Minska PFAS i dricksvatten med behandlingstekniker
Publicerad 23 augusti 2018
Per- och polyfluorerade ämnen (PFAS) är en grupp konstgjorda kemikalier som finns kvar i miljön. Dessa kemikalier har använts i decennier i konsumentprodukter för att göra dem non-stick och vattenbeständiga. De finns också i brandsläckningsskum och används i många industriella processer. Tyvärr är de egenskaper som gör dem användbara anledningen till att de finns kvar i miljön och kan bioackumuleras, eller byggas upp, i våra kroppar och djurkroppar.
PFAS löser sig också i vatten och i kombination med deras kemiska egenskaper gör att traditionell dricksvattenbehandlingsteknik inte kan ta bort dem. Därför har EPA-forskare studerat en mängd olika tekniker på bänk-, pilot- och fullskaliga nivåer för att avgöra vilka metoder som fungerar bäst för att ta bort PFAS från dricksvatten.
Vissa tekniker har visat sig ta bort PFAS från dricksvatten, särskilt perfluoroktansyra (PFOA) och perfluoroktansulfonsyra (PFOS), som är de mest studerade av dessa kemikalier. Dessa teknologier inkluderar adsorption av aktivt kol, jonbytarhartser och högtrycksmembran. Dessa tekniker kan användas i dricksvattenbehandlingsanläggningar, i vattensystem på sjukhus eller enskilda byggnader, eller till och med i hem vid ingångspunkten, där vatten kommer in i hemmet, eller användningsstället, t.ex. diskbänk eller dusch.
Behandling med aktivt kol
Behandling med aktivt kol är den mest studerade behandlingen för att avlägsna PFAS. Aktivt kol används vanligtvis för att adsorbera naturliga organiska föreningar, smak- och luktföreningar och syntetiska organiska kemikalier i dricksvattenbehandlingssystem. Adsorption är både den fysiska och kemiska processen att ackumulera ett ämne, såsom PFAS, vid gränsytan mellan vätske- och fasta faser. Aktivt kol är ett effektivt adsorbent eftersom det är ett mycket poröst material och ger en stor yta till vilken föroreningar kan adsorberas. Aktivt kol (GAC) är tillverkat av organiska material med högt kolinnehåll som trä, brunkol och kol; och används ofta i granulär form som kallas granulärt aktivt kol (GAC).
GAC har visat sig effektivt avlägsna PFAS från dricksvattnet när det används i ett flöde genom filterläge efter att partiklar redan har avlägsnats. EPA-forskaren Thomas Speth säger, “GAC kan vara 100 procent effektiv under en period, beroende på vilken typ av kol som används, djupet på kolbädden, vattnets flödeshastighet, den specifika PFAS du behöver ta bort, temperatur , och graden och typen av organiskt material samt andra föroreningar, eller beståndsdelar, i vattnet.”
Till exempel fungerar GAC bra på PFAS med längre kedja som PFOA och PFOS, men PFAS med kortare kedja som perfluorbutansulfonsyra (PFBS) och perfluorbutyrat (PFBA) adsorberas inte lika bra.
En annan typ av aktivt kolbehandling är pulveriserat aktivt kol (PAC) som är samma material som GAC, men det är mindre i storlek, pulverliknande. På grund av den lilla partikelstorleken kan PAC inte användas i en genomströmningsbädd, utan kan tillsättas direkt till vattnet och sedan avlägsnas med de andra naturliga partiklarna i klarningssteget (konventionell vattenbehandling eller lågtrycksmembran – mikrofiltrering eller ultrafiltrering ). Används på detta sätt är PAC inte lika effektivt eller ekonomiskt som GAC för att ta bort PFAS. Speth säger, “Även vid mycket höga PAC-doser med det allra bästa kolet är det osannolikt att det tar bort en hög procentandel PFAS; den kan dock användas för blygsamma procentuella borttagningar. Om det används finns det dock ytterligare ett problem med vad man ska göra med slammet som innehåller adsorberat PFAS.”
Jonbytesbehandling
Ett annat behandlingsalternativ är anjonbytesbehandling, eller hartser. Jonbytarhartser är gjorda av mycket poröst, polymert material som är olösligt i syra, bas och vatten. De små pärlorna som utgör hartset är gjorda av kolväten. Det finns två breda kategorier av jonbytarhartser: katjoniska och anjoniska. De negativt laddade katjonbytarhartserna (CER) är effektiva för att ta bort positivt laddade föroreningar och positivt laddade anjonbytarhartser (AER) är effektiva för att ta bort negativt laddade föroreningar, som PFAS. Jonbytarhartser är som små kraftfulla magneter som attraherar och håller det förorenade materialet från att passera genom vattensystemet. Negativt laddade joner av PFAS attraheras till de positivt laddade anjonhartserna. AER har visat sig ha en hög kapacitet för många PFAS; dock är det vanligtvis dyrare än GAC. Av de olika typerna av AER-hartser är kanske den mest lovande en AER i engångsläge följt av förbränning av hartset. En fördel med denna behandlingsteknik är att det inte finns något behov av hartsregenerering så det finns ingen föroreningsavfallsström att hantera, behandla eller kassera.
Liksom GAC tar AER bort 100 procent av PFAS under en tid som dikteras av valet av harts, bädddjup, flödeshastighet, vilka PFAS som behöver avlägsnas och graden och typen av bakgrundsorganiskt material och andra föroreningar av beståndsdelar.
Högtrycksmembran
Högtrycksmembran, såsom nanofiltrering eller omvänd osmos, har varit extremt effektiva för att ta bort PFAS. Membran för omvänd osmos är tätare än nanofiltreringsmembran. Denna teknik beror på membranpermeabilitet. En standardskillnad mellan de två är att ett nanofiltreringsmembran kommer att avvisa hårdhet i hög grad, men passera natriumklorid; medan omvänd osmos membran kommer att avvisa alla salter i hög grad. Detta tillåter också nanofiltrering för att ta bort partiklar samtidigt som mineraler som omvänd osmos sannolikt skulle ta bort.
Forskning visar att dessa typer av membran vanligtvis är mer än 90 procent effektiva för att ta bort ett brett spektrum av PFAS, inklusive kortare PFAS. Med båda högtrycksmembrantyperna passerar cirka 80 procent av matarvattnet, vattnet som kommer in i membranet, genom membranet till avloppsvattnet (behandlat vatten). Cirka 20 procent av matarvattnet hålls kvar som ett höghållfast koncentrerat avfall. En höghållfast avfallsström på 20 procent av matarflödet kan vara svår att behandla eller kassera, särskilt för en förorening som PFAS, enligt Speth. Kanske är den här tekniken bäst lämpad som en användningsteknik för en husägare, eftersom volymen vatten som behandlas är mycket mindre och avfallsströmmen skulle kunna tas om hand lättare med mindre anledning till oro.
För mer information om dricksvattenteknologier som är tillgängliga för att ta bort PFAS, besök EPA:s Dricksvattenbehandlingsdatabas . Denna interaktiva litteraturöversiktsdatabas innehåller mer än 65 reglerade och oreglerade föroreningar och täcker 34 processer som ofta används eller är kända för att vara effektiva. Användare kan söka efter föroreningar eller teknik.
SENAST UPPDATERAD DEN 21 NOVEMBER 2023
Källa EPA (U.S. Environmental Protection Agency) Original artikel
