블록 공중합체 안정화 복합 에멀젼 기반 PFOA 검출

고농도 및 비음용수에서 과불화화합물(PFAS)의 신속하고 현장 적용 가능한 스크리닝 방법이 요구됩니다. 본 연구는 산 반응성 블록 공중합체(BCP)로 안정화된 탄화수소/불화탄소/물 복합 에멀젼 플랫폼을 개발하여 퍼플루오로옥탄산(PFOA) 결합을 광학적으로 판독 가능한 형태 변화로 전환시킵니다. 폴리스티렌-블록-폴리(4-비닐피리딘)(PS-b-P4VP) 및 폴리스티렌-블록-폴리(글리시딜 메타크릴레이트)(PS-b-PGMA)를 합성하고 계면 활성 및 에멀젼 안정성을 평가했습니다. 선정된 공중합체인 PS2.4k-b-P4VP2.7k와 PS2.5k-b-PGMA1.8k는 각각 탄화수소/물 계면 장력을 25.77 및 13.23 mN m–1로 감소시키고 불화탄소-인-탄화수소-인-물 방울을 안정화했습니다. PFOA에 노출되었을 때, 방울은 둘러싸인(engulfed) 형태에서 야누스(Janus) 형태로 변형되었습니다. 이러한 반응은 PS-b-P4VP 시스템에서는 피리딘 양성자화 및 피리디늄-퍼플루오로옥타노에이트 이온쌍 형성, PS-b-PGMA 시스템에서는 주로 수소 결합과 에폭사이드 고리 개환의 미미한 기여와 일치했습니다. 형태 전이는 PFOA가 첨가된 강물에서도 유지되었으며, 비불소화 카르복실산, 부식산 및 도데실황산나트륨에 대한 반응과는 구별되었습니다. 다중웰 플로우 칩과의 통합을 통해 10–500 ppb PFOA 농도 범위에서 농도 의존적인 반응 시간을 확인했으며, PS-b-P4VP 방울은 10 ppb에서 1133초 만에 야누스 상태에 도달했습니다. ResNet18 모델은 방울 전이를 92.8%의 정확도로 분류했습니다. 이 연구는 화학적으로 프로그래밍된 복합 에멀젼이 신속하고 반정량적인 PFOA 스크리닝을 위한 동적 광학 변환기로서 활용될 수 있음을 보여줍니다.