ES&T Water:饮用水处理厂中粉末活性炭与颗粒活性炭去除 PFAS 的比较评估

文摘   2025-01-19 08:54   浙江  
论文*Comparative Assessment of Powdered versus Granular Activated Carbon for PFAS Removal in Drinking Water Treatment Plants*发表于*ACS EST Water*,评估了粉末活性炭(PAC)和颗粒活性炭GAC)去除饮用水中全氟和多氟烷基物质(PFAS)的性能,并从去除效率、成本、产品处理等多方面对比分析,为饮用水处理厂(DWTPs)选择合适的处理方式提供依据。
1. PFAS的危害与处理现状:PFAS广泛存在于水环境,对人体健康有害。各国出台了相关法规,DWTPs需调整工艺以去除PFAS。吸附法中,粉末活性炭(PAC)和颗粒活性炭(GAC)常用于去除水中污染物,但此前缺乏对二者去除PFAS性能的综合比较。    
2. 材料与方法:从加拿大Longueuil的DWTP采集原水和过滤水。选用两种木质素基粉末活性炭(PAC)和三种不同材质的颗粒活性炭(GAC)。通过批量吸附试验和快速小规模柱试验(RSSCT)分别研究粉末活性炭(PAC)和颗粒活性炭(GAC)对PFAS的去除效果,并采用多种分析方法测定相关指标,运用特定公式计算去除率等数据。
3. 结果与讨论
    - PFAS在水中的存在:原水中检测出17种PFAS,总浓度12.5 ng/L,长链PFAS居多;过滤水PFAS 76浓度与原水相同,但短链PFAS略多。
    - 粉末活性炭(PAC)去除PFAS的性能:增加粉末活性炭(PAC)投加量对UVA、DOC和PFAS去除效果影响更大。长链PFAS比短链PFAS更易被去除。Freundlich等温线表明,氟碳链越长,分配系数K越大。HSDM模型验证结果显示,5 - 45 min内,粉末活性炭(PAC)对PFAS的吸附容量利用率大幅提升。
    - 颗粒活性炭(GAC)去除PFAS的性能:Filtrasorb 400M性能较好,短链PFAS先穿透,碳链越长保留效果越好。
    - 粉末活性炭(PAC)与颗粒活性炭(GAC)的比较:在10 mg/L投加量和10 min接触时间下,颗粒活性炭(GAC)对25种PFAS的去除率略高于粉末活性炭(PAC);基于DOC归一化投加量,二者性能相近。粉末活性炭(PAC)无法再生,会增加污泥量;颗粒活性炭(GAC)可再生,但再生存在问题。处理长链PFAS时,达到80%的去除率,粉末活性炭(PAC)总用量更多,二者总成本相当,但粉末活性炭(PAC)碳足迹更高。
4. 未来应用展望:实际应用中,10 mg/L的粉末活性炭(PAC)可一定程度降低PFAS浓度,但会导致部分PFAS进入生物固体。需研发新型吸附接触器以降低PFAS处理成本。
Alameddine, M., Liu, Z., Sauvé, S., & Barbeau, B. (2025). Comparative Assessment of Powdered versus Granular Activated Carbon for PFAS Removal in Drinking Water Treatment Plants. *ACS EST Water*. https://doi.org/10.1021/acsestwater.4c00901    

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