活性炭国家专精特新“小巨人”企业活性炭产学研合作

　　活性炭去除PFAS

　　在当今的水处理领域，全氟和多氟烷基物质(PFAS)的污染已成为一个迫在眉睫的全球性挑战。这类被称为“永久化学品”的人造物质，因其在自然环境中极难分解并对人体健康构成潜在威胁，而备受关注。在众多应对技术中，活性炭吸附法凭借其成熟、高效的特性，成为了当前去除PFAS最主流和应用最广泛的方法之一。

　　为何PFAS如此棘手?

　　PFAS是一类含有强大碳-氟键的化学物质，这种化学键是自然界中最牢固的键之一，使得PFAS具有极高的稳定性，能够抵抗热、水和油的侵蚀。正因如此，它们被广泛应用于不粘锅涂层、防水衣物、食品包装和消防泡沫等产品中。然而，这种“永久”的特性也意味着它们一旦进入环境，就会长期存留，并通过饮用水和食物链在生物体内累积，可能引发癌症、内分泌干扰、免疫系统受损等多种健康问题。

　　活性炭的工作原理：分子级的“守门员”

　　活性炭是一种经过特殊处理、具有极大比表面积和丰富孔隙结构的碳材料。一克活性炭的比表面积甚至可以超过一个足球场。其去除PFAS的核心机制是物理吸附。

　　想象一下，活性炭就像一个布满无数微小孔洞和沟壑的超级海绵。当含有PFAS的水流经活性炭滤床时，水中的PFAS分子会被这些巨大的表面积所产生的范德华力牢牢地“抓住”并固定在孔道内。这个过程就像磁铁吸附铁屑一样，PFAS分子从水中被分离出来，从而实现了水的净化。

　　两种主流的活性炭技术

　　在实际应用中，主要使用两种形式的活性炭：

　　颗粒活性炭

　　颗粒活性炭系统通常以滤罐或滤床的形式存在，污染水流过装有活性炭颗粒的容器。它具有处理水量大、运行成本相对较低、可再生重复利用等优点，是自来水厂和大型水处理设施的首选技术。颗粒活性炭能够有效去除多种长链PFAS(如PFOA和PFOS)，但对某些短链PFAS的捕获能力相对较弱。

　　粉末活性炭

　　粉末活性炭是更细的粉末形态，通常在水处理过程中直接投加到水中，混合搅拌后再通过沉淀或过滤将其分离。粉末活性炭的优点是投加灵活，适用于应对突发性的污染事件或作为现有处理工艺的补充。由于其颗粒更小，比表面积更大，它在特定条件下对某些PFAS的吸附速率可能更快。

　　优势与挑战并存

　　尽管活性炭技术被广泛采用，但它并非完美的终极解决方案。

　　其优势在于：

　　技术成熟：工艺可靠，易于与其他水处理系统集成。

　　高效性：对大多数长链PFAS去除率很高。

　　多功能：能同时去除水中的异味、色度和其他有机污染物。

　　其面临的挑战包括：

　　选择性有限：对短链PFAS(如GenX)的吸附效果较差，因为短链分子亲水性更强，与活性炭的结合力更弱。

　　吸附容量饱和：活性炭的吸附位点是有限的，一旦饱和，去除效率会急剧下降，甚至可能发生污染物“穿透”和“解吸”(即被吸附的PFAS重新释放回水中)。

　　产生二次污染：饱和后的废活性炭本身成为高浓度的PFAS危险废物，需要妥善处置，通常采用高温焚烧，但这又带来了高昂的成本和能源消耗。

　　运行成本：频繁更换或再生活性炭使得长期运行维护成本不菲。

　　活性炭无疑是当前对抗PFAS污染武器库中一件强大而关键的武器。它为无数社区和工厂提供了一道可靠的饮用水安全屏障。然而，我们必须清醒地认识到，它是一项“治标”而非“治本”的技术。面对PFAS这一复杂挑战，未来的方向是发展包括离子交换树脂、高级氧化法、电化学技术等在内的多种技术组合拳。同时，从源头减少乃至禁止PFAS的生产和使用，才是解决这一环境危机的根本出路。在找到更优解之前，活性炭吸附技术仍将在保护人类健康和生态环境的战役中，扮演着不可或缺的重要角色。

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