Тефлон превратился во фторид калия и углерод

Химики из Великобритании научились превращать перфторорганические соединения, в том числе полимеры, в смесь простых неорганических веществ. Для этого они измельчали фторорганические соединения с фосфатом или пирофосфатом калия в шаровой мельнице. Исследование опубликовано в Nature.

Фторированные органические полимеры очень инертны — они почти ни с чем не реагируют. С одной стороны, это позволяет использовать их в быту: например, из политетрафторэтилена (тефлон) делают антипригарные покрытия, смазочные и изоляционные материалы. С другой стороны, перфторорганические вещества накапливаются в окружающей среде, и некоторые данные говорят об их токсичности для животных и человека. Поэтому химики разрабатывают методы деполимеризации или разложения перфторорганических полимеров до безопасных веществ.

Химики под руководством Вероники Гувернер (Véronique Gouverneur) из Оксфордского университета придумали простой метод разложения перфторированных полимеров. Они заметили, что при проведении реакций с гидрофосфатом калия K₂HPO₄ в шаровой мельнице с изоляционными кольцами из тефлона помимо ожидаемых продуктов образуются фторфосфаты. То есть атомы фтора из тефлоновых колец каким-то образом переходили в реакционную смесь. Тогда химики предположили, что неорганические фосфаты могут разлагать тефлон и решили детальнее исследовать этот процесс.

Химики выбрали несколько разных фосфатов и изучили, что происходит с тефлоном при измельчении с ними в шаровой мельнице. Для анализа реакционных смесей ученые использовали ЯМР-спектроскопию на ядрах фтора, фосфора и углерода. Оказалось, что при измельчении с фосфатом калия K₃PO₄ тефлон количественно превращается в смесь углерода, фторида калия KF и фторфосфата калия KPO₃F с небольшой примесью других неорганических солей.

Кроме того, ученые обнаружили, что полного разложения тефлона можно достичь и при использовании пирофосфата калия K₄P₂O₇. Однако в этом случае фторида калия не образуется, а весь фтор связывается во фторфосфат.

Далее химики показали, что их метод работает не только на тефлоне, но и на других фторсодержащих органических веществах и полимерах. Так, им удалось превратить провод из сополимера тетрафторэтилена и этилена, трубку из сополимера гексафторпропилена и тетрафторэтилена и фиттинги из поливинилиденфторида в чистый фторид калия.

Так ученые нашли способ переработки фторорганических полимеров в неорганические соли с помощью фосфата калия. Как отмечают авторы статьи, их метод подходит для любых классов фторорганических соединений и позволяет регенерировать фтор в виде фторида калия.

Ранее мы рассказывали о том, как химики использовали фотокатализ для превращения тефлона в смесь неорганических солей. А еще недавно ученые научились разлагать перфторированные кислоты щелочью.