新的文献求助10
1秒前
Lucas的应助被大乌鱼子采纳,获得10
1秒前
桐桐的应助被自然的听南采纳,获得10
2秒前
2秒前
2秒前
11111111发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
ba发布了新的文献求助30
2秒前
muyi完成签到 ,获得积分10
2秒前
从容初柔发布了新的文献求助10
3秒前
希望天下0贩的0的应助被秋天采纳,获得10
3秒前
初景发布了新的文献求助10
4秒前
grammays完成签到,获得积分10
4秒前
会飞的YU发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
5秒前
科研小赵发布了新的文献求助10
5秒前
LaLune发布了新的文献求助10
5秒前
marimo完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
无辜青寒发布了新的文献求助10
6秒前
7_发布了新的文献求助10
7秒前
果断的荸荠在登山完成签到,获得积分10
7秒前
davedavedave完成签到,获得积分10
7秒前
Jennifer的应助被chen采纳,获得10
8秒前
8秒前
8秒前
YSL完成签到,获得积分10
9秒前
9秒前
Hhh完成签到,获得积分10
9秒前
小芋完成签到,获得积分10
9秒前
marimo发布了新的文献求助10
9秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
IRTSD: Open-Source Data and Toolset for Electromagnetic Transient Analysis of Disturbances and IBR Control Malfunctions in Transmission Systems 1000
Les Mots du discours 600
A Consideration on Use of Material Grades for Hull Structural Members Based on Fracture Toughness(Second Report) 500
AI Disclosure in Annual Reports: Evolution, Determinants, and Capital Market Participants’ Perceptions 500
5th World Conference on Detergents: Reinventing the Industry : Opportunities and Challenges 500
Erzählte Gnade 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 人工智能 细胞生物学 无机化学 物理化学 数学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 8110666
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9517987
关于积分的说明 21516449
捐赠科研通 7688256
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3411898
关于科研通互助平台的介绍 2538782
邀请新用户注册赠送积分活动 2451572