PFAS 활성탄은 독성이 높고 분해성이 좋지 않은 새로운 유형의 잔류성 유기 오염물질입니다. 이들은 많은 지역에서 식수에 대한 우선 관리 오염 물질로 분류되었습니다. 활성탄 흡착은 저렴한 비용과 간단한 조작으로 인해 물에서 PFAS를 제거하는 주류 기술이 되었습니다. 그러나 정화 효과가 충족되는지 여부는 흡착 성능, 표준 요구 사항 및 실제 적용 과제라는 세 가지 측면에서 포괄적인 평가가 필요합니다.
PFAS 활성탄의 흡착 능력은 기공 구조와 표면 화학적 특성에 따라 달라집니다. 연구에 따르면 풍부한 미세기공과 중간기공을 가진 입자는 PFAS의 짧은-사슬과 긴-사슬에 대해 서로 다른 흡착 용량을 갖는 것으로 나타났습니다. 예를 들어, 코코넛 껍질- 기반 활성탄은 PFOA의 경우 최대 120mg/g의 흡착 용량을 갖지만 PFBS의 경우 35mg/g에 불과합니다. 또한 표면-개질 활성탄은 정전기적 인력이나 수소 결합을 통해 PFAS의 선택적 흡착을 향상시킬 수 있습니다. 질산 산화{10}}처리된 활성탄은 변형되지 않은 시료에 비해 PFOS 흡착률이 40% 더 높으며, 식수의 기존 pH 범위 내에서 안정적으로 유지됩니다.
식수 정화 기준의 관점에서 볼 때, 국가들은 점점 더 엄격한 PFAS 제한을 적용하고 있습니다. 미국 EPA는 2023년에 식수의 PFOA 및 PFOS 농도가 각각 0.004ng/L 및 0.02ng/L 미만이어야 한다는 요구 사항을 발표했습니다. EU의 "식수 지침"에서는 총 PFAS 농도가 다음과 같아야 한다고 규정합니다.<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.
실제 적용에서 활성탄 흡착 기술은 세 가지 주요 과제에 직면해 있습니다. 첫째, PFAS와 천연 유기물 간의 흡착 경쟁입니다. NOM은 활성탄 표면의 활성 부위를 점유하여 PFAS 제거율을 20%-30% 감소시킵니다. 둘째, 탄소 재생 활성화의 어려움. 비록 고온-온도 재생이 흡착 성능을 회복할 수 있지만 PFAS 분해 생성물을 방출하여 2차 오염을 유발합니다. 셋째, 미량 PFAS의 검출 정확도 한계가 제한되어 있으며, 기존 검출 방법은 초미량 PFAS에 대한 정량적 오차가 커서 정제 효과가 기준을 충족하는지 정확하게 검증하기 어렵습니다. 향후에는 전처리 및 심층 재생 기술이 결합된 "다공성 구조-표면 작용기" 협업 최적화를 갖춘 전용 PFAS 활성탄을 개발하고, 활성탄 흡착 기술을 통해 먹는물 정수 기준의 안정적인 달성을 촉진하기 위해 보다 민감한 PFAS 검출 방법을 확립해야 합니다.