Responsive Membranes and Advanced Materials for Sensing and Remediation of Halo-organics

用于卤代有机物传感和修复的响应膜和先进材料

基本信息

  • 批准号:
    10596288
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 18.52万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    1997
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    1997-04-07 至 2025-01-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

PROJECT SUMMARY Chlorinated organic compounds such as polychlorinated biphenyls (PCBs) and trichloroethylene (TCE, PCE), and polyfluoroalkyl substances (PFAS) continue to pose both remediation challenges and human health risks. Despite decades of remediation effort, chloro- and perfluoro-organic compounds remain Superfund pollutants of national health concern due to their high toxicity, persistence and varied sources of distribution in the environment. Many current treatments (microbial transformation, carbon adsorption, etc.) for the reclamation of contaminated water sources are chemical-intensive, energy-intensive, and/or require post-treatment due to unwanted by-product formation. Project 3 proposes trans-disciplinary integration of the materials surface science and engineering concepts including responsive polymer and reduced graphene oxide 2D membrane science, nanostructured metals, and nutrition and food science using approaches common in the biomedical research field to develop more efficient methods of organic detoxification. The development of nanosized iron- based materials has brought important and promising techniques into the field of environmental remediation. In recent years, zero-valent nanoscale metal (especially bimetallic) particles have attracted growing attention in groundwater remediation of chlorinated solvents. Our overarching goals are to create catalytic domains in robust polymer hollow fibers and in 2D graphene-based membranes for both reductive and oxidative degradation and temperature-responsive polymers for PFAS and PCB sorption/ desorption. Two specific aims are to: 1) to create robust polymeric/gel and 2-D material-based (reduced graphene oxide and composites) metal catalyzed functionalized membranes and materials to enhance TCE, PCE, PCB degradation efficiency and reduce material usage, and demonstration of the use of catalytic membrane filters for two site-based applications, (2) to concentrate and regenerate PFAS and PCB individual compounds using ultra high sorption capacity temperature responsive hydrogel/membranes or localized heating through AMF (alternating magnetic field) using magnetite nanoparticles, and to create functionalized smart adsorptive filters and sensors for PFAS detoxification applications with real-world water samples. Each of these objectives represent highly significant material science advancement in terms of confined reactive nanosized metals in robust membrane domain, and novel temperature swing adsorption/desorption through creation of responsive materials. The applications of our technologies will include collaborations with Rockwell International Site in Russellville, Kentucky for PCBs and the ATKEMIX TEN Site in Louisville, Kentucky for TCE, PCE, chloroform, and carbon tetrachloride mixture, identified water utilities in Eastern Kentucky for PFAS sorption application, and Arcadis Corporation involved with remediation activities.
项目摘要 氯化有机化合物,例如多氯联苯(PCB)和三氯乙烯(TCE,PCE), 多氟烷基物质(PFA)继续构成补救挑战和人类健康风险。 尽管进行了数十年的补救努力,但氯 - 和全氟和有机化合物仍然是超级基金污染物 由于其高毒性,持久性和各种分配来源而引起的国家健康问题 环境。许多目前的处理(微生物转化,碳吸附等)用于填海 受污染的水源是化学密集型,能源密集型和/或需要由于 不需要的副产品形成。项目3提出了材料表面的跨学科整合 科学和工程概念,包括响应式聚合物和减少石墨烯氧化物2D膜 科学,纳米结构金属以及营养和食品科学使用生物医学中常见的方法 研究领域以开发更有效的有机排毒方法。纳米化铁的发展 基于材料将重要而有希望的技术带入了环境修复领域。在 近年来,零价值纳米级金属(尤其是双金属)颗粒引起了人们日益注意的关注 氯化溶剂的地下水修复。我们的总体目标是在 稳健的聚合物空心纤维和2D石墨烯基于还原性和氧化的膜 PFA和PCB吸附/解吸的降解和温度响应聚合物。两个具体的目标 为:1)创建强大的聚合物/凝胶和2-D基材料(还原石墨烯和复合材料) 金属催化的功能化膜和材料,以增强TCE,PCE,PCB降解效率 并减少材料使用情况,并证明使用催化膜过滤器对两个基于站点的过滤器 应用,(2)使用超高吸附浓缩和再生PFA和PCB个体化合物 容量温度响应式水凝胶/膜或通过AMF局部加热(交替的磁性 字段)使用磁铁矿纳米颗粒,并为PFA创建功能化的智能ADSORPTIVE滤波器和传感器 现实世界样品的排毒应用。这些目标中的每一个都非常重要 材料科学在强大的膜结构域中的受封闭性纳米化金属方面的发展, 和新型温度摆动吸附/解吸,通过产生响应材料。应用程序 我们的技术将包括与肯塔基州罗素维尔的Rockwell International Site合作 PCB和肯塔基州路易斯维尔的Atkemix十个地点用于TCE,PCE,氯仿和四氯化碳 混合物,肯塔基州东部的水电图用于PFAS吸附应用,Arcadis Corporation 涉及补救活动。

项目成果

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