水中の無水パーフルオロ化界面活性剤、ペルフルオロオクタノエート（PFOA）およびペルフルオロオクタンスルホン酸（PFOS）の音響的変換の動力学とメカニズム

パーフルオロ化界面活性剤であるペルフルオロオクタン硫酸塩（PFOS）およびペルフルオロオクタノ酸（PFOA）は、環境中に広く存在し、ほとんどの従来の水処理技術に対しても難分解性であることが認識されています。本研究では、高周波超音波によって駆動される音響キャビテーションがPFOSおよびPFOAの水溶液の分解に効果的であり、特定の化合物について10 nMから10 μMの広範な濃度範囲でも効果的であることが示されています。硫黄、フッ素、および炭素の質量バランスは、初期のパーフルオロ化界面活性剤の分解直後に鉱化が起こることを示しています。PFOSおよびPFOAは、瞬時に崩壊するキャビテーションバブルの表面および蒸気相での熱分解反応によって、CO、CO2、F-、SO42-へほぼ完全に変換されます。初期のPFOSまたはPFOAの熱分解はバブル-水界面で発生し、イオン性官能基の喪失が関与し、対応する1H-フルオロアルカンまたはパーフルオロオレフィンが形成されます。フルオロ化学中間体はバブル蒸気中で一連の熱分解反応を経てC1フルオーラジカルを生成します。二次蒸気相二分子反応が同時の加水分解と結合し、C1フルオーラジカルを一酸化炭素、二酸化炭素、またはHFに変換し、溶解時にプロトンおよびフッ化物が形成されます。高温ガス相動力学から計算された音響化学的半減期は、動力学的観察と一致し、初期のパーフルオロ化界面活性剤の界面熱分解後に鉱化が短時間で行われることを示唆しています。