通过无机和有机改性活性炭对 perfluoroalkyl 物质吸附性能进行比较
Xin Huang1, Junhao Huang2, Kaiyun Wang2
1Key Laboratory of Drinking Water Science and Technology, Research Center for Eco-Environmental Sciences, Chinese Academy of Sciences, Beijing, 100085, China; University of Chinese Academy of Sciences, Beijing, 100049, China.
Water research
|June 20, 2024
概括
改性活性炭与无机 (C-IS) 有效吸附持久的和多基物质 (PFAS),即使存在溶解的有机物质. 与未经修改的活性炭相比,C-IS显示出更高的PFAS吸附能力和稳定性.
科学领域:
- 环境化学环境化学
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 水处理 处理水的方法
背景情况:
- 和多醇基物质 (PFAS) 是持久性环境污染物,需要有效的去除方法.
- 溶解有机物 (DOM) 显著阻碍了PFAS在常规活性炭 (AC) 上的吸附.
研究的目的:
- 开发和评估新型活性碳材料,以在DOM的存在下增强PFAS吸附.
- 调查改善PFAS吸附在改性AC上的机制.
主要方法:
- 用有机 (C-OS) 和无机 (C-IS) 修改的活性炭的合成.
- 在原水中使用 perfluorooctanoic 酸 (PFOA) 和 perfluorooctanesulfonic 酸 (PFOS) 的吸附实验.
- 使用诸如独立梯度建模和密度函数理论 (DFT) 计算等技术进行材料的表征.
- 批量和列测试以评估吸附,脱附和突破行为.
主要成果:
- 与C-virgin相比,C-IS的PFAS吸附能力显著更高,PFOA和PFOS的吸附能力分别是15.08倍和3.65倍.
- 与C-OS和C-virgin相比,DOM对C-IS的吸附动力学和吸附能力的影响要小得多.
- 在列测试中,C-IS表现出短链PFAS的消化速度较慢,并在列测试中改善突破性能.
- DFT的计算和表征揭示了键和C-IS上有利的分子排列作为关键的吸附机制.
结论:
- 无机改性 (C-IS) 提供了一种有希望的策略,以克服DOM干扰活性炭对PFAS吸附的干扰.
- 在复杂的水矩阵中,C-IS提供了强大的,高效的吸附剂,用于从复杂的水矩阵中去除PFAS.
- 这项研究提供了一种新的方法,用于设计先进的材料,以进行有效的水资源整治.
