حذف PFAS توسط رزین تبادل یونی
1403-09-14 1403-09-14 5:46
مدیر سایت حذف PFAS توسط رزین تبادل یونی
مقدمه ای درباره PFAS
مواد پِر و پلی فلوئوروآلکیل (PFAS) نشان دهنده خانواده بزرگی از ترکیبات آلی انسانی با طیف وسیعی از کاربردهای صنعتی و تجاری است. PFAS به دلیل سمیت و خاصیت تجمع زیستی به یک نگرانی جهانی تبدیل شده است. گونه‌های PFAS در همه جا در آب‌های طبیعی، پساب‌ها، لجن‌ها و گونه‌های آبزی و خشکی‌ای که آنیونی، زویتریونی و خنثی هستند، شناسایی شده‌اند. فرآیند تبادل یونی (تبادل یونی) برای حذف PFAS یک فناوری کارآمد برای اصلاح فاضلاب‌های سطحی، زمینی و پساب مملو از PFAS است. این رویکرد برای حذف PFAS با زنجیره کوتاه در حال ظهور که توسط فرآیندهای جذب مبتنی بر کربن حذف نمی‌شوند، مؤثرتر است.
این مقاله یک بررسی پیشرفته از حذف PFAS از آب از طریق فرآیند تبادل یونی ارائه می‌کند. ارزیابی و مقایسه انواع رزین های تبادل یونی از نظر سینتیک و ایزوترم ارائه شده است. داده ها نشان می دهد که ظرفیت جذب ایزوترم تبادل یونی برای اسید پرفلوئورواکتانوئیک (PFOA) و سولفونات پرفلوروکتان (PFOS) می تواند تا 5 میلی مول بر گرم در رزین های تجاری تبادل یونی مانند باشد. مکانیسم درگیر در فرآیند جذب PFAS، مانند انتشار، برهمکنش های الکترواستاتیکی و اثرات آبگریز مورد بحث قرار می گیرند. اثرات تغییرپذیری ماده شوینده بر کارایی بازسازی نیز برجسته شده است و اثر یکبار مصرف در مقابل استفاده مجدد برای رزین‌های تبادل یونی اختصاصی PFAS جدید نیز مورد بررسی قرار میگیرد.
مواد پِر و پلی فلوروآلکیل (PFAS) اخیراً به دلیل سمیت بالقوه و حضور در همه جا در محیط، توجه قابل توجهی را به خود جلب کرده اند. این ترکیبات انسانی معمولاً از یک زنجیره کربن پرفلورینه آبگریز طولانی (Cn F2n+1) و یک گروه عاملی آبدوست مانند -SO3 تشکیل شده‌اند.
طبقه بندی PFAS
PFAS طیف وسیعی از مواد با خواص فیزیکی و شیمیایی متمایز را در خود جای داده است. پرفلوئوروبوتان نمونه ای از PFAS گازی است، در حالی که پلی تترا فلوئورواتیلن (PTFE) نمونه ای از PFAS پلیمری با وزن مولکولی بالا (مواد جامد) است. سورفکتانت هایی مانند PFOA و مایعاتی مانند الکل های فلوروتلومر نیز نمونه های رایج PFAS هستند که به طور گسترده در صنایع مختلف استفاده می شود.
دستورالعمل استفاده از آب
آب آشامیدنی یکی از مسیرهای بالقوه برای قرار گرفتن انسان در معرض PFAS است. حضور آن در آب لوله کشی در سراسر جهان شناسایی شده است. در کانادا، یک دستورالعمل آب آشامیدنی برای حداکثر 200 نانوگرم PFOA/L در آب تنظیم شده است؛ در حالی که اتحادیه اروپا 100 نانوگرم در لیتر برای هر PFAS و 500 نانوگرم در لیتر برای کل PFAS توصیه می کند.
رزین تبادل یونی
تبادل آنیونی فرآیند تبادل برگشت پذیر یون های مخالف با بار منفی مانند Cl-، OH-، HCO3- از سطح یک رزین پلیمری به ماتریکس آبی اطراف آن است. به طور سنتی، کاربرد رزین های تبادل یونی در فرآیند تصفیه آب آشامیدنی برای حذف یون های معدنی مانند سولفات، اورانیوم، آرسنیک، نیترات و همچنین حذف مواد آلی طبیعی (NOM) است.
تبادل آنیون برای حذف PFAS
مجموعه گسترده ای از مقالات در مورد اثربخشی حذف PFAS توسط رزین تبادل یونی آنیونی و غیر آنیونی گزارش شده است. گزارش شده است که تبادل یون نسبت به سایر تکنیک های حذف مانند کربن فعال و فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته، به ویژه برای PFAS با زنجیره کوتاه، عملکرد برتر را ارائه می دهد.
یکبار مصرف در مقابل چند بار مصرف
در حالی که رزین تبادل یونی ظرفیت حذف بالاتری نسبت به فرآیندهای تصفیه مبتنی بر کربن اکتیو گرانولی ارائه می‌دهد، چندین شکاف تحقیقاتی در حالت‌های یکبار مصرف و دور انداختن در مقابل بازسازی و استفاده مجدد عملیات تبادل یونی برای حذف PFAS باقی مانده است. دفع رزین های تبادل یونی پس از یک بار استفاده مستلزم تخریب حرارتی رزین برای جلوگیری از تولید جریان های زباله است. این گزینه در بیشتر موارد است.
خلاصه ای از PFAS
در این مقاله ، حذف PFAS با استفاده از فرایند تبادل یونی بررسی شد. اگرچه افزایش استفاده از PFAS با زنجیره کوتاه نگرانی‌های زیست‌محیطی را ایجاد کرده است، اطلاعات کمی در مورد درمان آنها با رزین‌های تبادل یونی وجود دارد. این ماده نوظهور یک هدف متحرک باقی خواهد ماند زیرا PFAS های جدید به طور مداوم با پیشرفت های سریع در تکنیک های تحلیلی شناسایی می شوند. گزارش شده است که رزین های پلی استایرن میل ترکیبی بالایی نسبت به ترکیبات PFAS دارند، در حالی که رزین های پلی اکریلیک از این میل برخوردار نمی باشند.
