过程工程学报 ›› 2026, Vol. 26 ›› Issue (10): 1051-1068.DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.225327
吴晓佩1, 曹梅娟1*, 康海宁2*, 宋巧乐1, 裴璐尧1, 王耀辉1, 杨霁1, 邱冬冬1, 向昀1, 李鸿玮1, 佘远斌3
Xiaopei WU1, Meijuan CAO1*, Haining KANG2*, Qiaole SONG1, Luyao PEI1, Yaohui WANG1, #br# Ji YANG1, Dongdong QIU1, Yun XIANG1, Hongwei LI1, Yuanbin SHE3
摘要: 全氟和多氟烷基物质(PFAS)因C-F键的强化学和热稳定性,被广泛应用于不粘锅涂层、消防泡沫、防水产品等领域,但也因其难以降解,引发了全球性的环境污染问题。本工作综述了PFAS的环境归趋,包括20世纪中叶工业化以来的污染起源、全球污染分布特征、多介质迁移机制以及传统治理技术在效率、成本和二次污染等方面的局限。聚焦计算化学方法论,阐述其在分析PFAS电子结构、反应机理、与环境基质相互作用及分子运动模拟中的应用。探讨数据驱动材料设计(高通量筛选、机器学习预测吸附容量、催化活性)及降解路径智能解析(反应网络建模与催化剂活性位点优化)的研究进展,及其在高效吸附材料开发、高效降解技术研发中的价值。结合多尺度模型耦合、实验与模拟闭环验证等学科交叉方向,分类剖析了PFAS的吸附机制、结构破坏路径与生物积累规律。展望了计算化学与多学科融合开发智能监测与高效治理技术的前景,计算化学可突破传统实验周期长、成本高的局限,精准阐释PFAS的分子特性与反应本质;数据驱动材料与智能解析可加速PFAS治理材料与降解技术的研发进程。因此计算化学与多学科的深度融合是实现PFAS高效防控与风险精准评估的核心路径,可为相关研究提供系统性理论支撑和技术参考。