Perfluorochemicals (PFCs) are emerging contaminants in various water sources. Responsive polymers provide a new avenue for PFC adsorption/desorption from water. Poly-N-isopropylacrylamide's (PNIPAm's) temperature-responsive behavior and hydrophilic/hydrophobic transition is leveraged for reversible adsorption and desorption of PFCs. Adsorption of PFOA (perfluoro-octanoic acid) onto PNIPAm hydrogels yielded Freundlich distribution coefficients (Kd) of 0.073 L/g at 35 °C (above LCST) and 0.026 L/g at 22°C. Kinetic studies yielded second order rate constants (k2) of 0.012 g/mg/h for adsorption and 12.6 g/mg/h for desorption, with initial rates of 28 mg/g/h and 41 mg/g/h, respectively. Interaction parameters of PNIPAm's functional groups in its different conformational states, as well as the hydrophobic fluorinated carbon tails and hydrophilic head groups of PFOA are used to describe relative adsorption. Polyvinylidene difluoride (PVDF) provides a robust membrane structure for the commercial viability of polymeric adsorbents. Temperature swing adsorption of PFOA using PNIPAm functionalized PVDF membrane pores showed consistent adsorption and desorption capacity over 5 cycles. PFOA desorption percentage of 60% was obtained in pure water at temperatures below PNIPAm's lower critical solution temperature (LCST) while 13% desorption was obtained at temperatures above the LCST, thus showing the importance of the LCST on desorption performance.

中文翻译：

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使用 PNIPAm 水凝胶和孔功能化膜从水中热响应吸附-解吸全氟有机物

全氟化合物 (PFC) 是各种水源中的新兴污染物。响应性聚合物为 PFC 从水中的吸附/解吸提供了新的途径。聚 N-异丙基丙烯酰胺 (PNIPAm) 的温度响应行为和亲水/疏水转变可用于 PFC 的可逆吸附和解吸。PFOA（全氟辛酸）吸附到 PNIPAm 水凝胶上的弗氏分布系数 (Kd) 在 35 °C（高于 LCST）时为 0.073 L/g，在 22°C 时为 0.026 L/g。动力学研究得出的二级速率常数 (k2) 为 0.012 g/mg/h 的吸附和 12.6 g/mg/h 的解吸，初始速率分别为 28 mg/g/h 和 41 mg/g/h。PNIPAm 不同构象状态下官能团的相互作用参数，以及 PFOA 的疏水性氟化碳尾部和亲水性头部基团用于描述相对吸附。聚偏二氟乙烯 (PVDF) 为聚合物吸附剂的商业可行性提供了强大的膜结构。使用 PNIPAm 功能化 PVDF 膜孔对 PFOA 的变温吸附在 5 个循环中显示出一致的吸附和解吸能力。在低于 PNIPAm 的下临界溶解温度 (LCST) 的温度下，在纯水中获得了 60% 的 PFOA 解吸百分比，而在高于 LCST 的温度下获得了 13% 的解吸百分比，因此表明 LCST 对解吸性能的重要性。聚偏二氟乙烯 (PVDF) 为聚合物吸附剂的商业可行性提供了强大的膜结构。使用 PNIPAm 功能化 PVDF 膜孔对 PFOA 的变温吸附在 5 个循环中显示出一致的吸附和解吸能力。在低于 PNIPAm 的下临界溶解温度 (LCST) 的温度下，在纯水中获得了 60% 的 PFOA 解吸百分比，而在高于 LCST 的温度下获得了 13% 的解吸百分比，因此表明 LCST 对解吸性能的重要性。聚偏二氟乙烯 (PVDF) 为聚合物吸附剂的商业可行性提供了强大的膜结构。使用 PNIPAm 功能化 PVDF 膜孔对 PFOA 的变温吸附在 5 个循环中显示出一致的吸附和解吸能力。在低于 PNIPAm 的下临界溶解温度 (LCST) 的温度下，在纯水中获得了 60% 的 PFOA 解吸百分比，而在高于 LCST 的温度下获得了 13% 的解吸百分比，因此表明 LCST 对解吸性能的重要性。