Defluorination of Per- and Polyfluoroalkyl Substances (PFASs) with Hydrated Electrons: Structural Dependence and Implications to PFAS Remediation and Management

化学 离解(化学) 键裂 水解 计算化学 有机化学 催化作用
作者
Michael J. Bentel,Yaochun Yu,Lihua Xu,Zhong Li,Bryan M. Wong,Yujie Men,Jinyong Liu
出处
期刊:Environmental Science & Technology [American Chemical Society]
卷期号:53 (7): 3718-3728 被引量:659
标识
DOI:10.1021/acs.est.8b06648
摘要

Abstract This study investigates critical structure–reactivity relationships within 34 representative per- and polyfluoroalkyl substances (PFASs) undergoing defluorination with UV-generated hydrated electrons. While CnF2n+1–COO– with variable fluoroalkyl chain lengths (n = 2 to 10) exhibited a similar rate and extent of parent compound decay and defluorination, the reactions of telomeric CnF2n+1–CH2CH2–COO– and CnF2n+1–SO3– showed an apparent dependence on the length of the fluoroalkyl chain. Cross comparison of experimental results, including different rates of decay and defluorination of specific PFAS categories, the incomplete defluorination from most PFAS structures, and the surprising 100% defluorination from CF3COO–, leads to the elucidation of new mechanistic insights into PFAS degradation. Theoretical calculations on the C–F bond dissociation energies (BDEs) of all PFAS structures reveal strong relationships among (i) the rate and extent of decay and defluorination, (ii) head functional groups, (iii) fluoroalkyl chain length, and (iv) the position and number of C–F bonds with low BDEs. These relationships are further supported by the spontaneous cleavage of specific bonds during calculated geometry optimization of PFAS structures bearing one extra electron, and by the product analyses with high-resolution mass spectrometry. Multiple reaction pathways, including H/F exchange, dissociation of terminal functional groups, and decarboxylation-triggered HF elimination and hydrolysis, result in the formation of variable defluorination products. The selectivity and ease of C–F bond cleavage highly depends on molecular structures. These findings provide critical information for developing PFAS treatment processes and technologies to destruct a wide scope of PFAS pollutants and for designing fluorochemical formulations to avoid releasing recalcitrant PFASs into the environment.
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
求助完成签到,获得积分0
刚刚
const完成签到,获得积分10
1秒前
忧虑的书南文舟舟完成签到 ,获得积分10
1秒前
ljhwahaha完成签到,获得积分10
1秒前
ldy完成签到,获得积分10
2秒前
知性的平卉完成签到 ,获得积分10
2秒前
JIang完成签到 ,获得积分20
2秒前
guopan完成签到,获得积分10
3秒前
雷霆大香蕉完成签到,获得积分10
3秒前
4秒前
dashi完成签到,获得积分10
5秒前
Casey完成签到,获得积分10
6秒前
dd完成签到 ,获得积分10
7秒前
wangyumumu完成签到,获得积分0
7秒前
IVY完成签到 ,获得积分10
8秒前
8秒前
欧尼酱完成签到 ,获得积分10
9秒前
null的应助被Chew1q采纳,获得10
9秒前
chriscda完成签到,获得积分10
10秒前
乐观安蕾完成签到,获得积分10
10秒前
11秒前
12秒前
怕黑的乌完成签到,获得积分10
12秒前
和谐的sui完成签到,获得积分10
12秒前
星宇完成签到 ,获得积分10
13秒前
liang完成签到 ,获得积分10
14秒前
顺利的夜白完成签到 ,获得积分10
14秒前
15秒前
zs完成签到,获得积分10
15秒前
葳蕤2完成签到 ,获得积分20
16秒前
靓丽藏花完成签到 ,获得积分10
16秒前
封迎松完成签到,获得积分10
18秒前
木香完成签到,获得积分10
19秒前
meilirenshengzcs完成签到,获得积分10
20秒前
小暴完成签到,获得积分10
20秒前
封迎松发布了新的文献求助30
20秒前
榆楦完成签到 ,获得积分10
21秒前
lamer完成签到,获得积分10
21秒前
夏纪完成签到 ,获得积分10
21秒前
开心果大王完成签到,获得积分10
22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
Energie-Contracting 1500
Spec 401: Standards for Jet Fuel Facility and Equipment Commissioning and Flushing at Airports, 2026.1 (Original Issue) 1000
Spec 103: Standard for Jet Fuel Quality Control at Airports, Revision 2026.1 1000
Mathematical models in hydrology 1000
Klimaschutzrecht durch den Energiesektor im Mehrebenensystem – Ein Rechtsvergleich 1000
Introduction to Industrial/Organizational Psychology 800
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 8091663
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9503991
关于积分的说明 21438074
捐赠科研通 7663903
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3405041
关于科研通互助平台的介绍 2533397
邀请新用户注册赠送积分活动 2443707