Carbonul activat PFAS este un nou tip de poluanți organici persistenti cu toxicitate ridicată, degradabilitate slabă și așa mai departe. Aceștia au fost clasificați drept poluanți prioritari de control pentru apa potabilă de multe zone. Adsorbția cărbunelui activat a devenit tehnologia principală pentru îndepărtarea PFAS din apă datorită costului scăzut și a funcționării simple. Dar, dacă efectul său de purificare îndeplinește, necesită o evaluare cuprinzătoare din trei aspecte: performanța de adsorbție, cerințele standard și provocările practice de aplicare.
Capacitatea de adsorbție a cărbunelui activ PFAS depinde de structura porilor și de proprietățile chimice de suprafață. Studiile au arătat că particulele cu micropori și mezopori bogati au capacități de adsorbție diferite pentru lanțul scurt- și lanțul- lung în PFAS. De exemplu, cărbunele activ pe bază de coajă de cocos-are o capacitate de adsorbție de până la 120 mg/g pentru PFOA, dar pentru PFBS este de numai 35 mg/g. În plus, cărbunele activ-modificat la suprafață poate îmbunătăți adsorbția selectivă a PFAS prin atracție electrostatică sau legături de hidrogen. Cărbunele activ tratat cu oxidarea acidului azotic-are o rată de adsorbție pentru PFOS care este cu 40% mai mare decât cea a probelor nemodificate și rămâne stabilă în intervalul convențional de pH al apei de băut .
Din perspectiva standardelor de purificare a apei potabile, țările impun din ce în ce mai mult limite mai stricte pentru PFAS. US EPA a lansat cerințe în 2023 conform cărora concentrația de PFOA și PFOS în apa potabilă ar trebui să fie sub 0,004 ng/L și, respectiv, 0,02 ng/L; „Directiva privind apa potabilă” a UE prevede că concentrația totală de PFAS ar trebui să fie<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.
În aplicațiile practice, tehnologia de adsorbție a cărbunelui activat se confruntă, de asemenea, cu trei provocări majore: în primul rând, competiția pentru adsorbție între PFAS și materia organică naturală; NOM va ocupa locurile active de pe suprafața cărbunelui activ, rezultând o reducere cu 20%-30% a ratei de îndepărtare a PFAS; în al doilea rând, dificultatea de a activa regenerarea carbonului, deși regenerarea la temperatură ridicată-poate restabili performanța de adsorbție, va elibera produși de descompunere PFAS, provocând poluare secundară; în al treilea rând, limita de acuratețe de detecție pentru PFAS în urme este limitată, metodele de detectare existente au o eroare cantitativă mare pentru PFAS ultra-urme, ceea ce face dificilă verificarea cu precizie dacă efectul de purificare îndeplinește standardele. În viitor, este necesar să se dezvolte cărbune activ PFAS dedicat cu optimizare colaborativă „structură poroasă-grup funcțional de suprafață”, combinată cu tehnologii de pretratare și regenerare profundă și să se stabilească metode de detectare PFAS mai sensibile pentru a promova atingerea stabilă a standardelor de purificare a apei potabile prin tehnologia de adsorbție a cărbunelui activat.