Linjära och grenade PFAS-isomerer

Details

Last Updated: Wednesday, 10 May 2023 18:57

Published: Wednesday, 10 May 2023 18:57

Isomerer är molekyler med samma uppsättning av atomer men som skiljer sig i struktur. PFAS-isomerer delas upp i linjära och grenade isomerer. Linjära isomerer består av en kolstam utan greningar, medan grenade isomerer har en eller flera perfluorerade kolkedjor grenade på kolstamen se figur 8.

De fysikaliska och kemiska egenskaperna hos linjära och grenade formerna av PFAS varierar. Linjära PFAS har visat sig ha en högre fastläggningsförmåga till jord och sediment medan grenade isomerer är mer vattenlösliga, och har därmed lägre fastläggningsförmåga (Schulz et al. 2020). Sammantaget kommer linjära respektive grenade PFAS fördelas olika i olika miljömatriser som vatten, jord, sediment och biota. Analys av linjära och grenade PFAS lämpar sig väl vid källspårning (Benotti et al. 2020). Ett exempel är vid undersökning av närliggande källområden och grundvattenplymer som innehåller olika profiler av grenade PFAS. (Liu et al. 2022).

Tillverkning och påverkan på förgrening.

PFAS tillverkas med två olika metoder, elektrokemisk fluorering (ECF) och telomerisering. ECF ger upphov till en blandning av grenade/linjära PFAS-isomerer medan vid telomerisering bildas främst linjära PFAS-isomerer. För att förstå och kunna dra slutsatser av analysresultat för linjära och grenade isomerer ges en översikt över de tillverkningsprocesser som ger upphov till dessa.

ECF utvecklades på 1940-talet av Joseph Simons på 3M. Vid produktion av PFOA och PFOS med ECF, används råmaterialet (oktanoylfluorid respektive oktansulfonylfluorid) vilka genomgår elektrolys i närvaro av vattenfri HF (figur 9). Reaktionen driver mot total ersättning av H-atomer med F-atomer. De okontrollerade förhållandena som sker vid ECF leder till bildandet av fria radikaler som resulterar i klyvning av kol-kol (C-C)-bindningar, som i sin tur leder till produktion av en blandning av linjära och grenade isomerer och kortkedjiga homologer av PFAS. Förhållandet mellan de grenade/linjära PFOA och PFOS molekylerna som produceras med ECF-metoden varierar mellan 30:70 och 20:80, beroende på hur kontrollerad den industriella processen har varit.

Telomerisering är den andra allmänt använda metoden för PFAS-tillverkning (figur 9). Till skillnad från ECF, som producerar en blandning av grenade och linjära isomerer och homologer, är telomeriseringsprocessen en process med hög renhet som primärt ger linjära kedjeprodukter. Det inledande steget av telomerisering är en reaktion mellan pentafluoretyljodid (telogen) och tetrafluoretylen (taxogen), som ger en blandning av perfluoralkyljodider med ett jämnt antal C-atomer (Telomer A). Telomer A reageras sedan med eten för att producera n:2 fluortelomerjodid (telomer B). Telomer A och Telomer B är mellanprodukter vid framställning av fluorerade ytaktiva ämnen och polymerer. Telomer B kan sedan vidare hydrolyseras för framställning av n:2 fluortelomeralkoholer (FTOH), som används vid framställning av ytbeläggningar för t.ex. textilier och livsmedelsförpackningsmaterial.