A PFAS aktív szén a perzisztens szerves szennyező anyagok új típusa, amelyek nagy toxicitásúak, rosszul lebonthatók stb. Számos terület kiemelt ivóvíz-ellenőrzési szennyezőanyagnak minősítette őket. Az aktív szén adszorpciója a PFAS vízből történő eltávolításának fő technológiája lett alacsony költsége és egyszerű működése miatt. Azonban, hogy tisztító hatása megfelel-e a követelményeknek, átfogó értékelést igényel három szempontból: adszorpciós teljesítmény, szabványos követelmények és gyakorlati alkalmazási kihívások.
A PFAS aktív szén adszorpciós képessége a pórusszerkezetétől és a felületi kémiai tulajdonságaitól függ. Tanulmányok kimutatták, hogy a gazdag mikropórusokkal és mezopórusokkal rendelkező részecskék eltérő adszorpciós kapacitással rendelkeznek a PFAS-ban a rövid{1}}lánc és a hosszú{2}}lánc esetében. Például a kókuszdióhéj{4}}alapú aktív szén PFOA esetén akár 120 mg/g adszorpciós kapacitással rendelkezik, a PFBS esetében viszont csak 35 mg/g. Ezenkívül a felületen módosított aktív szén elektrosztatikus vonzás vagy hidrogénkötés révén fokozhatja a PFAS szelektív adszorpcióját. A salétromsavas oxidációval{10}}kezelt aktív szén a PFOS adszorpciós sebessége 40%-kal magasabb, mint a módosítatlan mintáké, és stabil marad az ivóvíz hagyományos pH-tartományán belül.
Az ivóvíz-tisztítási szabványok szempontjából az országok egyre szigorúbb korlátokat szabnak a PFAS-ra. Az US EPA 2023-ban közzétette azokat a követelményeket, amelyek szerint a PFOA és a PFOS koncentrációja az ivóvízben 0,004 ng/L, illetve 0,02 ng/L alatt kell legyen; az EU "ivóvíz-irányelve" előírja, hogy a teljes PFAS-koncentrációnak kell lennie<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.
A gyakorlati alkalmazásokban az aktív szén adszorpciós technológiája három nagy kihívással is szembesül: először is a PFAS és a természetes szerves anyagok közötti adszorpcióért folyó verseny; A NOM elfoglalja az aktív helyeket az aktív szén felületén, ami 20%-kal-30%-kal csökkenti a PFAS-eltávolítási arányt; másodszor, a szénregeneráció aktiválásának nehézségei, bár a magas hőmérsékletű regeneráció visszaállíthatja az adszorpciós teljesítményt, PFAS bomlástermékeket bocsát ki, ami másodlagos szennyezést okoz; harmadszor, a nyomkövetési PFAS kimutatási pontossági határa korlátozott, a meglévő kimutatási módszerek nagy mennyiségi hibával rendelkeznek az ultra-nyomkövető PFAS esetében, ami megnehezíti annak pontos ellenőrzését, hogy a tisztítási hatás megfelel-e a szabványoknak. A jövőben ki kell fejleszteni a dedikált PFAS aktív szenet „porózus szerkezetű-felületi funkcionális csoport” együttműködési optimalizálással, előkezelési és mélyregenerációs technológiával kombinálva, valamint érzékenyebb PFAS kimutatási módszereket kell kidolgozni az ivóvíz-tisztítási szabványok stabil elérésének előmozdítása érdekében az aktívszén-adszorpciós technológia révén.