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在當(dāng)今全球環(huán)境問題日益嚴(yán)峻的大背景下，水污染治理始終是備受矚目的焦點領(lǐng)域，而全氟 / 多氟烷基化合物(PFAS)污染更是其中棘手的 “頑疾”。
PFAS 憑借其在不粘涂層、滅火泡沫、防水材料等海量工業(yè)和消費品中的廣泛運用，已然化身成為一種幾乎無處不在的全球性污染源。其化學(xué)性質(zhì)超級穩(wěn)定，面對傳統(tǒng)水處理技術(shù)時常常 “無動于衷”，特別是在應(yīng)對短鏈 PFAS 時，現(xiàn)有手段的處理效果差強人意，難以保障水源安全、修復(fù)受污染水體生態(tài)。
值此困境，澳大利亞昆士蘭大學(xué)張承教授和團隊，設(shè)計出一種基于含氟聚合物(PFPE-IEX+)的吸附劑，它可以有效去除水中的全氟/多氟烷基化合物(PFAS，Per- and poly-fluoroalkyl substances)。
實驗中，含氟聚合物柱子能夠處理超過 13 升以上的飲用水，幾乎沒有任何 PFAS 泄漏。同時，其能在較短時間內(nèi)實現(xiàn) 99% 以上的 PFAS 去除率。
01 吸附劑的創(chuàng)新設(shè)計與優(yōu)異性能
張承教授團隊錨定目標(biāo)，矢志開發(fā)一種既能對 PFAS 實現(xiàn)高效吸附，又具備可再生特性的先進吸附材料。
他們精心挑選低分子量且易于處理、能溶于常見有機溶劑的 PFPE 作為基礎(chǔ) “磚石”，融入聚苯乙烯離子交換吸附劑進行巧妙化學(xué)修飾與聚合，匠心獨運地打造出 PFPE - IEX + 吸附劑。
在實驗室的微觀 “戰(zhàn)場” 上，科研人員借助核磁共振、傅里葉紅外光譜等前沿技術(shù)，精準(zhǔn)洞察該材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)；運用掃描電子顯微鏡，細致描摹其微觀形態(tài)，如同為它繪制 “精細畫像”，確保結(jié)構(gòu)穩(wěn)固且合理。從性能維度審視，它堪稱 “尖子生”。
吸附容量方面，一舉超過 500mg/g，意味著每克吸附劑具備強大的 “污染物吸納能力”，遠超諸多傳統(tǒng)吸附劑，像交聯(lián) β - 環(huán)糊精含聚合物(q m = 222.0mg/g)、殼聚糖改性吸附劑(q m = 364.6mg/g)等在它面前都相形見絀。
去除效率更是驚艷，實驗?zāi)M不同污染程度、多種類型的水體環(huán)境，不管是長鏈還是短鏈 PFAS，它皆能在較短時間內(nèi)實現(xiàn)超 99% 的去除率，對 11 種受檢 PFAS 的去除效率在特定濃度下表現(xiàn)卓越，處理飲用水和垃圾填埋滲濾液等復(fù)雜水體時游刃有余，將水中 PFAS 含量穩(wěn)穩(wěn)控制在安全范圍，遠勝活性炭等傳統(tǒng)吸附材料，宛如一位精準(zhǔn)且高效的 “污染清道夫”。
尤為出彩的是其可再生性，僅需簡單的溶劑洗滌 “護理”，便能多次循環(huán) “上崗”，歷經(jīng)多輪再生后，去除效率始終穩(wěn)穩(wěn)保持在 90% 以上，在處理垃圾填埋場滲濾液、工業(yè)廢水等高難度復(fù)雜水源時，吸附能力堅如磐石，幾乎沒有衰減跡象，極大拉長使用壽命，有效削減材料更換頻次與成本，契合工業(yè)大規(guī)模、長期使用訴求。
02 柱式處理系統(tǒng)與實際應(yīng)用驗證
為切實檢驗 PFPE - IEX + 在現(xiàn)實場景的 “實戰(zhàn)能力”，團隊精心設(shè)計基于該吸附劑的連續(xù)柱裝置，構(gòu)建起一套行之有效的大規(guī)模水處理 “作戰(zhàn)體系”。
此裝置采用多層吸附床結(jié)構(gòu)，恰似精心構(gòu)筑的 “污染攔截迷宮”，保障水流裹挾 PFAS 流經(jīng)時，能與吸附劑充分、高效 “碰撞” 與 “結(jié)合”，讓每一份吸附能力都得以淋漓盡致發(fā)揮，將吸附效率推向極致，同時為吸附劑 “減負”，延長其 “服役周期”。
在飲用水凈化 “戰(zhàn)場”，PFAS 污染如隱匿暗處的 “刺客”，威脅水質(zhì)安全。
PFPE - IEX + 吸附柱系統(tǒng)披掛上陣，以超 98% 的去除率將 PFAS 精準(zhǔn) “揪出”，捍衛(wèi)每一滴飲用水的純凈，讓民眾能放心暢飲。
垃圾填埋滲濾液處理中，面對高濃度 PFAS 與復(fù)雜成分的 “雙重夾擊”，該系統(tǒng)毫無懼色，超 98% 的去除佳績，有效遏制 PFAS 對土壤、地下水的 “侵襲” 步伐，守護周邊生態(tài)環(huán)境。
工業(yè)廢水處理環(huán)節(jié)，即便處于高負荷 “重壓”，吸附柱系統(tǒng)依舊維持 95% 以上的去除率，且多次再生后 “戰(zhàn)斗力” 不減，幫工廠以較低成本嚴(yán)守環(huán)保關(guān)卡，化解 PFAS 排放難題。
03 廣闊的應(yīng)用前景與環(huán)保效益
PFPE - IEX + 吸附劑及配套柱式系統(tǒng)恰似一把萬能 “金鑰匙”，解鎖諸多應(yīng)用場景。
于飲用水凈化領(lǐng)域，契合公眾對飲水安全高標(biāo)準(zhǔn)追求，可無縫嵌入家用小型過濾器、市政大型供水處理設(shè)施，成為水源 “安全衛(wèi)士”；
家庭水過濾器裝上它，能高效攔截自來水中 PFAS，讓健康從 “水龍頭” 開啟。
工業(yè)廢水處理層面，化工、制藥、電子制造等行業(yè)廢水含大量 PFAS，它助力企業(yè)經(jīng)濟、高效達標(biāo)排放，化解環(huán)保與成本 “兩難” 困境。
垃圾填埋滲濾液處理時，能為填埋場筑牢 “環(huán)保防線”，降解周邊土壤、地下水污染風(fēng)險；應(yīng)急處理與環(huán)境修復(fù)情境下，遇突發(fā)化學(xué)泄漏污染事故，可化身便攜式 “凈化先鋒”，快速凈化受污染水源，控制污染擴散，為后續(xù)修復(fù)爭取 “黃金時間”；
PFAS 污染監(jiān)控與治理戰(zhàn)線，助政府、環(huán)保組織長期穩(wěn)定監(jiān)測，積累數(shù)據(jù)為政策制定 “賦能”，精準(zhǔn)管控污染。
從環(huán)保效益了望，它憑借超強再生性能，大幅削減吸附劑更換頻次，減少廢棄吸附材料產(chǎn)出量，降低固體廢物對環(huán)境的 “負擔(dān)”，以可持續(xù)之姿融入全球水處理體系，于大型工業(yè)項目中，降本增效、護環(huán)境 “兩手抓”，彰顯獨特優(yōu)勢。
04 未來攻堅方向與持續(xù)發(fā)展
誠然，PFPE - IEX + 當(dāng)下已然成績斐然，但邁向大規(guī)模應(yīng)用征途仍有 “關(guān)卡” 待破。成本控制層面，團隊將深挖合成工藝優(yōu)化潛力，探尋更廉價原料、精簡流程，讓價格更 “親民”；
環(huán)保進階之路上，積極尋覓更綠色環(huán)保替代材料，削減生產(chǎn)環(huán)節(jié) “環(huán)境代價”，實現(xiàn)從源頭到應(yīng)用全程 “綠色守護”。
應(yīng)用拓展維度，計劃將測試 “版圖” 從實驗室、特定水體，拓展至廣泛地下水、多樣工業(yè)廢水、海量生活污水場景，歷經(jīng)長期實地 “磨礪”，全方位驗證穩(wěn)定性、經(jīng)濟性、再生能力，積累實踐 “大數(shù)據(jù)”。
為攻克 PFAS 銷毀難題，團隊謀劃與高溫裂解、電化學(xué)降解等先進技術(shù) “強強聯(lián)手”，搭建集捕獲、銷毀于一體的 “一站式” 處理平臺，徹除 PFAS 在環(huán)境中的 “積患”。
同時，構(gòu)建長效監(jiān)測機制，持續(xù)追蹤大規(guī)模應(yīng)用表現(xiàn)，依據(jù)反饋迭代升級技術(shù)，確保始終契合復(fù)雜多變的污染治理需求。
(來源：綠水暢想、賢集網(wǎng))
編輯：文海
審核：麥西夫
原標(biāo)題：水中PFAS去除率高達99%！科學(xué)家研制出新型聚合物吸附劑
