从水溶液中吸附性去除PFAS使用GAC,PAC和球磨体活性碳:表征效率,动力学和机制
Mahlet M Kebede1, Md Abdullah Al Masud1, Sarah Ortbal1
1Department of Civil, Construction, and Environmental Engineering, University of Alabama, Tuscaloosa, Alabama 35487, United States.
ACS ES&T water
|November 20, 2025
概括
球磨环状活性炭 (CAC_BM) 有效地从水中去除持久的和多基物质 (PFAS). 这种经过修改的活性碳显示出长链PFAS的优越性能,为水资源整治提供了一个有前途的解决方案.
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:
- 和多基基物质 (PFAS) 是持久的环境污染物.
- 活性炭是PFAS去除的常见吸附剂.
- 不同形式的活性炭在PFAS整治方面的有效性各不相同.
研究的目的:
- 为了比较颗粒活性炭 (GAC),粉状活性炭 (PAC) 和球磨状体活性炭 (CAC_BM) 在去除短链和长链PFAS方面的功效.
- 为了研究物理修改 (球磨) 对活性炭特性和性能的影响.
- 通过CAC_BM.阐明PFAS去除的吸附动力学和热力学.
主要方法:
- GAC,PAC和CAC_BM的制备和表征,包括颗粒大小,表面积和悬浮稳定性.
- 批量吸附实验,以评估不同类型活性炭的PFAS去除效率.
- 使用伪一阶和伪二阶模型的动力学研究.
- 使用弗洛伊德利希模型进行同热度研究.
- 竞争性的吸附实验.
主要成果:
- 球磨提高了活性炭的性能,产生了具有较小颗粒大小 (d50 = 0.318 μm) 的CAC_BM,增加了表面积 (968.59 m2 g-1),并提高了稳定性.
- 对于长链PFAS (PFOS高达89%,PFOA高达73%) 而对于短链PFAS (PFBS高达55%,PFBA高达30%),CAC_BM的清除效率较高.
- 吸附动力学最好用伪二阶模型来描述,粒子内扩散作为速度限制步骤. 同热度数据符合弗洛伊德利希模型.
- 竞争性吸附显示出一个层次的去除模式.
结论:
- 与传统的GAC和PAC相比,CAC_BM表现出明显增强的吸附性质.
- 这种改性活性炭是一种高效的吸附剂,可以去除长链PFAS,并显示出短链PFAS修复的潜力.
- CAC_BM代表了一种有前途的材料,用于修复受PFAS污染的水系统.
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