PFAS 污染和处理解决方案简介
全氟烷基和多氟烷基物质（PFAS）已成为全球供水中的重要污染物，引发了对公众健康的迫切关注。在旗忠炭素，我们在活性炭创新领域拥有二十年的丰富经验，这使我们在 PFAS 处理技术领域处于领先地位。作为水净化解决方案的专家，我们深知从饮用水和工业废水中去除这些持久性 "永久化学品 "的复杂性。
PFAS 化合物因其在环境中的稳定性和持久性而臭名昭著，其碳氟键可抵御自然降解过程。这种特性使它们在工业应用中具有重要价值，同时也给寻求有效去除解决方案的水处理专业人员带来了巨大挑战。
本文探讨了活性炭技术如何为解决全氟辛烷磺酸（PFAS）污染问题提供一种行之有效、具有成本效益的方法，研究了吸附过程背后的科学原理以及影响处理效果的关键因素。
了解 PFAS：特性和环境问题
PFAS化合物难以清除的原因
PFAS 化合物由一大类合成化学品组成，其特点是碳原子链与氟键合。这些化合物包括
- 全氟辛酸（PFOA）
- 全氟辛烷磺酸（PFOS）
- 全氟己烷磺酸 (PFHxS)
- 全氟壬酸（PFNA）
- 全氟丁酸（PFBA）等短链化合物
它们之所以具有极强的持久性，是因为碳-氟键是有机化学中最牢固的键之一。这种稳定性阻止了自然降解，使全氟辛烷磺酸能够在生物体（包括人类）中进行生物累积。
对健康和监管的影响
与接触全氟辛烷磺酸有关的健康风险包括
- 胆固醇水平升高
- 肝酶的变化
- 婴儿出生体重略有下降
- 儿童对疫苗的反应降低
- 增加罹患某些癌症的风险
- 甲状腺激素紊乱
这些问题已促使全球采取监管行动。美国环保局已针对某些 PFAS 化合物制定了健康警示值，而欧盟的《饮用水指令》现已将 20 种 PFAS 化合物总和的限值定为 0.1 μg/L。
活性炭：PFAS 吸附背后的科学原理
活性炭如何捕捉 PFAS 分子
活性炭之所以能有效去除 PFAS，是因为它具有独特的物理和化学特性：
- 高多孔结构:活性炭具有巨大的内表面积（通常为 500-1500 m²/g），可产生无数吸附位点来捕捉全氟辛烷磺酸分子。
- 表面化学相互作用:全氟辛烷磺酸化合物是通过与碳表面的疏水相互作用和全氟辛烷磺酸带电官能团与碳表面之间的静电吸引相结合而被吸附的。
- 分子筛效应:活性炭的孔径分布多样，可以捕获不同大小的分子，但这取决于具体的炭种。
研究表明，活性炭对长链全氟辛烷磺酸化合物（尤其是全氟辛烷磺酸和全氟辛酸）的去除率很高，如果设计和操作得当，去除效率通常超过 90%。
联系我们获取支持或报价影响 PFAS 吸附性能的关键因素
我们通过大量测试发现了决定活性炭去除 PFAS 效果的几个关键因素：
- 碳类型和源材料:烟煤基碳化物、椰壳基碳化物和褐煤基碳化物对各种全氟辛烷磺酸化合物具有不同的亲和力。例如，烟煤基碳因其均衡的孔隙结构，通常对更多的全氟辛烷磺酸具有更好的吸附性。
- PFAS 链长:长链全氟辛烷磺酸（含 7 个以上碳原子）通常比短链化合物的去除效果更好。在我们的测试中，全氟辛烷磺酸（C8）的吸附率明显高于全氟辛巴（C4）。
- 功能组:磺酸类全氟辛烷磺酸（PFOS、PFHxS）通常比同等链长的羧酸类全氟辛烷磺酸（PFOA、PFHxA）更容易吸附。
- 背景水质:溶解有机物、竞争阴离子和其他水质参数的存在会通过竞争吸附大大降低全氟辛烷磺酸的吸附能力。
用于处理 PFAS 的活性炭类型
颗粒活性炭 (GAC)
GAC 是市政和工业应用中用于去除 PFAS 的最广泛的活性炭形式。其主要特点包括
- 颗粒大小:通常为 0.5-4mm（8-30 目，12x40 目），可在固定床接触器中有效使用
- 联系时间:通常需要 10-30 分钟的空床接触时间 (EBCT)，才能达到去除全氟辛烷磺酸的最佳效果
- 可再生性:可进行热再生，从而销毁吸附的全氟辛烷磺酸并重复使用碳
- 突破模式:不同的全氟辛烷磺酸化合物显示出顺序突破，较短链的化合物首先突破
我们的 颗粒活性炭产品 已在全球众多市政全氟辛烷磺酸处理系统中成功应用。
联系我们获取支持或报价粉末活性炭 (PAC)
PAC 提供了一种替代方法，尤其适用于应急反应或间歇性全氟辛烷磺酸处理：
- 颗粒大小:通常小于 0.1 毫米，吸附动力学更快，但需要后续分离
- 应用方法:通常作为泥浆直接加入水中，通过沉淀或过滤去除
- 优势:比 GAC 更快的动力学，可根据污染程度灵活改变剂量
- 局限性:不能经济地再生，给废物处理带来挑战
我们的 粉末活性炭溶液 这对于快速应对 PFAS 污染事件至关重要。
联系我们获取支持或报价浸渍碳和特种碳
对于具有挑战性的全氟辛烷磺酸处理方案，尤其是复杂的水基质或较短链的全氟辛烷磺酸，专用活性碳可能具有优势：
- 表面改性碳:具有改良表面电荷特性的碳，可提高对全氟辛烷磺酸的吸附能力
- 活性碳:经过调节的热再活化碳，以优化全氟辛烷磺酸的捕获
- 高介孔碳:具有优化孔径分布的碳，用于靶向特定的全氟辛烷磺酸化合物
我们的 浸渍活性炭产品 可针对具体的全氟辛烷磺酸处理难题进行定制。
联系我们获取支持或报价活性炭之外：补充性 PFAS 处理方法
虽然活性炭通常是处理全氟辛烷磺酸的骨干，但辅助技术也能提高性能：
离子交换树脂
离子交换树脂对较短链的全氟辛烷磺酸尤其有效，因为这些物质对传统的活性炭提出了挑战：
- 专用阴离子交换树脂对全氟辛烷磺酸化合物具有高选择性
- 对某些短链 PFAS 的去除率更高
- 通常与 GAC 结合使用，采用处理列车方法
膜过滤
高压膜工艺提供了一种替代方法：
- 纳滤和反渗透可实现对所有 PFAS 化合物的高去除率
- 产生需要进一步管理的浓缩物流
- 能源需求高于吸附技术
新兴销毁技术
用于彻底销毁而不是分离 PFAS：
- 电化学氧化
- 声化学分解
- 等离子处理
- 超临界水氧化
这些技术前景看好，但与基于吸附的方法相比，它们一般还处于商业开发的早期阶段。
结论
活性炭技术仍然是抗击 PFAS 污染的基石，只要选择和应用得当，就能提供一种行之有效、经济高效的方法。随着监管标准的发展和科学认识的进步，启众炭素将继续致力于开发创新的炭素解决方案，以应对这一长期存在的环境挑战。
成功处理 PFAS 的关键在于了解活性炭特性、PFAS 属性和水质参数之间复杂的相互作用。通过全面的测试、优化的系统设计和有效的运行管理，活性炭系统可以实现持续、可靠地去除 PFAS，从而保护公众健康和环境。
您的供水系统是否面临 PFAS 污染的挑战？请联系我们的技术专家 info@qizhongcarbon.com 或致电 +86-19137612950 讨论我们的活性炭解决方案如何帮助您实现处理目标。
