新型渗滤液处理吸附剂！水中PFAS去除率高达99%

民生 2024-12-10 17:01 上海

文章来源于：工业水处理

在当今全球环境问题日益严峻的大背景下，水污染治理始终是备受瞩目的焦点领域，而全氟/多氟烷基化合物（PFAS）污染更是其中棘手的“顽疾”。

PFAS 凭借其在不粘涂层、灭火泡沫、防水材料等海量工业和消费品中的广泛运用，已然化身成为一种几乎无处不在的全球性污染源。

其化学性质超级稳定，面对传统水处理技术时常常“无动于衷”，特别是在应对短链 PFAS 时，现有手段的处理效果差强人意，难以保障水源安全、修复受污染水体生态。

值此困境，澳大利亚昆士兰大学张承教授和团队，设计出一种基于含氟聚合物（PFPE-IEX+）的吸附剂，它可以有效去除水中的全氟/多氟烷基化合物（PFAS，Per-and poly-fluoroalkyl substances）。

实验中，含氟聚合物柱子能够处理超过 13 升以上的饮用水，几乎没有任何 PFAS 泄漏。同时，其能在较短时间内实现 99% 以上的 PFAS 去除率。

吸附剂的创新设计与优异性能

张承教授团队锚定目标，矢志开发一种既能对 PFAS 实现高效吸附，又具备可再生特性的先进吸附材料。

他们精心挑选低分子量且易于处理、能溶于常见有机溶剂的 PFPE 作为基础“砖石”，融入聚苯乙烯离子交换吸附剂进行巧妙化学修饰与聚合，匠心独运地打造出 PFPE - IEX + 吸附剂。

在实验室的微观“战场” 上，科研人员借助核磁共振、傅里叶红外光谱等前沿技术，精准洞察该材料的化学结构；运用扫描电子显微镜，细致描摹其微观形态，如同为它绘制“精细画像”，确保结构稳固且合理。从性能维度审视，它堪称“尖子生”。

吸附容量方面，一举超过 500mg/g，意味着每克吸附剂具备强大的“污染物吸纳能力”，远超诸多传统吸附剂，像交联 β - 环糊精含聚合物（q m = 222.0mg/g）、壳聚糖改性吸附剂（q m = 364.6mg/g）等在它面前都相形见绌。

去除效率更是惊艳，实验模拟不同污染程度、多种类型的水体环境，不管是长链还是短链 PFAS，它皆能在较短时间内实现超 99% 的去除率，对 11 种受检 PFAS 的去除效率在特定浓度下表现卓越，处理饮用水和垃圾填埋渗滤液等复杂水体时游刃有余，将水中 PFAS 含量稳稳控制在安全范围，远胜活性炭等传统吸附材料，宛如一位精准且高效的“污染清道夫”。

尤为出彩的是其可再生性，仅需简单的溶剂洗涤“护理”，便能多次循环“上岗”，历经多轮再生后，去除效率始终稳稳保持在 90% 以上，在处理垃圾填埋场渗滤液、工业废水等高难度复杂水源时，吸附能力坚如磐石，几乎没有衰减迹象，极大拉长使用寿命，有效削减材料更换频次与成本，契合工业大规模、长期使用诉求。

柱式处理系统与实际应用验证

为切实检验 PFPE - IEX + 在现实场景的“实战能力”，团队精心设计基于该吸附剂的连续柱装置，构建起一套行之有效的大规模水处理“作战体系”。

此装置采用多层吸附床结构，恰似精心构筑的 “污染拦截迷宫”，保障水流裹挟 PFAS 流经时，能与吸附剂充分、高效“碰撞”与“结合”，让每一份吸附能力都得以淋漓尽致发挥，将吸附效率推向极致，同时为吸附剂“减负”，延长其“服役周期”。

在饮用水净化 “战场”，PFAS 污染如隐匿暗处的“刺客”，威胁水质安全。

PFPE - IEX + 吸附柱系统披挂上阵，以超 98% 的去除率将 PFAS 精准“揪出”，捍卫每一滴饮用水的纯净，让民众能放心畅饮。

垃圾填埋渗滤液处理中，面对高浓度 PFAS 与复杂成分的“双重夹击”，该系统毫无惧色，超 98% 的去除佳绩，有效遏制 PFAS 对土壤、地下水的“侵袭”步伐，守护周边生态环境。

工业废水处理环节，即便处于高负荷“重压”，吸附柱系统依旧维持 95% 以上的去除率，且多次再生后“战斗力”不减，帮工厂以较低成本严守环保关卡，化解 PFAS 排放难题。

广阔的应用前景与环保效益

PFPE - IEX + 吸附剂及配套柱式系统恰似一把万能“金钥匙”，解锁诸多应用场景。

于饮用水净化领域，契合公众对饮水安全高标准追求，可无缝嵌入家用小型过滤器、市政大型供水处理设施，成为水源“安全卫士”；

家庭水过滤器装上它，能高效拦截自来水中 PFAS，让健康从“水龙头”开启。

工业废水处理层面，化工、制药、电子制造等行业废水含大量 PFAS，它助力企业经济、高效达标排放，化解环保与成本“两难”困境。

垃圾填埋渗滤液处理时，能为填埋场筑牢“环保防线”，降解周边土壤、地下水污染风险；应急处理与环境修复情境下，遇突发化学泄漏污染事故，可化身便携式“净化先锋”，快速净化受污染水源，控制污染扩散，为后续修复争取“黄金时间”；

PFAS 污染监控与治理战线，助政府、环保组织长期稳定监测，积累数据为政策制定“赋能”，精准管控污染。

从环保效益瞭望，它凭借超强再生性能，大幅削减吸附剂更换频次，减少废弃吸附材料产出量，降低固体废物对环境的“负担”，以可持续之姿融入全球水处理体系，于大型工业项目中，降本增效、保护环境“两手抓”，彰显独特优势。

未来攻坚方向与持续发展

诚然，PFPE - IEX + 当下已然成绩斐然，但迈向大规模应用征途仍有“关卡”待破。成本控制层面，团队将深挖合成工艺优化潜力，探寻更廉价原料、精简流程，让价格更“亲民”；

环保进阶之路上，积极寻觅更绿色环保替代材料，削减生产环节“环境代价”，实现从源头到应用全程“绿色守护”。

应用拓展维度，计划将测试“版图”从实验室、特定水体，拓展至广泛地下水、多样工业废水、海量生活污水场景，历经长期实地“磨砺”，全方位验证稳定性、经济性、再生能力，积累实践“大数据”。

为攻克 PFAS 销毁难题，团队谋划与高温裂解、电化学降解等先进技术“强强联手”，搭建集捕获、销毁于一体的“一站式” 处理平台，彻除 PFAS 在环境中的“积患”。

同时，构建长效监测机制，持续追踪大规模应用表现，依据反馈迭代升级技术，确保始终契合复杂多变的污染治理需求。

（来源：绿水畅想、贤集网）

*本文原标题：水中PFAS去除率高达99%！科学家研制出新型聚合物吸附剂

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