PFAS aktivt kol är en ny typ av långlivade organiska föroreningar med hög toxicitet, dålig nedbrytbarhet, och så vidare. De har klassats som prioriterade föroreningar för dricksvatten av många områden. Aktivt koladsorption har blivit den vanliga tekniken för att avlägsna PFAS från vatten på grund av dess låga kostnad och enkla drift. Men huruvida dess reningseffekt uppfyller kraven kräver en omfattande bedömning ur tre aspekter: adsorptionsprestanda, standardkrav och praktiska tillämpningsutmaningar.
Adsorptionsförmågan hos PFAS aktivt kol beror på dess porstruktur och ytkemiska egenskaper. Studier har visat att partiklar med rika mikroporer och mesoporer har olika adsorptionskapacitet för kort-kedjig och lång-kedja i PFAS. Såsom kokosnötskalbaserat aktivt kol har en adsorptionskapacitet på upp till 120 mg/g för PFOA, men för PFBS är det bara 35 mg/g. Ytmodifierat aktivt kol kan dessutom förbättra den selektiva adsorptionen av PFAS genom elektrostatisk attraktion eller vätebindning. Salpetersyraoxidation-behandlat aktivt kol har en adsorptionshastighet för PFOS som är 40 % högre än för omodifierade prover och förblir stabil inom det konventionella pH-intervallet för dricksvatten.
Ur perspektivet av standarder för rening av dricksvatten, inför länder alltmer strängare gränser för PFAS. US EPA släppte 2023 krav på att koncentrationen av PFOA och PFOS i dricksvatten skulle vara under 0,004 ng/L respektive 0,02 ng/L; EU:s "Dricksvattendirektiv" föreskriver att den totala PFAS-koncentrationen ska vara<0.5 μg/L. Laboratory static adsorption experiments show that when the activated carbon dosage is 5 g/L and the contact time is 60 minutes, the removal rate of a PFAS solution with an initial concentration of 1 μg/L can reach 99.5%, and the effluent concentration can be reduced to below 5 ng/L, meeting the EU standards. However, in practical applications, dynamic flow conditions can lead to a decrease in the utilization rate of activated carbon adsorption sites and a shortened penetration time. For example, when a water treatment plant using an activated carbon filter treats groundwater containing PFAS, when the filtration speed is increased to 10 m/h, the operating time for PFOA penetration concentration decreases from 72 hours to 48 hours, and activated carbon needs to be frequently replaced to maintain compliance.
I praktiska tillämpningar står tekniken för adsorption av aktivt kol också inför tre stora utmaningar: för det första, konkurrens om adsorption mellan PFAS och naturligt organiskt material; NOM kommer att ockupera de aktiva platserna på ytan av aktivt kol, vilket resulterar i en minskning med 20 %-30 % av PFAS-avlägsningshastigheten; för det andra, svårigheten att aktivera kolregenerering, även om regenerering vid hög-temperatur kan återställa adsorptionsprestanda, kommer den att frigöra PFAS-nedbrytningsprodukter, vilket orsakar sekundär förorening; För det tredje är detektionsnoggrannhetsgränsen för spår-PFAS begränsad, befintliga detektionsmetoder har ett stort kvantitativt fel för ultra-spår-PFAS, vilket gör det svårt att exakt verifiera om reningseffekten uppfyller standarderna. I framtiden är det nödvändigt att utveckla dedikerat PFAS aktivt kol med "porös struktur-ytefunktionell grupp" samarbetsoptimering, kombinerat med förbehandlings- och djupregenereringsteknologier, och etablera mer känsliga PFAS-detektionsmetoder för att främja stabila uppnående av standarder för rening av dricksvatten eller aktiv kolads.