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在當(dāng)今全球環(huán)境問(wèn)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(diǎn)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(fèi)品中的廣泛運(yùn)用，已然化身成為一種幾乎無(wú)處不在的全球性污染源。其化學(xué)性質(zhì)超級(jí)穩(wěn)定，面對(duì)傳統(tǒng)水處理技術(shù)時(shí)常常 “無(wú)動(dòng)于衷”，特別是在應(yīng)對(duì)短鏈 PFAS 時(shí)，現(xiàn)有手段的處理效果差強(qiáng)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(tuán)隊(duì)，設(shè)計(jì)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(shí)驗(yàn)中，含氟聚合物柱子能夠處理超過(guò) 13 升以上的飲用水，幾乎沒(méi)有任何 PFAS 泄漏。同時(shí)，其能在較短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn) 99% 以上的 PFAS 去除率。
01 吸附劑的創(chuàng)新設(shè)計(jì)與優(yōu)異性能
張承教授團(tuán)隊(duì)錨定目標(biāo)，矢志開發(fā)一種既能對(duì) PFAS 實(shí)現(xiàn)高效吸附，又具備可再生特性的先進(jìn)吸附材料。
他們精心挑選低分子量且易于處理、能溶于常見(jiàn)有機(jī)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(jìn)行巧妙化學(xué)修飾與聚合，匠心獨(dú)運(yùn)地打造出 PFPE - IEX + 吸附劑。
在實(shí)驗(yàn)室的微觀 “戰(zhàn)場(chǎng)” 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(yùn)用掃描電子顯微鏡，細(xì)致描摹其微觀形態(tài)，如同為它繪制 “精細(xì)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(guò) 500mg/g，意味著每克吸附劑具備強(qiáng)大的 “污染物吸納能力”，遠(yuǎn)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(jiàn)絀。
去除效率更是驚艷，實(shí)驗(yàn)?zāi)M不同污染程度、多種類型的水體環(huán)境，不管是長(zhǎng)鏈還是短鏈 PFAS，它皆能在較短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)超 99% 的去除率，對(duì) 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(shí)游刃有余，將水中 PFAS 含量穩(wěn)穩(wěn)控制在安全范圍，遠(yuǎn)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(jiǎn)單的溶劑洗滌 “護(hù)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(chǎng)滲濾液、工業(yè)廢水等高難度復(fù)雜水源時(shí)，吸附能力堅(jiān)如磐石，幾乎沒(méi)有衰減跡象，極大拉長(zhǎng)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(zhǎng)期使用訴求。
02 柱式處理系統(tǒng)與實(shí)際應(yīng)用驗(yàn)證
為切實(shí)檢驗(yàn) PFPE - IEX + 在現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景的 “實(shí)戰(zhàn)能力”，團(tuán)隊(duì)精心設(shè)計(jì)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(shí)，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(shí)為吸附劑 “減負(fù)”，延長(zhǎng)其 “服役周期”。
在飲用水凈化 “戰(zhàn)場(chǎng)”，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(duì)高濃度 PFAS 與復(fù)雜成分的 “雙重夾擊”，該系統(tǒng)毫無(wú)懼色，超 98% 的去除佳績(jī)，有效遏制 PFAS 對(duì)土壤、地下水的 “侵襲” 步伐，守護(hù)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(fù)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(wàn)能 “金鑰匙”，解鎖諸多應(yīng)用場(chǎng)景。
于飲用水凈化領(lǐng)域，契合公眾對(duì)飲水安全高標(biāo)準(zhǔn)追求，可無(wú)縫嵌入家用小型過(guò)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(guò)濾器裝上它，能高效攔截自來(lái)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(jì)、高效達(dá)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(shí)，能為填埋場(chǎng)筑牢 “環(huán)保防線”，降解周邊土壤、地下水污染風(fēng)險(xiǎn)；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(kuò)散，為后續(xù)修復(fù)爭(zhēng)取 “黃金時(shí)間”；
PFAS 污染監(jiān)控與治理戰(zhàn)線，助政府、環(huán)保組織長(zhǎng)期穩(wěn)定監(jiān)測(cè)，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(qiáng)再生性能，大幅削減吸附劑更換頻次，減少?gòu)U棄吸附材料產(chǎn)出量，降低固體廢物對(duì)環(huán)境的 “負(fù)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(xiàng)目中，降本增效、護(hù)環(huán)境 “兩手抓”，彰顯獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。
04 未來(lái)攻堅(jiān)方向與持續(xù)發(fā)展
誠(chéng)然，PFPE - IEX + 當(dāng)下已然成績(jī)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(tuán)隊(duì)將深挖合成工藝優(yōu)化潛力，探尋更廉價(jià)原料、精簡(jiǎn)流程，讓價(jià)格更 “親民”；
環(huán)保進(jìn)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(jià)”，實(shí)現(xiàn)從源頭到應(yīng)用全程 “綠色守護(hù)”。
應(yīng)用拓展維度，計(jì)劃將測(cè)試 “版圖” 從實(shí)驗(yàn)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(chǎng)景，歷經(jīng)長(zhǎng)期實(shí)地 “磨礪”，全方位驗(yàn)證穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性、再生能力，積累實(shí)踐 “大數(shù)據(jù)”。
為攻克 PFAS 銷毀難題，團(tuán)隊(duì)謀劃與高溫裂解、電化學(xué)降解等先進(jìn)技術(shù) “強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手”，搭建集捕獲、銷毀于一體的 “一站式” 處理平臺(tái)，徹除 PFAS 在環(huán)境中的 “積患”。
同時(shí)，構(gòu)建長(zhǎng)效監(jiān)測(cè)機(jī)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(jí)技術(shù)，確保始終契合復(fù)雜多變的污染治理需求。
(來(lái)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(dá)99%！科學(xué)家研制出新型聚合物吸附劑
