一种意想不到的新方法终于让特氟龙可以回收利用

英国纽卡斯尔大学和伯明翰大学的科学家研发出一种清洁节能的特氟龙（聚四氟乙烯，PTFE）回收工艺。特氟龙因在不粘锅以及需耐高温、抗强化学腐蚀产品中的应用而广为人知。研究团队发现，废弃特氟龙只需钠金属和机械摇晃（即机械运动）即可被分解并重新利用——整个过程在室温下进行，且无需有毒溶剂。该研究发表于《美国化学会志》（JACS），提出了一种低能耗、无废弃物的氟回收替代方案，优于传统技术。

### 打破碳-氟键回收有用氟化物
纽卡斯尔大学化学讲师、通讯作者罗利·阿姆斯特朗博士表示：“我们发现的这一工艺能打破特氟龙中牢固的碳-氟键，将其转化为氟化钠——氟化钠可用于含氟牙膏，也可添加到饮用水中。”他还指出：“全球每年生产数十万吨特氟龙，从润滑剂到炊具涂层，应用广泛。但目前其回收方法寥寥无几，产品报废后往往被送往垃圾填埋场——而这一工艺能让我们提取氟元素，并将其升级再造为有用的新材料。”
伯明翰大学副教授卢二利博士补充道：“氟是现代生活中的重要元素，约三分之一的新药和许多先进材料中都含有氟。但传统上，氟的获取依赖高能耗、高污染的采矿和化学工艺。我们的方法表明，可从日常废弃物中回收氟并直接再利用——将处置难题转化为资源机遇。”

### 为何特氟龙回收如此困难
聚四氟乙烯（PTFE，常称特氟龙）因其耐高温、抗化学腐蚀的特性，成为炊具、电子产品和实验室工具中的关键材料。然而，正是这些优点使其极难回收。特氟龙燃烧或焚烧时会释放被称为“永久化学物质”（PFAS）的持久性污染物，这些物质在生态系统中可残留数十年。因此，传统处置方法对环境和公众健康构成重大风险。

### 机械化学提供更清洁的解决路径
为应对这一挑战，研究人员采用了机械化学方法——这是一种可持续手段，通过机械力而非高温驱动化学反应。在名为球磨机的密封钢制容器中，将小块钠金属与特氟龙一起研磨。这种研磨使材料在室温下发生反应，打破特氟龙中的碳-氟键，生成无害的碳和氟化钠（一种广泛用于含氟牙膏的稳定盐）。研究团队还证明，通过该方法生成的氟化钠无需额外提纯即可直接用于合成其他有价值的含氟化合物，这些化合物应用于制药、诊断工具和特种化学品领域。

### 借助先进核磁共振分析证实反应纯净性
伯明翰大学固态核磁共振（NMR）团队负责人多米尼克·库比茨基副教授解释道：“我们利用伯明翰大学的专长——先进的固态核磁共振光谱技术，在原子层面观察反应混合物。这使我们能够证明该工艺可生成纯净的氟化钠，无任何副产物。这是尖端材料表征技术推动可持续发展进步的绝佳范例。”

### 迈向氟循环经济
这一发现指向一种循环系统：氟可从工业废弃物中回收，而非通过处置流失。这种模式有望大幅降低含氟化学品对环境的影响，而含氟化学品在医药、电子和可再生能源系统中发挥着关键作用。
卢博士表示：“我们的方法简单、快速，且使用廉价材料。希望它能启发更多关于其他含氟废弃物再利用的研究，助力关键含氟化合物的生产更具可持续性。”该研究还凸显了机械化学在绿色化学中日益重要的作用——这一新兴领域用机械运动替代高温或高溶剂反应，为可持续创新开辟了新机遇。
库比茨基博士补充道：“这项研究展示了跨学科科学（材料化学与先进光谱学结合）如何将最难降解的塑料之一重新转化为有用之物。这是迈向可持续氟化学的一小步，但意义重大。”