通讯作者：Sébastien Blanquer＆Mona Semsarilar
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中文标题：使用可重复使用且无毒的 3D 打印多孔三角胶水凝胶高效去除 PFAS.英文标题：Efficient PFAS Removal Using Reusable and Non-Toxic 3D Printed Porous Trianglamine Hydrogels.全氟烷基和多氟烷基物质 （PFAS） 现在是水修复中最重要的问题。如今，需要采取紧急行动来开发旨在捕获 PFAS 并减轻其影响的先进技术。为了提供解决方案，量身定制的功能性 3D 打印水凝胶旨在捕获广泛的 PFAS 污染物。该水凝胶由光交联二甲基丙烯酸酯-脲基-三角胺 （DMU-Δ） 和通过立体光固化成型 （SLA） 制造的 Pluronic P123 二甲基丙烯酸酯 （PDM） 制成。在 3D 打印的帮助下，制备了多孔和无孔水凝胶（3D-PSHΔ、3D-SHΔ）以及季铵化水凝胶 （3D-PSHΔQ+）。这些定制的水凝胶显示出高吸收能力和从水源中去除 PFAS 的快速动力学。然后将这些水凝胶的 PFAS 去除效率与不含三角胺 （3D-SH） 的 P123 水凝胶进行比较。3D-SH 水凝胶对 PFAS 没有亲和力，证明吸附是由于三角胺 （Δ） 和 PFAS 之间的相互作用造成的。元动力学模拟也证实了这种相互作用。多孔基质显示出最快和最高的摄取能力。3D-PSHΔ 能够在 5 小时内≈使用 5 和 0.5 ppm 的初始浓度在去离子水和河水中捕获 91% 的 PFAS。通过向多孔水凝胶的结构中引入永久正电荷，进一步增强了 PFAS 的吸附，从而为具有不同极性头的长链和短链提供更快的吸附动力学。除了捕获 PFAS 的显着效率外，这些设计的水凝胶无毒且具有出色的化学和热稳定性，使其成为大规模用于对抗 PFAS 污染的绝佳候选者。![]()
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图 1. a) 3D-PSHΔ 中水和河水中 PFOA 的吸收 b) 3D-SHΔ 和 3D-PSHΔ 中水中不同浓度 PFOA（5 和 0.5 ppm）时 Ct/C0 随时间（h）的变化。c) 3D-SHΔ 和 3D-PSHΔ 中河水中不同浓度 PFOA（5 和 0.5 ppm）时 Ct/C0 随时间（h）的变化。
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图 2. 3D-SHΔ 和 3D-PSHΔ 在接触时间为 5 小时的情况下去除 PFOA.
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图 3. 自由能曲线与 PFOA 和 Δ 之间的分子间距离的关系。两个快照显示了分子在吸附位点和中距离处的排列方式。
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图4. 不同材料吸附PFOA和PFOS的性能比较。本研究基于三胺的3D打印多孔水凝胶具有高效、快速的PFAS吸附能力，相较于现有材料大大提高了对短链PFAS的去除效率；此外，通过引入永久正电荷（3D-PSH𝚫Q+），显著提高了材料的吸附性能，实现了对不同类型PFAS的接近100%的去除率；因此，该材料具有非凡的化学和热稳定性，能够在多次循环使用中保持高效的吸附性能，并可用于复杂水体（如河水）中的PFAS去除。
文章DOI：10.1002/adma.202410720声明：
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